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Gli ordini in anticipo aumentano per l’XB-1 mentre supera la barriera del suono nell’ultimo test

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Rinascita Supersonica

Fin dall’inizio del trasporto aereo, l’industria ha sempre cercato modi per spostare più persone più velocemente e/o a costi inferiori. Quando il volo supersonico fu inventato poco dopo la Seconda Guerra Mondiale, ci si aspettava che avrebbe progressivamente conquistato il settore, almeno per i voli a lunga distanza, dove la velocità aggiuntiva si traduceva in un’esperienza utente molto superiore.

Tuttavia, le cose non sono andate così. Sebbene gli aerei supersonici siano molto importanti in ambito militare, i voli civili sono ancora, fino ad oggi, per lo più subsonici, impiegando più di mezza giornata per i voli intercontinentali.

Ciò è stato dovuto a una combinazione di fattori, dai costi eccessivi alla difficoltà di gestire i boom sonici sopra aree popolate. Di conseguenza, l’ultimo volo supersonico civile è stato nel 2003.

E potrebbe cambiare, poiché una nuova azienda, il nome appropriato Boom Supersonic, ha appena effettuato il suo primo volo supersonico in un test. E gli ordini per l’aereo supersonico stanno già accumulandosi prima ancora della commercializzazione.

Volo Supersonico

Il termine supersonico indica che un oggetto si muove più velocemente della velocità del suono. Questo genera un fenomeno in cui l’aereo vola più velocemente del rumore che produce. Di conseguenza, il rumore (aria compressa) si accumula fino a creare un’onda d’urto, il cosiddetto boom supersonico.

Poiché a queste velocità la pressione dell’aria è molto più elevata, il volo supersonico deve affrontare una serie di problemi che non si presentano alle velocità subsoniche:

  • Calore eccessivo dovuto all’attrito con l’aria. Ciò richiede materiali più resistenti, come il titanio o l’acciaio inossidabile, al posto della consueta lega di alluminio.
    • Per esempio, alcune parti del Lockheed SR-71 Blackbird, che volava a Mach 3,1, potevano superare i 315 °C.
  • La maggiore resistenza dell’aria aumenta anche l’energia necessaria e il consumo di carburante.
  • La necessità di avere portanza sufficiente a basse velocità ma poca resistenza ad alte velocità induce spesso gli ingegneri a preferire una geometria variabile per le ali o altre parti dell’aereo, aumentando la complessità progettuale.
  • Per raggiungere velocità supersoniche senza un motore a razzo sono necessari motori speciali, come i turbofan.

Voli Supersonici Civili

I progressi nei motori turbofan e nel volo supersonico portarono allo sviluppo di due aerei di linea supersonici per il trasporto passeggeri: il sovietico Tupolev Tu-144 nel 1968 e l’anglo-francese Concorde nel 1969.

Problemi di affidabilità, questioni tecniche irrisolte e la mancanza di domanda dell’economia sovietica (volava solo una rotta una volta a settimana) avrebbero condannato le prospettive commerciali del Tu-144 fin dall’inizio. Il Concord avrebbe avuto un’esperienza più riuscita.

Nonostante numerosi giochi politici attorno all’aereo (inizialmente era vietato volare a New York), il Concord si unì a British Airways e Air France e si concentrò con successo sui voli transatlantici, con un ampio gruppo di clienti business desiderosi di un’esperienza di volo più rapida e di alto livello.

Il Concord dovette anche affrontare una serie di preoccupazioni sul volo supersonico. Per esempio, per alcuni anni si credette erroneamente che troppi aerei supersonici potessero danneggiare lo strato di ozono. Era inoltre vietato utilizzare velocità supersonica sopra aree abitate, rendendo il volo transatlantico l’unica opzione praticabile per sfruttare la velocità supersonica nella maggior parte dei viaggi.

A causa della sua minore capacità di carico, legata al profilo aerodinamico molto allungato, il Concord poteva trasportare solo 1/3 dei passeggeri di un aereo subsonico equivalente, portando a un consumo di carburante tre volte più alto per passeggero.

Di conseguenza, i biglietti per il Concord erano sempre piuttosto costosi, limitando il mercato totale. Tuttavia, alla fine si rivelò redditizio, almeno per British Airways.

Tuttavia, un drammatico incidente a luglio 2000 poco dopo il decollo, che uccise tutte le 109 persone a bordo, mise a terra l’aereo.

Il suo ultimo volo avvenne nel 2003, in parte a causa dell’incidente e in parte perché non riuscì mai a trasformarsi in più di un prodotto di nicchia, deludendo i suoi progettisti, che speravano potesse diventare il futuro del trasporto aereo.

Boom Supersonic

Dall’ultimo volo del Concorde, il sogno di rendere comuni i voli supersonici è rimasto vivo soltanto nella mente di ingegneri ambiziosi.

Nel 2016, l’annuncio da parte di Boom Supersonic che stava sviluppando un jet supersonico da 40 passeggeri attirò l’attenzione sull’azienda. L’azienda è stata fondata nel 2014 e ha raccolto un totale di 150 milioni di dollari finora.

Boom ha sviluppato un dimostratore tecnologico per testare il motore supersonico progettato e costruito internamente, oltre a sviluppare il suo aereo di linea Overture e la capacità produttiva, con sede negli Stati Uniti.

Le Affermazioni di Boom Supersonic

Boom afferma che grazie ai progressi nell’ingegneria e nella comprensione dell’aerodinamica, può “attenuare” il boom sonico che il suo aereo di linea produrrà. Anche così, le velocità supersoniche dovrebbero verificarsi solo sopra l’oceano aperto.

L’aereo di linea futuro di Boom dovrebbe essere anche il 30 % più efficiente del Concord e in grado di volare da Los Angeles a Sydney in 6 ore.

Il primo aereo destinato al servizio commerciale è previsto per il 2029, con una velocità massima di Mach 1.7 (1,7 volte la velocità del suono).

Può Funzionare?

Nel quadro più ampio, cosa potrebbe far sì che Boom abbia successo dove Tupolev e Concord hanno fallito nel progresso tecnologico?

Gli aerei supersonici precedenti utilizzavano alluminio invece di materiali più avanzati, a causa del loro design risalente agli anni ’60. Anche la tecnologia dei motori e le tecniche di produzione sono progredite notevolmente negli ultimi 60 anni.

Un altro aspetto è che l’azienda sembra aver preso spunto dall’approccio di integrazione verticale di SpaceX, progettando tutto da zero, partendo dai principi fondamentali, come spiegato dal fondatore Blake Scholl.

Il Traguardo 2025 di Boom

Nel gennaio 2025, la piattaforma di prova XB-1 di Boom è diventata il primo jet supersonico civile costruito negli Stati Uniti a superare la barriera del suono, raggiungendo Mach 1,122. Lo ha fatto per tre volte consecutive sopra il deserto del Mojave.

L’aeromobile è alimentato da tre turbogetti General Electric (GE.TO ) J-85-15 ed è stato pilotato da Tristan “Geppetto” Brandenburg, diplomato alla United States Naval Test Pilot School e pilota avversario TOPGUN, con 2.500 ore di volo complessive su 30 aeromobili diversi e oltre 200 appontaggi con cavo d’arresto.

Il passo successivo al dimostratore XB-1 è scalarlo per creare l’aereo di linea supersonico Overture.

Overture

Overture dovrebbe volare a Mach 1.7 a un’altitudine di crociera di 60.000 piedi, risultando complessivamente il 20 % più veloce degli aerei normali sulla terra e il doppio più veloce sull’acqua. Potrà trasportare 64‑80 passeggeri, con un’autonomia di 4.888 miglia (7.867 chilometri).

Overture avrà un design a quattro motori, contribuendo a ridurre le dimensioni e il peso di ciascun motore. Ciò comporterà anche requisiti di spinta più bassi per ogni motore, riducendo il livello complessivo di rumore dell’aeromobile.

Overture utilizzerà il primo sistema di riduzione automatica del rumore al mondo, in modo che i decolli di Overture si integrino con le flotte a lungo raggio esistenti.

La sua forma ad ali di gabbiano contribuirà inoltre alla riduzione del rumore, risultando più efficiente a velocità subsoniche rispetto alla tradizionale forma a delta preferita dagli aerei supersonici militari.

Come l’XB-1, la struttura di Overture sarà interamente realizzata in composito di fibra di carbonio, che si espande e contrae molto meno del metallo in condizioni supersoniche, risolvendo molti dei problemi della generazione precedente di aerei supersonici. È anche più leggera, consentendo una maggiore efficienza del carburante.

L’azienda stima di poter operare più di 600 rotte redditizie in tutto il mondo.

Boom ha già ottenuto 130 ordini e preordini per Overture da compagnie aeree di tutto il mondo, tra cui American Airlines (AAL ), United e Japan Airlines.

Produzione

La super‑fabbrica Overture, aperta a giugno 2024 dopo soli 17 mesi di costruzione, mira a produrre 33 aeromobili all’anno. Una seconda linea di assemblaggio prevista raddoppierà la produzione a 66 aeromobili all’anno.

Il programma di produzione di Boom dovrebbe far crescere l’economia della Carolina del Nord di almeno 32,3 miliardi di dollari in 20 anni, creando più di 2.400 posti di lavoro.

La fabbrica dovrebbe essere certificata LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), risultando il 40 % più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a fabbriche simili. Ciò sarà ottenuto grazie a materiali di mitigazione del calore urbano, illuminazione LED ad alta efficienza e conservazione dell’acqua.

Nel complesso, la produzione e l’operatività di Overture puntano al carbonio netto zero, con l’obiettivo di operare al 100 % con carburante sostenibile per aviazione (SAF) e un forte focus sul riutilizzo degli utensili usati e sul riciclo dei componenti in officina.

La manifattura additiva (stampa 3D) sarà anche una parte fondamentale del processo produttivo, inclusa la produzione dei motori.

Symphony

Mentre il test XB-1 ha utilizzato motori GE, Overture utilizzerà il motore Symphony sviluppato internamente dall’azienda.

Il ventilatore da 72″ fornirà 35.000 libbre di spinta e si prevede che operi, rispetto ad altri motori, con costi operativi inferiori del 10 %, trascorrendo il 25 % di più di tempo in volo, e sarà costruito mediante stampa 3D.

Ogni motore è alimentato da un ingresso assi-simmetrico ad alta efficienza. Questi ingressi garantiscono una eccezionale coerenza della pressione, consentendo ai motori di operare con flusso d’aria subsonico a velocità supersonica.

Partner Industriali

Alcuni aspetti del motore sono sviluppati dagli ingegneri di FTT, che hanno lavorato alla progettazione dei motori dell’F-22 e dell’F-35. FTT fa parte della società aerospaziale e della difesa Kratos (KTOS ).

«Riescono a ottenere un progetto dal costo inferiore, con prestazioni di manutenzione migliori e un’efficienza del carburante enormemente superiore. Inoltre, possono completarlo nei tempi che permettono a Boom di raggiungere gli obiettivi già fissati.»

Liz Stein – ex ingegnere aerodinamico di FTT e attuale investitrice nel deep tech

Standard Aero (SARO ) sarà il partner di Boom per la manutenzione e l’assistenza dei motori.

«Siamo entusiasti di collaborare con Boom in qualità di partner strategico MRO per i motori e di avere l’opportunità di contribuire al brillante futuro dell’azienda, assicurando che i suoi aeromobili ricevano i migliori servizi MRO per motori del settore.»

Russell Ford – Presidente e CEO di Standard Aero.

La Colibrium Additive, controllata di GE Aerospace (GE ), fornirà a Boom servizi di stampa 3D e consulenza progettuale per la produzione del motore.

ATI (ATI ) fornirà i materiali avanzati per alte temperature destinati agli stadi integrati di pale e disco del compressore ad alta pressione di Symphony e al disco della turbina.

Altre Innovazioni Tecnologiche

Un problema irrisolto della generazione precedente di aerei supersonici commerciali era il muso molto lungo necessario per una buona aerodinamica supersonica. Ciò comportava una visibilità molto scarsa durante l’atterraggio e il decollo.

Il Concord aveva “risolto” questo problema con un muso a forma variabile, che si è rivelato molto complesso da mantenere e ha anche aggiunto peso.

Invece, Boom ha adottato un sistema di visione in realtà aumentata su un dispositivo indossabile e sul display di volo principale del pilota, reinventando la cabina e sfruttando la suite avionica Honeywell Anthem (HON ).

La cabina di Overture includerà anche joystick laterali con feedback di forza, una prima in un aereo di linea commerciale, schermi touch ad alta definizione da 17 pollici e aggiornamenti software continui over‑the‑air.

Un Mercato in Miglioramento

Oltre alla nuova tecnologia, un cambiamento rispetto al Concord è che anche il mercato dei voli supersonici è cambiato radicalmente.

Il mondo è ora molto più globalizzato, e sono da considerare rotte supersoniche più redditizie rispetto al percorso Londra‑New York, ad esempio sopra l’Artico, sul Pacifico e in Asia.

Queste prospettive sono sostenute da alcuni dati:

  • 97 % dei viaggiatori premium globali è interessato ai voli supersonici per viaggi internazionali a lungo raggio.
  • Sono disposti a pagare il 55 % in più rispetto alla classe business subsonica per i viaggi supersonici.
  • 87 % sarebbe pronto a cambiare la propria compagnia aerea preferita per accedere ai viaggi supersonici.
  • 64 % degli influencer di viaggi corporate hanno ricevuto proposte dalle compagnie aeree riguardo al supersonico.

Competitori

Boom non è sola nella corsa a realizzare il primo aereo di linea supersonico del XXI secolo, anche se il volo dell’XB-1 le ha dato un vantaggio iniziale. Tra i concorrenti più seri figurano:

Voli Ipersonici

Se il volo supersonico è promettente, che dire dell’ipersonico? Questi voli sarebbero così rapidi da consentire un viaggio da New York a Parigi in meno di 90 minuti.

Questo è il percorso seguito da Hermeus e dal suo futuro aereo di linea Halcyon che raggiungerà Mach 5.

Fonte: Hermeus

L’azienda sta inoltre progettando un UAV ipersonico per l’US Air Force (Dark Horse), e entrambi gli aerei saranno alimentati dal motore Chimera, da testare sul velivolo di prova Quarter Horse.

La tecnologia ipersonica si basa su motori diversi rispetto ai normali aerei subsonici o supersonici, solitamente di tipo ramjet.

Fonte: Tech Brief

Un’altra possibile tecnologia per raggiungere velocità ipersoniche è il motore a detonazione, che utilizza esplosioni invece della combustione per generare spinta.

Recentemente, un ramjet a detonazione ancora più avanzato, il Ram-Rotor Detonation Engine (RRDE), è stato testato in simulazione da scienziati cinesi e potrebbe presto entrare nella fase di prototipazione.

Nel complesso, sebbene sia una tecnologia meno dimostrata, il volo ipersonico potrebbe rappresentare il passo successivo, capace di superare anche le promesse del volo commerciale supersonico.

Azienda di Motori Supersonici

GE Aerospace

General Electric Company (GE +0.27%)

Boom Supersonic è ancora una società privata, ma gli investitori possono acquistare azioni dei principali produttori di motori subsonici e supersonici, tra cui il leader è GE Aerospace.

General Electric Aerospace è nata dalla scissione del conglomerato GE in tre parti nel 2024: GE Aerospace, GE HealthCare (GEHC -0,89%) e GE Vernova (GEV ) per l’energia (GEV -3%).

Ciò è stato fatto per rifocalizzare l’azienda sulle competenze chiave, dopo diversi decenni di finanziarizzazione che si è rivelata netta negativa.

L’azienda è un fornitore centrale per l’industria aeronautica, con circa 3 miliardi di persone che viaggiano ogni anno utilizzando la tecnologia GE Aerospace, e circa 900 000 persone che volano su aeromobili alimentati da GE in qualsiasi momento (3 voli commerciali su 4). Questo è basato su una serie di motori per tutte le dimensioni e applicazioni di aeromobili.

Nel lungo termine, questa gamma di motori dovrebbe essere sostituita da una nuova generazione con maggiore efficienza del carburante, ottenuta grazie a sforzi di R&D a lungo termine. Potrebbe tradursi in un miglioramento dell’efficienza del carburante del 10‑15 % per gli aerei civili e fino al 25 % per gli aerei militari.

Oltre ai motori, l’azienda offre anche tecnologia al carburo di silicio per i sistemi di alimentazione elettrica e avionica (elettronica e computer per aeromobili).

L’azienda è da tempo leader nei sistemi di propulsione per aeromobili. Di gran lunga la sua attività è guidata dal settore civile (ricavi di 23,9 miliardi di dollari nel 2023), seguita dal segmento difesa (9 miliardi).

Il 70 % dei ricavi dell’azienda proviene da servizi, in particolare manutenzione e riparazione dei motori, rendendola una fonte di reddito molto stabile.

L’azienda investe in tecnologie future per mantenere il vantaggio competitivo, in particolare nella stampa 3D con GE Additive, l’unico OEM (Original Equipment Manufacturer) nella manifattura additiva metallica con una soluzione completa end‑to‑end.

Come abbiamo visto, è un partner chiave di Boom Supersonic per la stampa 3D dei propri motori supersonici.

 

Motore a Detonazione Rotante di GE

GE ha inoltre realizzato il primo test al mondo di un ramjet ipersonico a doppia modalità (DMRJ) con combustione a detonazione rotante (RDC) in un flusso supersonico.

Ciò è stato reso possibile grazie alla padronanza di GE dei compositi ceramici a matrice (CMCs) ad alta temperatura, dell’elettronica di potenza al carburo di silicio, delle tecnologie additive e della gestione termica avanzata.

«I risultati significativi ottenuti finora ci danno fiducia nel fatto che ci stiamo muovendo nella direzione giusta.

Il team si è mosso molto rapidamente: sono bastati 12 mesi dall’inizio alla fine per la dimostrazione del DMRJ con RDC. Il team è in linea con l’obiettivo di dimostrare un DMRJ completo con RDC su scala reale il prossimo anno.»

Mark Rettig – Vicepresidente e Direttore generale, Edison Works Business & Technology Development, GE Aerospace

I motori ipersonici come questo potrebbero essere utilizzati per primi in applicazioni militari avanzate, da aerei da combattimento a missili. Tuttavia, è probabile che un giorno trovino spazio anche negli aerei civili ipersonici, e la presenza di GE in entrambi i mercati dovrebbe aiutare a capitalizzare su questa tecnologia emergente.

Nel complesso, dopo un lungo periodo come conglomerato senza direzione e focalizzato sull’ingegneria finanziaria, sembra che GE sia tornata sulla buona strada per ristabilirsi come centro di ingegneria e produzione americana, in un momento in cui la re‑industrializzazione e il re‑shoring sono tendenze forti.

Dalla produzione del motore di Boom al già avviato ingresso nella tecnologia dei motori ipersonici, sembra che GE Aerospace sia ben posizionata per il prossimo capitolo dell’aerospazio, sia nel volo militare che commerciale.

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Jonathan è un ex ricercatore biochimico che ha lavorato nell'analisi genetica e nelle sperimentazioni cliniche. Ora è un analista di titoli e scrittore finanziario con un focus su innovazione, cicli di mercato e geopolitica nella sua pubblicazione 'The Eurasian Century'.