Lo scorso 21 Marzo l’Office of Scientific Research (AFOSR) dell’aeronautica USA ha lanciato il suo progetto Boundary Layer Transition and Turbulence (BOLT II). Lo scopo dell’iniziativa è quello di realizzare un jet abbastanza potente da rendere reali i viaggi ipersonici.
Il test di volo è stato registrato dalla NASA con l’obiettivo di ottenere dati concreti sulle difficoltà del volo ipersonico.
La società lavora da anni allo sviluppo di un veicolo abbastanza potente da viaggiare a velocità ipersonica. Soprattutto, la NASA punta alla costruzione di un jet passeggeri velocissimo, capace di spostarsi da un punto ad un altro in poco tempo. Veicoli come la capsula Dragon di SpaceX e i missili balistici intercontinentali hanno dimostrato che raggiungere questi livelli di velocità è possibile. Gli scienziati devono solo capire come inserire l’uomo senza causare danni.
Immaginate che tipo di rivoluzione affronterebbero i jet passeggeri. Il tempo di volo si ridurrebbe in modo impressionante, facilitando gli spostamenti e accelerando il tutto.
Christopher James, ingegnere NASA
Il problema dei viaggi ipersonici
Nonostante l’affascinante possibilità di accedere al mondo dei viaggi ipersonici, tantissime compagnie aeree hanno affrontato non pochi problemi tecnici. Realizzare veicoli così veloci e, contemporaneamente, accessibili per i passeggeri, non è così semplice.
Secondo Scott Berry, uno dei collaboratori del progetto BOLT II, il problema principale è prevedere la “posizione di transizione dello strato limite”.
Di che si tratta? Durante un volo, uno strato sottile di aria si avvolge intorno al veicolo, muovendosi insieme a lui. Questo “strato limite” è molto importante, perché svolge un ruolo fondamentale nell’identificazione delle forze di trascinamento che rallentano il veicolo.
Lo strato limite ha uno spessore diverso lungo tutto il veicolo. Il suo flusso tende ad essere “laminare” nella zona superiore, e “turbolento” alla base. Quando è laminare, gli strati d’aria scorrono l’uno sull’altro parallelamente senza incidenti. Al contrario, quando il flusso è turbolento può verificarsi un aumento della resistenza di volo. Nei viaggi ipersonici, questa resistenza aumenterebbe ulteriormente, perché il veicolo viaggia a velocità superiore e “sposta” più aria.
Lo scopo degli scienziati di BOLT II è quello di prevedere la posizione del flusso; prevedere quando passa da “laminare” a “turbolente”, riducendo al minimo il rischio di turbolenza.
La Dott.ssa Sarah Popkin, responsabile del programma per l’aerodinamica ad alta velocità dell’AFOSR, ha spiegato: “La turbolenza può causare l’evoluzione del calore su quasi tutta la superficie del veicolo. Ciò significa, che devi riuscire a proteggere il sistema interno del veicolo dal calore e, allo stesso tempo, essere in grado di prevedere la turbolenza associata al riscaldamento. Il calore è la madre di tutti i problemi per l’ipersonico”.
Nuovi design per i veicoli ipersonici
I viaggi ipersonici sono difficili da gestire e progettare. Come prevedibile, per riuscire a prevedere la turbolenza, sarà necessario compiere ancora diversi test di volo. Il primo test di volo BOLT è stato lanciato nel giugno 2021 dall’Esrange Space Center, nel nord della Svezia. Purtroppo, è fallito a causa di problemi col meccanismo di lancio. L’errore però ha permesso di creare un modello più preciso: il BOLT II.
Christopher James, esperto dell’Università del Queensland, ha spiegato che il BOLT II è dotato di una geometria complessa con una superficie concava in grado di favorire il raggiungimento di velocità ipersoniche. Il veicolo attuale, completamente autonomo, è dotato di oltre 400 sensori necessari ad acquisire dati sull’ambiente di flusso durante gli esperimenti.
Il lancio è stato trasmesso in streaming sul sito YouTube di Wallops. E può considerarsi un successo.
Nel frattempo, anche la Cina lavora per avvicinarsi all’obbiettivo dei viaggi ipersonici. La compagnia spaziale Space Transportation ha annunciato un progetto audace per un aereo ipersonico in grado di volare da Pechino a New York in un’ora. Gli scienziati prevedono che sarà pronto per il volo entro il 2024.
Stiamo a vedere!
