United Airlines ha annunciato che acquisterà fino a 50 jet supersonici Boom Overture per uso commerciale entro il 2029, annunciando il ritorno dei voli passeggeri supersonici quasi 20 anni dopo la disattivazione del Concorde.
I voli supersonici dimezzano il tempo necessario per volare da New York a Londra, da sette ore a 3,5 ore, ma tali aerei di linea sono stati abbandonati dopo l’ultimo volo del Concorde nel 2003. Il Concorde era diventato finanziariamente inattuabile dopo un incidente di alto profilo nel 2000, combinato con prezzi dei biglietti eccessivi, consumi elevati di carburante e costi di manutenzione sempre più elevati.
Se l’aereo supersonico di Boom avrà successo, dipenderà dal superamento di questi problemi che hanno fatto deragliare il Concorde. Quindi si può fare?
Rompere la barriera del suono
I voli supersonici sono così chiamati perché viaggiano più veloce della velocità del suono. Per fare ciò, l’aereo deve sfondare la barriera del suono, ciò richiede un design aerodinamico efficiente per ridurre la resistenza e una notevole spinta da potenti motori per superare la turbolenza causata dalle onde d’urto.
Rompere la barriera del suono richiede anche motori che consumano molto carburante, uno dei principali inconvenienti del Concorde e qualcosa che è diventato solo più controverso negli ultimi anni. Ti aspetteresti quindi che Boom, che è nella fase di prototipo dello sviluppo dell’Ouverture, concentri i suoi progetti sull’aumento dell’efficienza del carburante.
È probabile che l’azienda con sede in Colorado scelga tra un motore turbojet e un turbofan. Un turboreattore produce tutta la sua spinta dai suoi gas di scarico quando si muove a velocità più elevate. Un motore turbofan, nel frattempo, trae la maggior parte della sua spinta dalla quantità di aria che accelera con le sue pale della turbina. La quantità di quest’aria definisce il “rapporto di bypass” del motore.
I motori turbofan con rapporto di bypass più elevato sono più efficienti in termini di consumo di carburante rispetto ai turboreattori. La loro velocità di scarico più bassa li rende più silenziosi, ma tendono ad essere più grandi, con conseguente maggiore resistenza a velocità supersoniche. Questa penalità di resistenza ha superato l’efficienza dei turbofan per il volo supersonico prolungato in passato.
Un buon compromesso potrebbe essere un turbofan a basso bypass con un postcombustore, che inietta carburante aggiuntivo per aumentare significativamente la spinta disponibile ed è comunemente usato sui jet militari. Tale motore è stato utilizzato nelle prime versioni di produzione di un altro aereo passeggeri supersonico, il russo Tupelov Tu-144, ma era troppo inefficiente perché aveva bisogno di continuare ad accendere i suoi postbruciatori per mantenere la crociera supersonica.
Anche il postbruciatore del Tu-144 ha contribuito a creare una cabina molto rumorosa, ronzando a 90 decibel – all’incirca il suono generato da un asciugacapelli – che supera i limiti di sicurezza regolamentari. I turboreattori del Concorde, nel frattempo, avevano solo bisogno di postcombustori al decollo e per sfondare la barriera del suono, migliorando il risparmio di carburante e abbassando il rumore della cabina durante il supercruising.
Rumore supersonico del getto
A causa del rumore che generano, i jet supersonici non possono sorvolare la terraferma. Ma queste restrizioni potrebbero essere eliminate con un raffinato design aerodinamico. Ad esempio, la ricerca della Nasa sul suo programma X-59 QueSST spera di produrre forme ottimizzate della cellula che potrebbero ridurre significativamente i boom sonici via terra a un “tonfo” molto più silenzioso – arrivando a 75 decibel invece del boom di 105 decibel del Concorde.
Ottenere l’aerodinamica giusta potrebbe anche aprire la possibilità di utilizzare materiali compositi moderni e leggeri per consentire migliori rapporti spinta-peso, eliminando forse la necessità di postcombustori al decollo.
Carburante per aviazione sostenibile
Boom sta anche promuovendo le credenziali ecologiche del suo aereo. Parte dell’accordo United prevede lo sviluppo collaborativo per stabilire una fornitura affidabile di carburante per l’aviazione sostenibile. Ciò andrà infine a beneficio di altri velivoli della flotta United e dell’industria in generale, che attualmente produce circa il 2,8% di tutte le emissioni globali di CO₂ dalla combustione di combustibili fossili.
I carburanti sostenibili per l’aviazione includono biocarburanti e cherosene sintetico che sono fabbricati utilizzando materiali rinnovabili e sostenibili. Viene spesso citata un’impressionante riduzione dell’80% delle emissioni di CO₂ nel ciclo di vita. La parola chiave qui però è “ciclo di vita”; non significa necessariamente meno emissioni nocive dal motore.
Questi combustibili sostenibili sono compatibili con il carburante per aerei convenzionale, il che significa che non saranno necessarie modifiche all’infrastruttura di rifornimento aeroportuale o alla progettazione del motore per la loro introduzione, un fattore critico per la loro diffusione. Ma questi combustibili sono molto costosi, perché le materie prime necessarie per produrli non sono disponibili su larga scala. La quantità totale di carburante per aviazione sostenibile attualmente in uso ammonta a solo lo 0,1% del carburante totale speso nell’aria. Le proiezioni stimano che questo debba raggiungere tra l’1,4% e il 3,7% prima che tali combustibili diventino economicamente sostenibili.
Un ritorno ai voli supersonici?
Boom sarà ottimista sul fatto di poter superare le sfide relative all’efficienza del carburante quando il suo aereo inizierà a trasportare passeggeri paganti nel 2029. Queste tariffe sembrano destinate ad essere elevate, con Boom che prevede un prezzo di circa €4000 per posto.
Ciò significa che, come il Concorde prima di esso, il Boom Overture sembra rivolto al mercato del lusso, al di là della portata anche dei passeggeri di business class. È probabile che sia frequentato solo da coloro che attualmente viaggiano con jet privati, che potrebbero essere allettati dalle affermazioni di Boom di essere un produttore di aeromobili sostenibile.
Quindi, mentre i jet passeggeri supersonici potrebbero tornare nei nostri cieli entro la fine del decennio, la maggior parte di noi sarà più vicina a sperimentarli quando scateneranno i loro caratteristici boom sonici sopra le nostre teste.
Autore
Peter Thomas, Senior Lecturer in Aerospace Engineering, University of Hertfordshire
