Lo sviluppo dei sistemi propulsivi di nuova generazione è orientato verso obiettivi di sostenibilità ed alte prestazioni, con la prima categoria afferente al mondo civile e la seconda più strettamente legata al campo militare. In particolare, per quanto riguarda i sistemi militari, e più nello specifico i velivoli da combattimento di sesta generazione, le traiettorie evolutive seguono il concetto di power and propulsion. Con questo si fa riferimento al duplice ruolo del motore, come generatore di spinta da un lato, per sostenere il movimento del velivolo, e di energia dall’altro, per alimentare tutti i sistemi di bordo. Questa necessità è frutto del crescente processo di elettrificazione e dunque dell’aumento del numero di sistemi che richiedono un elevato livello di produzione di energia per il proprio funzionamento. Il maggiore cambiamento in tal senso è quello della rilevanza assunta dalla sensoristica, che implica una diffusione di sistemi sul velivolo come conseguenza dell’affermarsi del concetto di information superiority, che si inscrive, ampliandolo, nel concetto di air superiority.
Gestione termica e bassa osservabilità
Se l’elevato livello capacitivo, assicurato da sistemi di bordo sempre più sofisticati, è un requisito essenziale dei velivoli di sesta generazione come il Global Combat Air Programme (GCAP), lo è altrettanto quello della bassa osservabilità. Questi velivoli, infatti, dovranno essere in grado di operare contro avversari alla pari o quasi, in uno spazio aereo fortemente conteso, a fronte di una proliferazione di sistemi antiaerei, da quelli missilistici a quelli cyber e di guerra elettronica, ed in un contesto operativo sempre più connesso ed interconnesso. Un maggior livello di produzione di energia, tuttavia, corrisponde a una maggiore produzione di calore, con un evidente impatto negativo sulla firma termica del velivolo. In un’ottica di sviluppo tecnologico assumono quindi particolare rilevanza soluzioni volte a contenere la firma termica generata dagli elevati livelli di produzione energetica del sistema di propulsione, con un’attenzione specifica a materiali innovativi a bassa emissività, architetture in grado di massimizzare la dissipazione del calore tramite flussi d’aria in entrata ed in uscita, nonché sistemi di gestione attiva del calore.
La propulsione per un sistema di sistemi
Un altro aspetto fondamentale del velivolo da combattimento di sesta generazione è la definizione di questo come “sistema di sistemi”. Il caccia costituirà infatti una piattaforma principale che opererà con il supporto di una serie di altri sistemi, prevalentemente autonomi denominati Collaborative Combat Aircraft (CCA). L’impiego dei CCA ha un impatto significativo sullo sviluppo dei sistemi propulsivi per due ragioni. La prima attiene allo sviluppo di un sistema di comunicazione di nuova generazione basato su tecnologia cloud funzionale a garantire la connessione della piattaforma principale con i CCA senza che questo gravi sul carico di lavoro del pilota. Un tale sistema, fondamentale anche in un’ottica di information superiority, dovrà essere alimentato con l’energia prodotta dal motore, il quale diviene un abilitatore essenziale dei sistemi che permetteranno alla sesta generazione di soddisfare gli elevati requisiti operativi.
La seconda ragione che motiva la rilevanza dei CCA in ambito propulsivo è invece relativa alla propulsione di questi sistemi. Questi ultimi si differenziano per le dimensioni ed i ruoli per i quali sono concepiti. Quelli più sacrificabili, ad esempio, concepiti per missioni che rendono la possibilità di riutilizzo molto ridotta, sono caratterizzati da semplicità e convenienza economica. Per tale ragione, è necessario selezionare e adattare solo le tecnologie essenziali, con un cambio di approccio rispetto allo sviluppo di quei sistemi destinati a durare nel tempo, altamente affidabili e capaci di garantire elevate prestazioni nelle operazioni. Tra questi due estremi si collocano soluzioni intermedie, con requisiti propulsivi che bilanciano tecnologia avanzata e costi contenuti.
L’impatto dello sviluppo tecnologico sui processi industriali
Lo sviluppo e la produzione di componenti altamente sofisticati ed in grado di soddisfare elevati requisiti di robustezza, resistenza e leggerezza richiedono l’impiego di tecnologie produttive particolarmente avanzate. L’additive manufacturing, ad esempio, permette di realizzare componenti tramite tecnologie di stampa 3D riducendo le tempistiche di produzione e riducendo lo spreco di materiale. Questo processo produttivo permette di realizzare componenti che altrimenti sarebbero il risultato di molteplici e distinte fasi produttive prima dell’assemblaggio finale. Permette inoltre di creare più agevolmente componenti con design e geometrie interne molto intricate, come ad esempio i canali di raffreddamento, fondamentali per la gestione termica, e di integrarli direttamente in altre componenti. Gli elementi realizzati tramite additive manufacturing garantiscono una maggiore resistenza a fronte di un peso ridotto, migliorando l’efficienza del velivolo, sia sotto il profilo manutentivo sia in termini di consumi.
Lo studio IAI
Questi temi, assieme ad altri come lo sviluppo di nuovi sistemi di propulsione per l’aviazione civile, l’impiego di carburanti alternativi (come SAF e idrogeno), le sfide e le opportunità della filiera della propulsione aeronautica ed il ruolo dello sviluppo tecnologico nel suo sviluppo industriale, sono al centro di uno studio dal titolo “Le nuove frontiere della propulsione aeronautica tra sfide tecnologiche, sostenibilità ambientale e sicurezza nazionale”, che verrà presentato presso lo IAI il 25 settembre 2025 e pubblicato successivamente.
Ricercatore junior nel programma “Difesa, sicurezza e spazio” dell’Istituto Affari Internazionali.
- Nicolò Murgiahttps://www.affarinternazionali.it/author/nicolo-murgia/
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