Gli aerei ipersonici oltrepassano i confini della stampa 3D

Gli aerei ipersonici rappresentano l'avanguardia dell'ingegneria aerospaziale. Illustrazione gentilmente concessa da Hermeus Corp.

Gli ingegneri Hermeus stanno sviluppando una famiglia di velivoli ipersonici per applicazioni commerciali e militari. Illustrazione gentilmente concessa da Hermeus Corp.

Un motore a ciclo combinato basato su turbina è un ibrido tra un turbogetto e uno statoreattore. Foto per gentile concessione di Hermeus Corp.

Il Quarterhorse è un velivolo ipersonico senza pilota sviluppato per l'aeronautica americana. Illustrazione gentilmente concessa da Hermeus Corp.

L'aereo di linea commerciale Halcyon consentirà ai passeggeri di attraversare l'Oceano Atlantico in meno di due ore. Illustrazione gentilmente concessa da Hermeus Corp.

Il motore Chimera è stato recentemente sottoposto ad una serie di test con esito positivo. Foto per gentile concessione di Hermeus Corp.

A circa Mach 3, Chimera inizia a bypassare l'aria in entrata attorno al turbogetto e il ramjet prende il sopravvento completamente. Illustrazione gentilmente concessa da Hermeus Corp.

Hermeus utilizza la macchina Sapphire XC per stampare parti metalliche di grande formato. Foto per gentile concessione di Velo3D Inc.

La produzione additiva viene utilizzata per stampare parti complesse di motori realizzate in Inconel 718. Foto per gentile concessione di Hermeus Corp.

Il Quarterhorse farà il suo primo volo l'anno prossimo. Illustrazione gentilmente concessa da Hermeus Corp.

L’industria aerospaziale ha recentemente celebrato il 75° anniversario del volo supersonico. Chuck Yeager ruppe la barriera del suono il 14 ottobre 1947, a bordo dell'aereo a razzo Bell X-1.

Da allora, ingegneri e piloti collaudatori dotati del “materiale giusto” hanno spinto oltre i limiti. La prossima frontiera è il volo ipersonico, con aerei che si muovono a Mach 5 (più di 3.000 miglia orarie) o più.

Viaggiando a una velocità più che doppia rispetto a quella dei modelli supersonici, gli aerei ipersonici rappresentano l'avanguardia dell'ingegneria aerospaziale. Per la propulsione, si affidano a un nuovo tipo di motore chiamato scramjet, in cui la combustione avviene mentre l’aria che lo attraversa si muove ad alta velocità.

Gli Scramjet utilizzano la propria geometria e velocità per comprimere l'aria che passa. Possono ridurre il peso complessivo dei tradizionali motori a reazione eliminando le parti mobili, come le pale delle turbine.

Gli ingegneri aerospaziali immaginano aerei di linea ipersonici che potrebbero volare molto più in alto e più velocemente del Concorde. Consentirebbero ai passeggeri di attraversare l'Oceano Atlantico in meno di due ore e l'Oceano Pacifico in meno di tre ore, navigando comodamente a 95.000 piedi. L'esercito è interessato anche alla tecnologia per varie applicazioni di difesa, come missili e velivoli di sorveglianza senza pilota.

Tuttavia, il volo ipersonico richiede una dinamica fluida complessa e materiali in grado di resistere al calore intenso, alle onde d’urto e alle vibrazioni. L'aerodinamica, la temperatura e le vibrazioni giocano un ruolo importante. Richiede anche nuovi tipi di tecniche di produzione.

Nonostante queste enormi sfide, la tecnologia ha dato vita a una varietà di start-up, come Destinus, Hermeus, New Frontier Aerospace, Radian Aerospace e Venus Aerospace.

Una delle aziende all’avanguardia è Hermeus Corp., che sta sviluppando aerei sia per applicazioni commerciali che militari.

Nel 2021, l'aeronautica americana ha assegnato a Hermeus un contratto da 60 milioni di dollari per lo sviluppo di tre velivoli senza pilota, incluso il Quarterhorse ipersonico. La start-up ha recentemente superato un traguardo importante quando ha azionato con successo un motore turbogetto-ramjet soprannominato Chimera.

L'obiettivo del Quarterhorse è quello di convalidare il motore Chimera in volo e battere un record vecchio di decenni detenuto dal Lockheed SR-71 Blackbird. Prima di andare in pensione all'inizio degli anni '90, il leggendario aereo volò da Los Angeles a Washington in appena un'ora (da allora è esposto allo Smithsonian National Air and Space Museum).

Il primo volo di Quarterhorse è previsto per il prossimo anno. Hermeus spera anche di avere una versione passeggeri più grande, soprannominata Halcyon, pronta entro la fine di questo decennio.

Lungo il percorso, la società prevede di sviluppare una serie di aerei, simili allo sviluppo di SpaceX dei suoi razzi Dragon, Falcon e Starship. Oltre ad Halcyon e Quarterhorse, gli ingegneri di Hermeus stanno lavorando su Darkhorse, un velivolo autonomo che servirà i clienti della difesa e dell'intelligence.