Il precursore del NGAD: l’UCAS Northrop Grumman X-47B, parte del programma UCAS-D (unmanned combat air system carrier demonstration)

by AvioBlog · 15 Novembre 2021

(© SVPPBELLUM.BLOGSPOT.COM)

Il Northrop Grumman X-47B è un aeromobile a pilotaggio remoto della United States Navy, in grado di operare dalle portaerei e di eseguire missioni di combattimento autonomo gestite dall’Intelligenza Artificiale (IA). Realizzato come dimostratore tecnologico dalla Northrop Grumman Corporation in due esemplari (AV-1 e AV-2), l’X-47B è un caccia stealth senza coda con fusoliera integrata, il primo ad eseguire con successo il decollo e appontaggio dal ponte di volo di una portaerei. Le prove di volo del primo esemplare (AV-1) furono eseguite nel febbraio 2011 dalla Edwards Air Force Base in California. Il secondo esemplare (AV-2) eseguì le prove di volo nel settembre 2011 dalla stessa base aerea. Nell’ottobre 2013, dalla USS George H. W. Bush, effettuò il primo decollo e appontaggio di un aereo senza pilota su di una portaerei. Nell’aprile 2015 l’X-47B ha effettuato il primo rifornimento in volo di un aereo senza pilota.

Sistema aereo da combattimento senza equipaggio (UCAS) X-47B

L’X-47B è un UCAS messo a punto dalla Northrop Grumman per la US Navy (USN) delle dimensioni di uno strike fighter; ha anche completato con successo la sua prima dimostrazione di rifornimento aereo autonomo con un rifornitore aereo KC-707 nell’aprile 2015. Il velivolo è stato inizialmente sviluppato come parte del programma X-47. L’aeronavigabilità è stata sviluppata ad un costo stimato di 813 milioni di $. Il velivolo ha effettuato con successo un volo di prova iniziale a Patuxent River, Maryland, USA, nel luglio 2012. E’ stato integrato nelle operazioni delle portaerei della marina statunitense accanto ai velivoli con equipaggio nell’agosto 2014. Il programma di test primario del velivolo è stato completato nel maggio 2015.

Storia dello sviluppo dell’UCAS-D

L’X-47B UCAS è stato sviluppato dalla US Navy come parte del programma UCAS-D (unmanned combat air system carrier demonstration). Il programma aveva lo scopo di sviluppare e dimostrare, che un velivolo senza pilota delle dimensioni di un normale velivolo da combattimento può essere schierato dal ponte di volo delle portaerei della US Navy. “L’X-47B UCAS è una variante del Pegasus X-47A, che è stato sviluppato come programma congiunto USAF e US Navy, chiamato J-UCAS, nel 2001. Il programma è stato finanziato dalla DARPA con la Northrop Grumman come appaltatore principale. Nel febbraio 2006, tuttavia, il programma di sviluppo UCAS venne cancellato per programmi di sviluppo UAV separati da entrambe le forze di difesa. Lo sviluppo dell’X-47B, iniziato nel giugno 2005, è stato temporaneamente interrotto, in seguito alla cancellazione. Lo US Naval Air Systems Command (NAVAIR) ha stipulato un contratto con la Northrop Grumman per la costruzione e la dimostrazione di due aerei X-47B nell’ambito del programma UCAS-D (unmanned combat air system demonstrator) nell’agosto 2007. Il programma UCAS-D ha anche lo scopo di aprire la strada allo sviluppo di potenziali futuri sistemi senza pilota compatibili con le portaerei, con bassi rischi. Le aziende che hanno collaborato al programma UCAS-D includevano la Rockwell Collins, Goodrich, Lockheed Martin, Parker Aerospace, Honeywell, GKN Aerospace, General Electric (GE), Wind River, Dell, Hamilton Sundstrand, Pratt & Whitney, Eaton e Moog.

Design e caratteristiche dell’X-47B

L’aereo senza coda è lungo 38,2 piedi e ha un’apertura alare di 62,1 piedi. La forma del velivolo è progettata per requisiti stealth o di bassa rilevanza osservabile molto spinti. L’alloggiamento delle armi può trasportare 4.500 libbre di armi. Le operazioni dell’X-47B UCAS controllato dal computer sono intelligenti e il suo sistema di controllo del volo è autonomo (IA). La navigazione dell’UCAS è controllata da un sistema ibrido basato sulla visione del sistema di posizionamento globale (GPS). Il percorso di volo è pre-programmato e le sue operazioni sono monitorate da un operatore di missione. L’UCAS è dotato di sensori elettro-ottici (EO), infrarossi (IR), radar ad apertura sintetica (SAR), SAR inverso, indicatore di bersaglio mobile a terra (GMTI), misure di supporto elettronico (ESM) e indicatore di bersaglio mobile marittimo (MMTI). L’UCAS-D è dotato di entrambi i meccanismi “probe-and-drogues” della US Navy e “boom-receptacle” dell’USAF per il rifornimento aereo autonomo.

Dettagli del motore e delle prestazioni dell’X-47B

L’X-47B è alimentato da un motore e sistema di scarico Pratt & Whitney F100-PW-220U. Il velivolo ha un’elevata velocità subsonica di circa 0,45M e un raggio d’azione di circa 2.100nm. L’UCAS può volare ad un’altitudine massima di 40.000 piedi.

Test del velivolo dimostrativo X-47B

Nell’ambito del programma UCAS-D sono stati costruiti due velivoli X-47B autonomi con motore a reazione. I due veicoli dimostrativi hanno un design e caratteristiche hardware simili. L’azienda sta attualmente testando in volo entrambi gli aerei X-47B. Possono ospitare vari tipi di sensori per la ricognizione, l’intelligence e la sorveglianza e hanno spazio per i sistemi d’arma. Il carico utile non è installato sulle unità dimostrative. Il primo X-47B, compresi i test di prova strutturali, è stato completato entro ottobre 2009. Il veicolo aereo 1 (AV-1), l’aereo è stato trasferito alla Edwards Air Force Base (AFB) per i test di volo nel luglio 2010. Il secondo aereo, chiamato AV-2, è arrivato alla base per i test nel marzo 2011. Il primo test di volo dell’UCAS-D è stato condotto nel febbraio 2011. Il primo lancio con catapulta dell’X-47B è stato condotto in un impianto di catapulta a terra presso la Naval Air Station Patuxent River nel novembre 2012. La prima fase di test in mare, che prevede una serie di prove di movimentazione sul ponte a bordo della USS Harry S Truman (CVN 75), è stata completata nel dicembre 2012. Il velivolo è stato anche testato per le capacità di lancio, funzionamento e recupero in un’area operativa della portaerei della marina di 50 nm. I test di lancio, recupero e gestione del ponte della portaerei sono stati completati nel dicembre 2012.

Il Northrop Grumman X-47B è un veicolo aereo da combattimento senza pilota (UCAV) dimostrativo; il progetto X-47 è iniziato come parte del programma DARPA ‘s J-UCAS, e successivamente divenne parte del programma (UCAS-D). L’X-47B è una coda jet -powered mescolato-ala-corpo aeromobili in grado di funzionare semi-autonoma e rifornimento in volo. L’X-47B ha volato per la prima volta nel 2011 e, a partire dal 2015, i suoi due dimostratori attivi sono stati sottoposti a numerosi test di integrazione operativa e di volo, dopo aver eseguito con successo una serie di dimostrazioni a terra e su portaerei. Nell’agosto 2014, la Marina degli Stati Uniti ha annunciato di aver integrato l’X-47B nelle operazioni del vettore a fianco degli aerei con equipaggio, e nel maggio 2015 il programma di test principale dell’aeromobile è stato dichiarato completo. Gli stessi dimostratori X-47B erano destinati a diventare mostre museali dopo il completamento dei test di volo, ma in seguito la Marina decise di mantenerli in condizioni di volo in attesa di ulteriori sviluppi.

Progettazione e sviluppo

Origini

La Marina degli Stati Uniti non si impegnò negli sforzi pratici dell’UCAS fino al 2000, quando il servizio assegnò contratti di 2 milioni di $ ciascuno alla Boeing ed alla Northrop Grumman per un programma di esplorazione concettuale di 15 mesi. Le considerazioni di progettazione per un UCAV imbarcato includevano la gestione dell’ambiente corrosivo dell’acqua salata, la movimentazione del ponte per il lancio e il recupero, l’integrazione con i sistemi di comando e controllo e il funzionamento nell’ambiente ad alta interferenza elettromagnetica di una portaerei. La Marina era anche interessata ad acquisire UCAV per missioni di ricognizione, penetrando nello spazio aereo protetto per identificare obiettivi per le successive ondate di attacco. Il prototipo di concetto del Northrop Grumman X-47A Pegasus, che ha fornito la base per lo sviluppo dell’X-47B, ha volato per la prima volta nel 2003.

Il programma J-UCAS è stato terminato nel febbraio 2006 in seguito alla revisione quadriennale della difesa statunitense. L’Usaf e la Us Navy hanno proceduto con i propri programmi UAV. La Marina ha selezionato l’X-47B di Northrop Grumman come programma di dimostrazione del sistema aereo da combattimento senza pilota (UCAS-D). Per fornire test realistici, l’azienda ha costruito il veicolo dimostrativo in modo che avesse le stesse dimensioni e peso del velivolo operativo previsto, con un vano per le armi a grandezza naturale in grado di trasportare i sistemi missilistici esistenti. Il prototipo X-47B è stato fatto volare dall’Air Force Plant 42 a Palmdale, in California, il 16 dicembre 2008. Il suo primo volo era previsto per novembre 2009, ma il volo venne ritardato a causa di problemi di progetto. Il 29 dicembre 2009, Northrop Grumman ha supervisionato i test di taxi trainato dell’aereo presso l’impianto di Palmdale, con l’aereo in rullaggio con i propri mezzi per la prima volta nel gennaio 2010.

Test di volo

Il primo volo del dimostratore X-47B, designato Air Vehicle 1 (AV-1), ebbe luogo presso la Edwards Air Force Base, in California, il 4 febbraio 2011. L’aereo volò per la prima volta in configurazione da crociera con il suo carrello di atterraggio ritirato il 30 settembre 2011. Un secondo dimostratore X-47B, designato AV-2, effettuò il suo volo inaugurale presso la base aeronautica di Edwards il 22 novembre 2011. Inizialmente era previsto che i due dimostratori X-47B avessero un programma di test di tre anni con 50 test presso Edwards AFB e NAS Patuxent River, Maryland, culminato in prove in mare nel 2013. Tuttavia, l’aereo funzionò in modo così coerente che i test preliminari vennero fermati dopo soli 16 voli. Successivamente, la US NAVY decise di utilizzare l’aereo per dimostrare lanci e recuperi di portaerei, nonché il rifornimento autonomo in volo con una sonda e un drogue. Nel novembre 2011, la Marina annunciò che l’attrezzatura e il software per il rifornimento aereo sarebbero stati aggiunti per i test ad uno dei prototipi dei velivoli nel 2014. La Marina ribadì che l’aereo dimostrativo non sarebbe mai stato armato. Nel 2012, Northrop Grumman testò un sistema di controllo remoto indossabile, progettato per consentire agli equipaggi di terra di guidare l’X-47B mentre si trovava sul ponte del vettore. Nel maggio 2012, AV-1 iniziò i test di interferenza elettromagnetica ad alta intensità a Patuxent River, per testare la sua compatibilità con i sistemi di guerra elettronica pianificati. Nel giugno 2012, l’AV-2 giunse a Patuxent River per iniziare una serie di test, inclusi atterraggi arrestati e lanci di catapulte, per convalidare la capacità dell’aereo di condurre avvicinamenti di precisione ad una portaerei. Il primo lancio da una catapulta a terra venne condotto con successo il 29 novembre 2012. Il 26 novembre 2012, l’X-47B iniziò la fase di valutazione a bordo della USS Harry S. Truman (CVN-75) presso la Naval Station Norfolk, in Virginia. Il 18 dicembre 2012 l’X-47B completò la sua prima fase di test in mare. Il sistema aveva funzionato “eccezionalmente”, avendo dimostrato che era compatibile con il ponte di volo, gli hangar e i sistemi di comunicazione di una portaerei. Con il completamento dei test del ponte, il dimostratore X-47B tornò al NAS Patuxent River per ulteriori test. Il 4 maggio 2013, il dimostratore eseguì con successo un atterraggio arrestato su un ponte di trasporto simulato sul fiume Patuxent. La Marina lanciò l’X-47B dall’USS George HW Bush (CVN-77) la mattina del 14 maggio 2013 nell’Oceano Atlantico, segnando la prima volta che un drone senza pilota era stato catapultato da una portaerei. Il 17 maggio 2013, un altro primato fu raggiunto quando l’X-47B effettuò atterraggi e decolli touch-and-go sul ponte di volo della USS George HW Bush durante la navigazione nell’Oceano Atlantico. Il 10 luglio 2013, l’X-47B fu lanciato dal fiume Patuxent ed atterrò sul ponte della George HW Bush, effettuando il primo atterraggio mai arrestato di un UAV su di una portaerei in mare. Il drone ha successivamente completato con successo un secondo atterraggio arrestato su George HW Bush, ma un terzo tentativo venne deviato al Wallops Flight Facility in Virginia dopo che era stato rilevato un problema tecnico, interrompendo l’atterraggio pianificato sulla portaerei. Uno dei tre sottosistemi di navigazione del drone aveva fallito, identificato dagli altri due sottosistemi. L’anomalia fu segnalata all’operatore della missione, che seguì le procedure del piano di test per interrompere l’atterraggio. La Marina dichiarò che il rilevamento di un problema da parte del velivolo aveva dimostrato la sua affidabilità e capacità di operare autonomamente. Il 15 luglio 2013, il secondo dimostratore X-47B, designato 501, fu costretto ad interrompere un altro atterraggio pianificato sulla George HW Bush a causa di problemi tecnici. I funzionari affermarono che per il programma era necessario un solo atterraggio in mare di successo, sebbene i tester mirassero a tre, e solo due su quattro erano stati raggiunti. La Marina continuò a far volare i due dimostratori X-47B fino al 2014, dopo che il servizio era stato criticato per aver ritirato prematuramente i banchi di prova. La Marina successivamente assegnò il velivolo alle portaerei per tre ulteriori fasi di test tra il 2013 e il 2015, con l’intento di dimostrare che gli aerei senza pilota potevano funzionare perfettamente con un’ala aerea di 70 aerei. Il 18 settembre 2013, l’X-47B effettuò il 100° volo per il programma UCAS-D. Gli obiettivi del programma erano stati finalmente completati a luglio, con un totale di 16 avvicinamenti di precisione al ponte di volo della portaerei, inclusi cinque test delle funzioni wave-off dell’X-47B, nove atterraggi touch-and-go, due atterraggi arrestati e tre lanci di catapulta. Il 10 novembre 2013, i test di volo per l’X-47B proseguirono a bordo dell’USS Theodore Roosevelt (CVN-71). Durante questa fase, venne testato l’ambiente digitalizzato controllato dal vettore dell’X-47B; ciò aveva coinvolto l’interfaccia tra l’aereo senza pilota e il personale della portaerei durante le operazioni di lancio, recupero e volo. Le prove in mare sulla USS Theodore Roosevelt nel 2014 avevano lo scopo di testare la capacità dell’X-47B di decollare, atterrare e mantenere rapidamente uno schema tra gli aerei con equipaggio senza interruzioni delle operazioni del vettore. L’X-47B operò per la prima volta con un deflettore jet-blast sul ponte, consentendogli di effettuare decolli senza interrompere le operazioni che si svolgevano dietro di esso. Il 10 aprile 2014 l’X-47B effettuò il suo primo volo notturno.

Nello stesso anno, il 17 agosto, l’aereo decollò e atterrò sulla USS Theodore Roosevelt a fianco di un F/A-18 Hornet, segnando la prima volta che un aereo senza pilota aveva operato in combinazione con un aereo con equipaggio a bordo di una portaerei. L’Hornet fu lanciato dal vettore, seguito dall’X-47B. Entrambi volarono intorno alla nave per 8 minuti, poi l’X-47B atterrò e subito decollò per verificare che tutti i sistemi funzionassero correttamente. Dopo 24 minuti, l’X-47B atterrò sul ponte di volo e fu poi portato via per dare spazio all’Hornet per atterrare. Tutti gli obiettivi del test erano stati raggiunti nella dimostrazione. Le prove hanno segnato il quinto periodo di test in mare dell’X-47B, dopo aver completato otto lanci di catapulte da una portaerei, 30 touch-and-go e sette atterraggi arrestati a bordoGeorge HW Bush e Theodore Roosevelt. Il test era stato completato con successo il 24 agosto 2014, con l’X-47B che aveva completato cinque lanci con catapulta, quattro arresti e nove atterraggi touch-and-go. Per la prima volta erano state eseguite anche le operazioni di taxi notturno e di deckhandling in cabina di pilotaggio. L’X-47B raggiunse il suo obiettivo di eseguire lanci e recuperi a intervalli di 90 secondi con aerei Hornet con equipaggio. Nell’aprile 2015, l’X-47B ha condotto con successo il primo rifornimento aereo completamente autonomo al mondo, incontrandosi con una nave cisterna Omega Air KC-707 sulla costa del Maryland. Ciò ha segnato l’effettivo completamento dello sviluppo dell’X-47B, poiché aveva completato tutte le attività dimostrative primarie richieste. Nel febbraio 2016 la US Navy ha deciso di trasformare l’X-47B da aereo di sorveglianza e attacco in un drone da ricognizione e rifornimento aereo con “capacità di attacco limitata”. L’inversione di tendenza segue una revisione e una ristrutturazione di alto livello dell’ormai defunto progetto di sorveglianza e attacco aereo lanciato da un vettore senza equipaggio (UCLASS), con l’ultimo budget del servizio che finanzia invece l’ MQ-25 Stingray CBARS, o rifornimento aereo basato sul vettore.

Costi

Il progetto è stato inizialmente finanziato con un contratto da 635,8 milioni di $ assegnato dalla Marina nel 2007. A gennaio 2012, il costo totale del programma dell’X-47B era cresciuto fino a raggiungere gli 813 milioni di dollari. Il finanziamento del governo per il programma X-47B UCAS-D doveva esaurirsi alla fine di settembre 2013, con la chiusura dell’anno fiscale. Tuttavia, nel giugno 2014 la Marina ha fornito ulteriori 63 milioni di $ per lo sviluppo “post-dimostrazione” dell’X-47B.

Fine del programma

Nel febbraio 2015 la US NAVY ha dichiarato che la gara per le gare private per la realizzazione della flotta UCLASS sarebbe iniziata nel 2016, con l’entrata in servizio degli aeromobili prevista nei primi anni 2020. Secondo quanto riferito, nonostante il successo dell’X-47B nei voli di prova, i funzionari della Marina erano preoccupati che sarebbe stato troppo costoso e insufficientemente furtivo per le esigenze del progetto UCLASS. Nell’aprile 2015, è stato riferito che i dimostratori X-47B sarebbero diventati mostre museali al termine dei test di volo. Nel giugno 2015, il Segretario della Marina degli Stati Uniti Ray Mabusha ha dichiarato che il programma di test dell’X-47B dovrebbe continuare ma che la Northrop-Grumman non dovrà ottenere un vantaggio sleale nella competizione per il contratto UCLASS. Nel luglio 2015, la Us Navy ha dichiarato che i dimostratori X-47B sarebbero rimasti in condizioni di volo piuttosto che essere convertiti in mostre museali, consentendo una serie di valutazioni successive. Nel gennaio 2017 il primo X-47B è partito dal NAS Patuxent River, Md. per un viaggio di ritorno allo stabilimento di produzione di Northrop Grumman a Palmdale, in California. Nell’agosto 2017 Aviation Week ha pubblicato le foto di un X-47B modificato come banco di prova per l’offerta dell’MQ-25 di Northrop Grumman. Tuttavia, Northrop Grumman ha annunciato il 25 ottobre 2017 che stava ritirando il suo X-47B dalla competizione MQ-25 affermando che la società non sarebbe stata in grado di eseguire il programma secondo i termini della richiesta di proposte del servizio. Uno dei veicoli aerei ha eseguito la manutenzione del motore statico richiesto nella primavera del 2019 presso la struttura di Palmdale. L’altro velivolo era in un hangar. Era in corso una dimostrazione pianificata di un nuovo sistema di movimentazione del ponte modificato, ma tutti gli sforzi sono stati sospesi. Il vecchio e più piccolo X-47A Pegasus Air Vehicle era parcheggiato sotto un hangar all’aperto ma coperto presso la struttura di Palmdale. Il pubblico in generale non può entrare nella struttura di Palmdale.

Premi

Nel marzo 2014, l’X-47B ha vinto il 57th Annual Laureate Award per “risultati straordinari” nell’aeronautica e nella propulsione ospitati dalla Aviation Week. Il 9 aprile 2014, la National Aeronautic Association ha selezionato Northrop Grumman, la Marina degli Stati Uniti e il team di sviluppo dell’X-47B come destinatari congiunti del Collier Trophy 2013 per l’eccellenza nella tecnologia aeronautica.

Sviluppo derivato

La Marina ha utilizzato il software dell’X-47B per dimostrare le capacità di rifornimento aereo senza equipaggio. Il 28 agosto 2013, un Learjet 25 pilotato da un appaltatore si è rifornito di carburante da un rifornitore Boeing 707 mentre volava autonomamente come un aereo surrogato caricato con la tecnologia dell’X-47B. Il test doveva dimostrare che gli aerei senza equipaggio e facoltativamente con equipaggio possono avere una capacità di rifornimento aereo automatizzato, aumentando significativamente la loro autonomia, persistenza e flessibilità. Secondo quanto riferito, i piani per dimostrare ulteriormente il rifornimento aereo autonomo sono stati tagliati nel bilancio fiscale 2014 della Marina, ma l’X-47B ha comunque condotto una dimostrazione di rifornimento autonomo di successo nell’aprile 2015.

Varianti:

X-47A – Prototipo originale proof-of-concept con un’apertura alare di 27,8 piedi (8,5 m), volato per la prima volta nel 2003.
X-47B – Aereo dimostrativo con un’apertura alare di 62 piedi (19 m), volato per la prima volta nel 2011.
X-47C – Proposta di versione più grande destinata al progetto UCLASS della Marina.

Specifiche (X-47B)

Caratteristiche generali:

Equipaggio: nessuno a bordo (operazione semi-autonoma)
Lunghezza: 38 piedi e 2 pollici (11,63 m)
Apertura alare: 62,1 piedi (18,9 m) di estensione; 30,9 piedi (9,4 m) piegati
Altezza: 10 piedi e 5 pollici (3,10 m)
Area alare: 953,6 piedi quadrati (88,59 m 2 )
Peso a vuoto: 14.000 libbre (6.350 kg)
Peso massimo al decollo: 44.567 libbre (20.215 kg)
Capacità carburante: 1.581 libbre (717 kg)
Propulsore: 1 × Pratt & Whitney F100-220U turbofan.

Prestazioni:

Autonomia: 2.400 miglia (3.900 km, 2.100 NMI)
Tangenza di servizio: 42.000 piedi (12.800 m)
Velocità di crociera: Mach 0.9+ (alto subsonico).

Armamento: 2 alloggiamenti per armi, che forniscono fino a 4.500 libbre (2.000 kg) di ordigni.
Avionica: Disposizioni per EO/IR/SAR/ISAR/GMTI/MMTI/ESM.