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La statunitense Boeing ha presentato ai media un nuovo concept per un aereo da carico e da rifornimento in volo tattico furtivo con un design a corpo alare misto o BWB.
Finora la società statunitense aveva finanziato direttamente questo progetto; il segretario dell'USAF Frank Kendall ha confermato che avere in organico più velivoli da trasporto e aero-cisterne sarà fondamentale nei futuri conflitti ad alta intensità contro avversari ostili, soprattutto la Cina.
Il concept BWB appena svelato è stato esposto allo stand Boeing al Forum ed Esposizione AIAA SciTech 2023: ”Abbiamo pensato che fosse un buon momento per condividere le principali caratteristiche del nostro concetto Blended Wing Body, al posto dei modelli che abbiamo mostrato in precedenza per rappresentare la nostra tecnologia BWB", secondo una dichiarazione rilasciata dalla Boeing. "Stiamo continuando le attività di ricerca sul concetto BWB con i clienti del governo per far avanzare lo stato dell'arte nella progettazione di aerei da trasporto militare".
La società aeronautica statunitense da tempo lavora ai progetti di velivoli BWB. Ciò include lo sviluppo e l'effettivo test di volo di più versioni dell'X-48, un progetto di sottoscala senza equipaggio, sotto contratto con la NASA tra la fine degli anni 2000 e l'inizio degli anni 2010.
Sebbene i progetti BWB abbiano planimetrie simili ad ali volanti e spesso evochino l'aspetto generale di progetti molto furtivi, come i bombardieri stealth B-2 e B-21, questa configurazione generale non è automaticamente osservabile in basso. I vantaggi più immediati che una disposizione BWB potrebbe offrire hanno a che fare con una maggiore efficienza aerodinamica e, di conseguenza, un maggiore risparmio di carburante e un'autonomia complessiva. Anche il volume interno può essere molto più ampio di un classico velivolo conosciuto finora.
Un rappresentante della Boeing ha ribadito che il concept di aereo da trasporto appena svelato rappresenta una "deviazione sostanziale" dai precedenti sviluppi BWB dell'azienda. Ciò include caratteristiche di design furtive, come una fusoliera con almeno alcuni bordi spigolosi e un naso più simile a un becco, nonché un paio di motori a reazione completamente interni. Notevole anche la sua coda allargata.
Molti precedenti progetti Boeing BWB, inclusa la serie X-48, avevano fusoliere e muso più larghi e arrotondati, nonché motori montati in pod sopra il centro della fusoliera posteriore. Tuttavia, la società ha anche creato qualcosa di più vicino al suo concetto appena rivelato più di un decennio fa come parte di un programma guidato dall'USAF chiamato Speed Agile, sebbene non fosse completamente un progetto BLB.
Il nuovo design dell'aereo da trasporto BWB ha condotti a serpentina parziali incorporati nelle prese d’aria dei turbofan e questo contribuisce ad oscurare le pale della ventola della turbina, che sono particolarmente riflettenti per le onde radar se lasciate esposte. Se combinati con deflettori a ventaglio, possono essere molto efficaci nell'abbassare significativamente la sezione trasversale radar anche dall'aspetto critico direttamente frontale.
La configurazione degli scarichi motore e della coda sembra essere progettata per ridurre la firma IR del velivolo bloccando la linea di vista diretta nello scarico dalla maggior parte degli angoli e soprattutto dal basso. Ciò ridurrebbe anche la firma radar da alcuni aspetti ed è un tratto di progettazione di aeromobili a bassa osservabilità molto comune che risale agli albori della furtività.
Il modello presenta anche un'interessante disposizione dei finestrini della cabina di pilotaggio a più sezioni, compreso un grande pannello proprio sopra la fusoliera anteriore. La configurazione delle finestre, almeno al momento, sarebbe del tutto fittizia e non rifletterebbe necessariamente altre considerazioni progettuali. Tuttavia, quella finestra superiore potrebbe essere utile per il rifornimento in volo. Questo non vuol dire che Boeing non stia anche sperando di raccogliere i benefici di efficienza generale di una planimetria BWB.
Questo concept di design potrebbe offrire circa il 30% in più di efficienza del carburante rispetto a un aereo cargo tradizionale con una capacità di carico utile comparativa. Così com'è ora, è progettato attorno a una capacità di carico utile approssimativamente equivalente a quella di un C-130 J Hercules.
Detto questo, il "vano di carico", così come altri elementi del design, potrebbero benissimo essere ingranditi o ridotti, o altrimenti modificati nella forma lungo la strada per soddisfare le esigenze del cliente, secondo l'azienda. Il design, o i suoi derivati, potrebbero potenzialmente essere adattati ad altri set di missioni in futuro, come l’aero-rifornimento in volo. Il design sottostante non preclude nemmeno il potenziale per future variazioni senza equipaggio o con pilota opzionale.
Il design, nel complesso, rimane in una fase concettuale molto iniziale. La Boeing ha utilizzato tecniche di ingegneria digitale, qualcosa che sta diventando sempre più comune nel lavoro aerospaziale avanzato, e metodi più tradizionali nel suo sviluppo. Vari elementi del nuovo design BWB, incluso il flusso d'aria attraverso le sue grandi prese d'aria ventrali, saranno ulteriormente analizzati attraverso modelli avanzati.
Come notato all'inizio di questo articolo, la Boeing ha utilizzato finanziamenti interni per la ricerca e lo sviluppo per questo lavoro, ma la società sta chiaramente cercando di presentare il progetto, o i suoi derivati, a vari clienti export in futuro. Ciò include le forze armate statunitensi e, più specificamente, l'USAF, dove c'è un crescente interesse per i tipi di capacità che gli aerei da trasporto e aero-rifornitori BWB stealth potrebbero offrire.
L’US Air Force avrebbe avuto bisogno di un velivolo cisterna stealth, in particolare, circa un decennio fa e da allora ha richiamato l'attenzione su questa realtà in più occasioni. La domanda di aerei cisterna e da trasporto più resistenti, e le questioni sottostanti che la guidano, sono cresciute solo negli anni successivi: ”La mobilità è guidata dai cambiamenti della minaccia. È guidata da ciò che la minaccia sta facendo per raggiungere distanze sempre più lunghe per ingaggiare i nostri aerei", ha detto il segretario dell'aeronautica Frank Kendall durante un discorso online ospitato dal Council on Foreign Relations (CFR) think tank a Washington, DC. "Tradizionalmente, potremmo prendere un aereo derivato commerciale, trasformarlo in un’aereo cisterna o in un velivolo da trasporto... ma non sono progettati con requisiti indispensabili per la sopravvivenza in volo o per la resilienza”. "La minaccia ci sta portando via quella libertà di progettazione", ha continuato Kendall. "Quindi - ed è ancora troppo presto per avere risultati su questo - stiamo esaminando una prossima generazione di capacità. E lei ha menzionato il corpo alare misto. Questo è uno dei candidati molto importanti.” "Questo non esiste ancora nel mondo commerciale", ha aggiunto. "Potrebbe ad un certo punto, ma non ancora. Stiamo facendo alcuni primi lavori di progettazione su questo e forse ci stiamo muovendo verso un prototipo come programma DOD".
Non è chiaro esattamente a cosa si riferisse Kendall. Tuttavia, l'anno scorso, la Defense Innovation Unit (DIU) del Pentagono ha inviato una richiesta di informazioni alla ricerca di aziende che potrebbero essere in grado di fornire "concept digitali di progettazione" per un velivolo BWB avanzato "che fornisce almeno il 30% in più di efficienza aerodinamica rispetto a le famiglie di aeromobili commerciali e militari come i Boeing 767 e Airbus A330”. L'annuncio ha rilevato il desiderio di avere potenzialmente un dimostratore volante entro il 2026. La funzione principale del DIU è aiutare le forze armate statunitensi a sfruttare meglio le tecnologie commerciali emergenti.
Questa, ovviamente, non è la prima volta che l’US Air Force ha esplorato la tecnologia BWB e altri progetti correlati, compresi i tipi furtivi, come possibili aerei da trasporto di nuova generazione e velivoli per il rifornimento aereo per le stesse ragioni generali che Kendall ha citato durante la sua esternazione. Il già citato programma Speed Agile, incentrato sullo sviluppo di un concept per un "velivolo per la mobilità tattica di nuova generazione", ne è un ottimo esempio.
Ormai da anni, l'USAF ha esplorato i requisiti per un velivolo cisterna di nuova generazione e potenzialmente stealth, soprannominata anche KC-Z. L'anno scorso, il servizio ha affermato di sperare di iniziare finalmente un processo formale di analisi delle sue opzioni per soddisfare tali requisiti nel 2024.
La Boeing, così come Lockheed Martin, sono state coinvolte in discussioni con l'Air Force sul KC-Z ed hanno pubblicamente ha mostrato una serie di concept di aerorifonitori simili a BWB nel corso degli anni.
L'USAF sta lavorando separatamente anche sui requisiti per un successore dell'aereo cargo C-17 Globemaster III, che è fuori produzione dal 2015. Durante un discorso ad una convention nell'ottobre 2022, il segretario Kendall ha affermato che il servizio stava cercando di iniziare un lavoro più attivo su un programma per sviluppare un velivolo da trasporto di nuova generazione per il 2023: ”Questi futuri concetti di mobilità potrebbero essere molto diversi da quelli tradizionali", ha detto Kendall all’epoc. “Abbiamo bisogno di capacità in grado di sopravvivere alla minaccia dei missili aria-aria a lungo raggio. Devi essere in grado di portare le risorse di mobilità in un ambiente contestato.
Le preoccupazioni delle FF.AA. statunitensi circa il potenziale per un grande combattimento con l'esercito cinese attraverso le vaste distese della regione del Pacifico sottolineano solo la necessità di velivoli di supporto con una autonomia maggiore. Ci sono solo opzioni di base limitate per le forze americane nel Pacifico, tanto per cominciare, e quelle esistenti potrebbero essere molto vulnerabili agli attacchi nemici a distanza. Detto questo, i velivoli cisterna per il rifornimento aereo di tutti i tipi saranno estremamente richieste, in gran parte a causa dei grandi investimenti militari statunitensi in forze di jet da combattimento tattico composte in gran parte da caccia a corto raggio, e saranno quindi i primi obiettivi.
Vale anche la pena notare che un aereo da trasporto avanzato con firma IR e radar ridotta non dovrebbe necessariamente essere abbastanza furtivo da penetrare in profondità nel territorio nemico fortemente difeso per essere prezioso. Anche un progetto con caratteristiche stealth più limitate potrebbe fornire una sopravvivenza sufficiente a distanze rilevanti in cui gli aerorifornitori dovrebbero operare per consentire agli aerei da combattimento stealth più resistenti. Questo approccio equilibrato avrebbe un impatto su tutti gli aspetti dell'approvvigionamento e del mantenimento del velivolo, rendendolo più conveniente da sviluppare e volare rispetto a un raffinato design stealth di fascia alta in grado di missioni di penetrazione profonda.
In combinazione con il volo a bassa quota per sfruttare il mascheramento dell'orizzonte per aiutare a nascondersi dalle difese nemiche a distanza, un velivolo cisterna furtivo potrebbe operare ancora più vicino ad aree ad alta minaccia che sarebbero vietate ai tipi esistenti. Queste tattiche sono già utilizzate dalla comunità dei velivoli cisterna e dei trasporti, ma un progetto furtivo chiuderebbe le vulnerabilità esistenti e chiuderebbe la vicinanza alle difese aeree nemiche che potrebbero verificarsi nelle operazioni. Ciò potrebbe essere fondamentale per supportare la logistica avanzata hub-and-spoke e le operazioni di rifornimento in un conflitto di fascia alta, così come altri potenziali set di missioni.
Quando si tratta di trasporti tattici stealth, la comunità delle operazioni speciali statunitensi, in particolare, ha esplorato vari nuovi concetti per decenni.
Quando un aereo da trasporto di nuova generazione o un aereo cisterna per il rifornimento in volo, che sia o meno un progetto BWB o abbia caratteristiche furtive, entrerà in servizio con l'USAF, o chiunque altro, resta molto da vedere. "Il veicolo tipo BWB potrebbe essere sviluppato nei prossimi 10-15 anni come trasporto subsonico, con particolare attenzione ai veicoli da trasporto militare", ha affermato la Boeing.
Ciò che è chiaro è che esiste un bisogno emergente di aerei da carico e per il rifornimento in volo militari avanzati, che incorporino un certo grado di furtività, e che questa domanda è destinata solo a crescere. Sarà interessante vedere come si evolverà il nuovo concetto BWB della Boeing man mano che una serie di requisiti dell'aeronautica statunitense e altri diventeranno più concreti.
Blended Wing Body – Un potenziale nuovo progetto di velivolo
La NASA e i suoi partner industriali stanno da tempo studiando un concetto di velivolo ad ala mista per un potenziale utilizzo come futuro trasporto aereo per applicazioni sia civili che militari. Il concetto è chiamato BWB; è una forma ibrida che ricorda un'ala volante, ma incorpora anche caratteristiche degli aerei da trasporto convenzionali. Questa combinazione offre numerosi vantaggi rispetto alle cellule convenzionali a tubi e ali. La cellula BWB unisce efficienti ali ad alta portanza con un ampio corpo a forma di profilo alare, consentendo all'intero velivolo di generare portanza e ridurre al minimo la resistenza. Questa forma aiuta ad aumentare il risparmio di carburante e crea aree di carico utile più grandi (merci o passeggeri) nella parte centrale del corpo dell'aereo.
Il concetto di base per un corpo alare misto è stato sviluppato per la prima volta decenni fa e le sue varianti sono state utilizzate nel famoso bombardiere B-2 (un'ala mista) e nel meno noto YB-49 (un'ala volante pura degli anni '40). Come il B-2, il design BWB utilizza materiali compositi che sono più resistenti e leggeri rispetto alla costruzione in metallo convenzionale. Il BWB ha anche diverse superfici di controllo sul bordo d'uscita, come il B-2, invece del tradizionale gruppo di coda.
La forma BWB consente design d'interni unici. Il carico può essere caricato o i passeggeri possono salire a bordo dalla parte anteriore o posteriore dell'aeromobile. L'area di carico o passeggeri è distribuita sull'ampia fusoliera, fornendo un grande volume utilizzabile. Per i passeggeri all'interno del velivolo, il video in tempo reale su ogni posto prenderebbe il posto dei posti vicino al finestrino.
Gli studi della NASA e del settore suggeriscono che potrebbe essere sviluppato un grande aereo BWB commerciale. A causa della sua configurazione efficiente, il BWB consumerebbe oltre il 20% in meno di carburante rispetto a un aereo convenzionale comparabile che vola a velocità di crociera subsoniche elevate su un raggio di 7.000 miglia nautiche. Un aereo di questo tipo avrebbe un'apertura alare leggermente maggiore di un Boeing 747 e potrebbe operare dai terminal aeroportuali esistenti. Il BWB peserebbe anche meno, genererebbe meno rumore ed emissioni e costerebbe meno per operare rispetto a un aereo da trasporto convenzionale altrettanto avanzato.
Ricerca BWB della NASA
Come evidenziato, la NASA sta studiando le caratteristiche di volo del BWB. Poiché si tratta di una configurazione che è stata utilizzata solo in missioni militari, ci sono una serie di domande critiche che i ricercatori devono affrontare prima che un BWB possa essere certificato commercialmente. Gli obiettivi principali della ricerca sono studiare le caratteristiche di volo e di manovrabilità del progetto BWB, abbinare le prestazioni del veicolo con previsioni ingegneristiche basate su studi al computer e in galleria del vento, sviluppare e valutare controlli di volo digitali e valutare l'integrazione del sistema di propulsione per la cellula. La ricerca futura deve anche affrontare l'ampio e piatto vano di carico utile pressurizzato del BWB. Negli ultimi anni sono stati condotti test in galleria del vento e in volo libero per studiare particolari caratteristiche aerodinamiche del progetto BWB. Al Langley Research Center della NASA a Hampton, in Virginia, i ricercatori hanno testato cinque modelli di galleria del vento di tre versioni del BWB per valutare le caratteristiche aerodinamiche, rumorose, di stabilità e controllo e di rotazione e caduta del concetto. I dati ottenuti durante questi test sono stati utilizzati per sviluppare modelli di prestazioni del computer e leggi di controllo del volo. I ricercatori incorporeranno tutti i dati della galleria del vento (e successivamente del volo) nelle simulazioni di un BWB a grandezza naturale per valutare le caratteristiche di volo.
Team di ricerca e test
Il progetto BWB della NASA è gestito dal Langley Research Center.
La forma BWB, chiamata linea di stampo esterno, è stata sviluppata da The Boeing Phantom Works di Huntington Beach, California.
Il Langley Full Scale Tunnel gestito dalla Old Dominion University sarà utilizzato per i test su modelli di volo libero del BWB.
Un blended wing body (BWB), noto anche come blended body o hybrid wing body (HWB), è un velivolo ad ala fissa che non ha una chiara linea di demarcazione tra le ali e il corpo principale del velivolo. L'aeromobile ha strutture alari e del corpo distinte, che si fondono uniformemente senza una chiara linea di demarcazione. Ciò contrasta con un'ala volante, che non ha fusoliera distinta, e un corpo portante, che non ha ali distinte. Un design BWB può o non può essere senza coda.
Il vantaggio principale del BWB è quello di ridurre l'area bagnata e la conseguente resistenza alla forma associata a una giunzione ala-corpo convenzionale. Può anche essere dotato di un ampio corpo a profilo alare, che consente all'intero velivolo di generare portanza e quindi ridurre le dimensioni e la resistenza delle ali.
La configurazione BWB viene utilizzata sia per aerei che per alianti subacquei.
All'inizio degli anni '20 Nicolas Woyevodsky sviluppò una teoria del BWB e, dopo i test in galleria del vento, fu costruito il Westland Dreadnought . Si fermò durante il suo primo volo nel 1924, ferendo gravemente il pilota, e il progetto fu annullato. L'idea fu riproposta all'inizio degli anni '40 per un progetto di aereo di linea Miles M.26 e fu costruito il prototipo di ricerca Miles M.30 "X Minor" per studiarlo. Anche il prototipo di intercettore McDonnell XP-67 volò nel 1944 ma non soddisfò le aspettative.
La NASA è tornata al concetto negli anni '90 con un modello di 17 piedi (5,2 m) stabilizzato artificialmente (scala del 6%) chiamato BWB-17, costruito dalla Stanford University, che è stato portato in volo nel 1997 ed ha mostrato buone qualità di manovrabilità. Dal 2000 la NASA ha continuato a sviluppare un modello di ricerca controllato a distanza con un'apertura alare di 21 piedi (6,4 m).
La NASA ha anche esplorato congiuntamente i progetti BWB per il veicolo aereo senza pilota Boeing X-48. Gli studi hanno suggerito che un aereo di linea BWB che trasporti da 450 a 800 passeggeri potrebbe ottenere un risparmio di carburante superiore al 20%.
Anche Airbus sta studiando un progetto BWB come possibile sostituto della famiglia A320neo. Un modello in scala ridotta ha volato per la prima volta nel giugno 2019 nell'ambito del programma MAVERIC (Model Aircraft for Validation and Experimentation of Robust Innovative Controls), che Airbus spera possa aiutare a ridurre le emissioni di CO 2 fino al 50% rispetto al 2005 livelli.
Il concetto N3-X della NASA utilizza una serie di motori elettrici superconduttori per azionare le ventole distribuite per ridurre il consumo di carburante, le emissioni e il rumore. La potenza per azionare questi ventilatori elettrici è generata da due generatori elettrici superconduttori azionati da turbine a gas montati sull'estremità dell'ala. Questa idea per un possibile aereo futuro è chiamata "corpo alare ibrido" o talvolta corpo alare misto. In questo design, l'ala si fonde perfettamente con il corpo dell'aereo, il che lo rende estremamente aerodinamico e promette grandi riduzioni del consumo di carburante, del rumore e delle emissioni. La NASA sviluppa concetti come questi da testare nelle simulazioni al computer e come modelli nelle gallerie del vento per dimostrare se i possibili benefici si verificherebbero effettivamente.
Gli ampi spazi interni creati dalla fusione pongono nuove sfide strutturali. La NASA ha studiato un rivestimento in fibra di carbonio con tessuto cucito rivestito di schiuma per creare uno spazio di cabina ininterrotto.
La forma BWB riduce al minimo l' area bagnata totale, la superficie della pelle dell'aeromobile, riducendo così al minimo la resistenza esterna. Crea inoltre un ispessimento dell'area della radice dell'ala, consentendo una struttura più efficiente e un peso ridotto rispetto a un'imbarcazione convenzionale. La NASA prevede inoltre di integrare i motori a reazione con rapporto Ultra High Bypass (UHB) con il corpo alare ibrido.
Una fusoliera tubolare convenzionale trasporta il 12-13% della portanza totale rispetto al 31-43% trasportato dal corpo centrale in un BWB, dove una configurazione di fusoliera di sollevamento intermedia più adatta ad aerei di linea di dimensioni narrowbody trasporterebbe il 25-32% per un 6.1– Aumento dell'8,2% dell'efficienza del carburante.
Potenziali vantaggi
Significativi vantaggi di carico utile nei ruoli di trasporto aereo strategico, trasporto aereo, e rifornimento aereo in volo.
Maggiore efficienza del carburante: dal 10,9% in più rispetto a un widebody convenzionale a oltre il 20% rispetto a un aereo convenzionale comparabile.
Rumore inferiore: le simulazioni audio della NASA mostrano una riduzione di 15 dB degli aeromobili di classe Boeing 777 , mentre altri studi mostrano una riduzione di 22-42 dB al di sotto del livello Stage 4, a seconda della configurazione.
Potenziali svantaggi
L'evacuazione di un BWB in caso di emergenza potrebbe essere una sfida. A causa della forma dell'aereo, la disposizione dei posti a sedere sarebbe a teatro invece che tubolare. Ciò impone limiti intrinseci al numero di porte di uscita.
È stato suggerito che gli interni BWB sarebbero privi di finestre, informazioni più recenti mostrano che le finestre possono essere posizionate in modo diverso ma comportano le stesse penalità di peso di un aereo convenzionale.
È stato suggerito che i passeggeri ai bordi della cabina possano sentirsi a disagio durante il rollio alare, tuttavia, i passeggeri di grandi aerei convenzionali come il 777 sono ugualmente suscettibili al rollio.
La scatola alare centrale deve essere alta per essere utilizzata come cabina passeggeri, richiedendo un'apertura alare maggiore per bilanciarsi.
Un BWB ha un peso a vuoto maggiore per un dato carico utile e potrebbe non essere economico per missioni brevi di circa quattro ore o meno.
Un'apertura alare maggiore potrebbe essere incompatibile con alcune infrastrutture aeroportuali, richiedendo ali pieghevoli simili al Boeing 777X.
È più costoso modificare il design per creare varianti di dimensioni diverse rispetto a una fusoliera e un'ala convenzionali che possono essere allungate o ridotte facilmente.
Elenco dei velivoli con corpo ad ala mista
Nella cultura popolare
Concept art della scienza popolare
Una foto concettuale di un aereo commerciale con corpo ad ala mista è apparsa nel numero di novembre 2003 della rivista Popular Science. Gli artisti Neill Blomkamp e Simon van de Lagemaat di The Embassy Visual Effects hanno creato la foto per la rivista utilizzando un software di computer grafica per rappresentare il futuro dell'aviazione e dei viaggi aerei. Nel 2006 l'immagine è stata utilizzata in una bufala e-mail in cui si affermava che l Boeing aveva già sviluppato un aereo di linea da 1000 passeggeri (il "Boeing 797") con un "design radicale Blended Wing" e Boeing aveva subito confutato l'affermazione.
….Gli attuali eventi storici ci devono insegnare che, se vuoi vivere in pace,
devi essere sempre pronto a difendere la tua Libertà….
La difesa è per noi rilevante
poiché essa è la precondizione per la libertà e il benessere sociale.
Dopo alcuni decenni di “pace”,
alcuni si sono abituati a dare la pace per scontata:
una sorta di dono divino
e non, un bene pagato a carissimo prezzo dopo innumerevoli devastanti conflitti.…
(Fonti: https://svppbellum.blogspot.com/, Web, Google, Thedrive, Wikipedia, You Tube)
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