Scramjet: al Cnr si sperimenta la propulsione ipersonica

La tecnologia 'scramjet', Supersonic Combustion Ramjet, viene sperimentata con successo anche in Italia, all’Istituto per l’energetica e le interfasi del Consiglio Nazionale delle ricerche (Ieni-Cnr) di Milano, dove è operativo un tunnel che permette la simulazione di volo a velocità ipersonica.

“Il propulsore scramjet si basa sulla combustione supersonica - spiega Giulio Riva, ricercatore dello Ieni-Cnr di Milano - e, al contrario di quanto avviene nei motori a razzo, l’ossigeno necessario alla combustione viene preso dall’atmosfera invece che da un serbatoio alloggiato sul velivolo”. Il propulsore è formato, infatti, da una camera di combustione nella quale entra l’aria a velocità supersonica e viene iniettato il combustibile per cui avviene la combustione. Con questo tipo di propulsione si possono raggiungere velocità molto elevate, dal limite più basso di Mach 5 o 6, cioè cinque volte la velocità del suono, fino a Mach 15 e oltre.

Il meccanismo dello 'scramjet' sembra piuttosto semplice. È invece meno semplice ricreare e studiare proprio le condizioni di supersonicità .

“Questi motori sono utilizzabili, infatti, solo ad elevate velocità di volo - spiega ancora Riva - e, dal punto di vista dell’efficienza propulsiva, si collocano in una fascia intermedia tra i motori a razzo (poco efficienti) e i turbogetti che non sono però utilizzabili per il volo ipersonico”. Gli `scramjets' potrebbero essere usati, in un prossimo futuro, come motori intermedi per la messa in orbita di satelliti o equipaggi, o come propulsori di crociera per velivoli ipersonici.

Gli studi teorici e sperimentali su questo tipo di sistemi propulsivi vengono in realtà effettuati da decenni negli Stati Uniti, ma si sono ora intensificati in quanto gli ultimi progressi tecnologici in fatto di materiali rendono plausibile la possibilità di realizzare un prototipo funzionante.

Il tunnel ipersonico pulsato dello Ieni - Cnr è in grado di riprodurre con buona approssimazione e per tempi relativamente brevi (alcune decine di millisecondi) condizioni di volo ipersonico (fino a Mach 7.5). Nel laboratorio del Cnr i ricercatori stanno studiando lo sviluppo una nuova generazione di lanciatori per la messa in orbita di satelliti e/o velivoli con equipaggio a costi notevolmente ridotti rispetto a quelli attuali, in grado di generare spinta a tutte le velocità , con o senza l’atmosfera.

In questo tunnel, sviluppato a partire dal 1998 dal Consiglio Nazionale delle Ricerche e dall’Agenzia Spaziale Italiana, sono attualmente in corso prove su modelli in scala ridotta di propulsori denominati RBCC (Rocket Based Combined Cycles). “Questi sistemi dovrebbero adeguare il loro modo di operare alla velocità di volo - conclude il ricercatore - fornendo una spinta dal decollo fino alla messa in orbita (oltre Mach 25 nelle regioni più esterne dell’atmosfera) e, in una fase intermedia (oltre Mach 5), operare proprio in modalità 'scramjet' ”.

Chi: Istituto per l’energetica e le interfasi (Ieni) del Cnr di Milano
Che cosa: tecnologia scramjet
Per informazioni: Giulio Riva, ricercatore dell’Istituto per l’energetica e le interfasi (Ieni) del Cnr - Laboratorio di Gasdinamica e Combustione, Milano - e-mail: giulio.riva@ieni.cnr.it