Innovazione

Focus Next 30 - Il futuro degli aerei

Forma delle ali, motori elettrici e convertiplani: ecco le tecnologie per rendere gli aerei del futuro più efficienti e sostenibili.

I progetti di aerei più efficienti e meno inquinanti più pronti a diventare realtà si basano tutti sulla classica struttura in cui i passeggeri sono alloggiati nella fusoliera e le ali sostengono i motori e contengono il carburante. Ma esistono anche idee, alcune in avanzata fase di sviluppo, che propongono variazioni più o meno profonde a questo schema classico, con l'obiettivo di ottenere vantaggi aerodinamici, consumi minori e autonomie più elevate.

Gli aerei a V. Il progetto più curioso è forse quello della "V volante" o Flying V che nasce da un'idea di quasi una decina di anni fa formulata da Justus Benad, all'epoca studente dell'Università tecnica di Berlino che stava svolgendo uno stage alla Airbus. Benad aveva concepito un aereo senza fusoliera, con grandi ali a forma di V molto accentuata in cui avrebbero trovato posto i passeggeri. Il concetto dimostrò subito potenzialità interessanti e venne sviluppato in un prototipo dall'università olandese di Delft, dove Benad nel frattempo si era trasferito. «La V volante», spiega il suo stesso ideatore, «è nata per creare un aereo simile in quanto a capienza all'Airbus A350, di cui replica il numero di passeggeri, 314, e la larghezza alare di 65 metri».

Anche l'altezza è simile, in modo da usare le stesse strutture aeroportuali adatte agli altri aerei di linea. Ma nel complesso il velivolo è molto più corto, ha una massa inferiore e offre meno resistenza all'aria dell'A350, con consumi di carburante molto più bassi per coprire le stesse distanze. I primi voli di prova del 2014 si sono dimostrati molto promettenti, al punto che la facoltà di Ingegneria Aerospaziale dell'Università di Delft ha deciso di avviare un progetto per lo sviluppo della V volante, affidato a Roelof Vos, docente di propulsori e prestazioni di volo. Ne è nata una versione rivista che si ritiene possa ridurre i consumi di carburante del 20% rispetto a un aereo tradizionale. Nell'ottobre 2020 ha concluso con successo il suo primo volo un modello in scala, lungo 3 m e pesante 22,5 kg. I progettisti immaginano due versioni, una con combustibile tradizionale e una a idrogeno, che avrebbe un'autonomia inferiore del 35% ma sarebbe totalmente a zero emissioni.

Supporti alari. Nel frattempo negli Stati Uniti, Nasa e Boeing stanno lavorando a un altro progetto di aereo passeggeri, definito ad ala transonica a traliccio. In apparenza il velivolo è simile a un classico Boeing 737, ma la sua ampia ala è molto più stretta rispetto aun aereo tradizionale ed è sorretta da due sostegni fissati alla parte inferiore della fusoliera. La riduzione di consumi con questa configurazione può arrivare, secondo i progettisti, al 10% rispetto a un aereo di linea, come hanno dimostrato prove in galleria del vento condotte nel settembre 2021.

Un altro fronte su cui si sta lavorando riguarda lo sviluppo di aerei già progettati in passato ma che ora il progresso tecnologico consente di affrontare in modo diverso. Un esempio riguarda gli aerei supersonici, che per l'elevato rumore non possono volare in alcuni Paesi, come per esempio gli Stati Uniti.

Il ritorno dei supersonici. Da tempo Lockheed-Martin, in collaborazione con la Nasa, sta lavorando al prototipo dell'X-59, strutturato in modo da attutire l'impatto sonoro del bang supersonico fin quasi ad annullarlo. Il primo esemplare a dimensioni reali è quasi pronto nello stabilimento Lockheed-Martin di Palmdale, in California. «Gli aerei supersonici comunque», spiega Giuseppe Sala, direttore del Dipartimento di Scienze e tecnologie aerospaziali del Politecnico di Milano, «per motivi aerodinamici devono essere strutturati con un'ala a freccia molto accentuata e una fusoliera stretta, per cui si prestano al trasporto di un numero limitato di passeggeri. Il loro futuro sviluppo sarà quindi probabilmente limitato a una clientela vip o business, per la quale conta soprattutto ridurre il tempo dei voli, mentre il costo non rappresenta un problema».

Focus aprile 2022
Articolo di Riccardo Oldani tratto dallo Speciale Focus Next 30 -  Passato, presente e futuro degli aerei (e del rivale treno), pubblicato su Focus 354 (aprile 2022). Leggi il nuovo Focus in edicola! © Focus

L'arrivo degli elettrici. Anche gli aerei a propulsione elettrica si affacciano all'orizzonte. Come l'X-57 della statunitense Maxwell, anch'esso in fase di sviluppo alla Nasa, che lo scorso luglio ha completato i test sui motori elettrici. L'apparecchio, a elica, trasporta 4 persone, con costi operativi di quasi il 70% inferiori rispetto a un velivolo simile a carburante tradizionale e, naturalmente, nessun rumore e nessuna emissione.

Al momento, però, la tecnologia elettrica è possibile solo su aerei piccoli. Se si utilizzassero le batterie per alimentare un Boeing 747, ne servirebbero così tante, solo per farlo decollare, che il loro peso supererebbe di7 volte quello dell'aereo. Ma nonostante questi limiti, la ricercain questo settore è in fermento e si sviluppa lungo due direttive: propulsori ibridi e batterie di nuova concezione.

I taxi dal cielo. E poi c'è un'altra rivoluzione che si profila all'orizzonte. È quella dei convertiplani, aerei a decollo verticale che qualcuno definisce anche aerotaxi. Ne esistono molti in via di sviluppo, alcuni persino in grado di muoversi a terra su strada e poi di decollare da un campo di volo. Anche l'italiana Leonardo ne ha messo a punto uno, l'AW609, già in commercio, capace di una merci per oltre 2.500 kg. La diffusione di questi mezzi potrebbe trasformare completamente il modo in cui voliamo, perché renderebbe possibili anche tratte urbane o spostamenti dagli aeroporti, dove si arriva con voli tradizionali, alle città.

Se ci mettiamo anche l'impiego dei droni per trasportare pacchi ofare consegne, presto sopra le nostre teste potremmo vedersi affollare un traffico come quello immaginato in tanti film di fantascienza. Con la necessità di controlli appropriati. Pensando a questa eventualità, a Torino è partito un progetto gestione aeroportuale per realizzare un vertiporto integrato con l'aeroporto tradizionale e per sviluppare un gemello digitale. Cioè una copia virtuale della città per simulare le dinamiche di questo nuovo traffico aereo e capire come gestirlo.

25 marzo 2022
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