A 20.000 km/h, questo motore aeronautico a ‘detonazione obliqua’ permetterebbe di attraversare l’Atlantico da un capo all’altro in 2 minuti.

L’idea dei motori a detonazione (obliqua o rotativa) non è del tutto nuova. Concetti simili emersero negli Stati Uniti e in altre potenze durante la Guerra Fredda con l’obiettivo di far raggiungere a aerei e missili velocità ipersoniche, ma furono abbandonati a causa della loro complessità tecnica.

Ricercatori dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS) hanno annunciato un progresso nella propulsione ipersonica, che ha integrato concetti teorici risalenti a decenni fa e li ha testati in condizioni di volo simulate. Il ritorno di questi concetti in Cina riflette sia i progressi nei materiali e nella modellizzazione computazionale, sia un rinnovato interesse globale per una propulsione ipersonica in grado di superare i limiti degli scramjet o delle fasi di razzo tradizionali.

Sfidando le leggi della fisica

La ricerca è stata condotta nel tunnel di impatto JF‑12 di Pechino, una struttura in grado di riprodurre condizioni di volo ad alta quota, superiori ai 40 km, permettendo così di simulare velocità ipersoniche senza la necessità di lasciare il suolo. La tecnologia utilizzata è un motore a detonazione obliqua (ODE), che impiega cherosene per aerei standard (RP‑3) al fine di raggiungere velocità vicine a Mach 16, ovvero circa 19.600 km/h.

Durante i test, i team sono riusciti a generare e mantenere quella che viene definita un’onda di detonazione obliqua, strutture d’urto autoestabilizzate che completano la combustione della miscela di aria e carburante in tempi estremamente brevi, con tassi di combustione che, secondo i rapporti, sono 1.000 volte più rapidi rispetto a quelli dei motori scramjet tradizionali.

Nella pratica, questa prestazione teorica permetterebbe a un aereo di raggiungere velocità tali che, se sostenibili in volo reale, trasformerebbero radicalmente i tempi di spostamento. Ad esempio, attraversare l’Oceano Atlantico in circa due minuti sarebbe stato fino ad ora impossibile con propulsori convenzionali.

Tuttavia, i responsabili dell’annuncio e gli esperti di propulsione sottolineano che queste cifre si riferiscono ancora a ambienti di prova in tunnel del vento e non a veicoli operativi.

Cos’è e come funziona

Il motore a detonazione obliqua si basa su un principio diverso da quello dei motori a reazione convenzionali. A differenza dei turborreattori o dei motori scramjet, che richiedono più fasi di compressione e miscelazione dell’aria prima della combustione, l’ODE utilizza onde d’urto oblique per far detonare la miscela di aria e carburante direttamente all’interno della camera di combustione.

Uno degli elementi chiave del progetto sperimentato dai scienziati cinesi è l’uso di un elemento largo appena 5 mm posizionato strategicamente nella camera di combustione per indurre queste detonazioni autonome, note nei rapporti come “diamanti di detonazione”. Questa configurazione semplifica l’architettura del motore e aumenta l’efficienza termodinamica, riducendo al contempo il peso totale del sistema.

La cattiva notizia: qui non c’è elettrificazione. L’uso del cherosene RP‑3, un combustibile comune nell’aviazione civile e militare, presenta una doppia implicazione: da un lato semplifica la logistica e la produzione qualora il sistema si rivelasse fattibile; dall’altro allontana questa tecnologia dai sistemi che dipendono da combustibili esotici o altamente specializzati.

Dalla prova di laboratorio alla realtà operativa

Dal settore aerospaziale e della difesa si avverte che i risultati ottenuti sono ancora molto lontani dal trasformarsi in aerei o missili ipersonici operativi. I test nei tunnel del vento sono essenziali per verificare i concetti, ma replicare tali condizioni in un motore che funzioni in modo stabile durante il volo reale comporta notevoli sfide tecniche aggiuntive: gestione termica, integrità strutturale, controllo del flusso ad altitudini variabili e adattamento della propulsione all’ambiente reale di volo, per citarne alcune.

Inoltre, anche se un motore fornisce risultati spettacolari in simulazione o in un ambiente controllato, il passaggio a un prototipo volante introduce incertezze. Molti sistemi ipersonici sperimentali precedenti hanno dimostrato capacità promettenti nei banchi di prova, ma si sono arenati nelle fasi di sviluppo quando hanno incontrato problemi di vibrazione, stabilità termica o integrazione con i sistemi di guida e controllo del volo.

I progressi di questo tipo presentano inoltre spesso una forte componente militare. Le velocità ipersoniche non solo accelerano i trasporti civili, ma modificano anche il panorama dei sistemi di armi e di difesa strategica. Un sistema in grado di mantenere il volo a Mach 16 renderebbe estremamente complessi gli attuali schemi di intercettazione e potrebbe conferire capacità di portata e velocità senza precedenti sia ai veicoli d’attacco che alle piattaforme di ricognizione.