Il motore a ciclo adattivo XA100 della General Electric per il “Next Generation Air Dominance – NGAD”? Novità dalla Northrop
Il programma dell’US Air Force Next Generation Air Dominance (NGAD) è costituito da una famiglia di sistemi attualmente in fase di sviluppo tra l’US Air Force (USAF) e i partner del settore aerospaziale statunitense.
Al centro di questo programma ci sarà un caccia da combattimento di sesta generazione per sostituire l’F-22, comunemente indicato come FX.
L’USAF ha rivelato di aver già da tempo effettuato un volo di prova di un prototipo a grandezza naturale (settembre 2020), ma nessuna fotografia dell’aereo top secret è stata ancora rilasciata e i dettagli del velivolo rimangono segreti.
Tuttavia, il recente rapporto biennale di acquisizione dell’USAF conteneva un’immagine che molti hanno considerato rappresentare l’FX; anche i relativi contratti hanno lasciato indizi sulle sue avanzate funzionalità.
Di recente la Northrop Grumman ha rilasciato ai media il rendering di un hangar pieno di nuovi velivoli: l’immagine proposta è ambientata attorno a un ascensore che si apre in un vivace hangar con la porta aperta. Lo spazio è pieno di aerei Northrop Grumman, del presente e di un futuro non così lontano: sembra un po’ una scena di un film. L’hangar sembra essere diviso nel futuro e al giorno d’oggi. Sembra diviso tra velivoli dell’US Navy a destra e dell’US Air Force a sinistra.
Scorrendo dalla parte anteriore sinistra alla parte anteriore destra:
- Sembra una piattaforma con equipaggio di Next Generation Air Dominance (NGAD). L’ Aeronautica e la Marina hanno programmi paralleli per sviluppare i propri concetti NGAD, che saranno una famiglia di sistemi, inclusi velivoli senza pilota e un tipo tattico con equipaggio a lungo raggio. Il velivolo sembra molto grande, furtivo e non ha code verticali. Utilizza anche una linea a spigoli che avvolge la cellula. La sua presa dorsale è anche molto furtiva. È difficile da dire, ma se c’è solo una e non un’altra presa dall’altra parte, con la spina dorsale dietro l’abitacolo che scorre dentro, sembra un po’ simile ai dimostratori modello 401 “Son of ARES” che sono stati costruiti da La sussidiaria di Northrop Grumman Scaled Composites esono attualmente sottoposti a test segreti. Tuttavia, è probabile che il design abbia due prese, una su ciascun lato. Un dimostratore NGAD di qualche tipo sta già volando e potrebbe essere della Northrop Grumman per quanto ne sappiamo, ma è probabile che ci siano grandi opportunità che circondano il sistema NGAD mentre il programma si avvia. Chiaramente, se non sono coinvolti ora, lo vogliono davvero.
- Successivamente, un naso bianco appuntito sembra uno dei nuovi concetti di gregario fedele e senza equipaggio UCAV della Northrop Grumman. Uno di questi sembra derivato citato Modello 401, mentre l’altro è basato direttamente su di esso.
- Più indietro sulla sinistra c’è un veicolo aereo da combattimento senza pilota tutt’ala molto simile ai promettenti dimostratori X-47B della società che sono stati consegnati alla Marina statunitense per un’autocisterna e un drone di sorveglianza noto oggi come MQ-25 Stingray. La Boeing ha finito per vincere quella gara.
- Northrop Grumman ha confermato che stanno facendo qualcosa di nuovo con i due velivoli X-47B che erano in deposito. Si spera che questa sia un’indicazione di una seconda possibilità di vita per il velivolo o una propaggine del suo design ad ala volante, così come l’acquisizione di un adeguato UCAV di fascia alta e poco osservabile o stealth. La concept art di Northrop Grumman per l’iniziativa MQ-Next dell’US Air Force per quello che sostituirà l’MQ-9 Reaper sembrava proprio un X-47B. Indipendentemente da ciò, quello mostrato nel video è compatibile con il velivolo a pilotaggio remoto.
- In un angolo dell’immagine svelata, abbiamo il B-2 Spirit, che sembra colmare il divario tra il giorno d’oggi e il domani. Sullo sfondo sembra esserci un B-21 Raider o un RQ-180 in decollo: condividono una forma planimetrica simile. Quasi certamente questo sta ad indicare il B-21 – non è che la presenza di RQ-180 molto reale e ancora altamente classificata sia obbligatoria per uno spot! Sembrano comunque simili, almeno per quanto ne sappiamo.
- Poi, nella parte posteriore destra, abbiamo l’ EA-18G Growler: la Northrop Grumman è uno dei principali attori nei suoi sistemi di guerra elettronica.
- Il prossimo in linea, abbiamo un E-2D Hawkeye, l’ultima variante estremamente capace del venerabile aereo di preallarme e controllo aereo AEW della US NAVY che la Northrop Grumman costruisce.
- E infine, l’MQ-4C Triton, il derivato per la sorveglianza marittima del Q-4 Global Hawk.
Così il gioco è fatto! La Northrop Grumman si diverte un po’ a mostrare alcuni dei lavori in corso d’opera, anche solo in un rendering.
L’USAF sta pianificando che il caccia al centro del suo multiforme programma Next-Generation Air Dominance, o NGAD, abbia almeno un grado di capacità multiruolo, essendo in grado di ingaggiare bersagli terrestri, nonché minacce aeree ostili. Il servizio statunitense sta anche cercando di mettere in campo versioni a lungo e corto raggio dell’aeromobile, ottimizzate rispettivamente per le operazioni nei teatri indo-pacifico ed europeo. Sono questi gli ultimi dettagli emersi sul segreto programma NGAD, per il quale almeno un dimostratore ha già iniziato i voli di prova.
Ulteriori informazioni sono state rivelate durante l’ audizione della Commissione per i servizi armati della Camera in merito alla richiesta di budget per l’anno fiscale 2022 dell’Air Force. A testimoniare davanti al comitato c’era il capo di stato maggiore dell’US Air Force, il generale Charles Q. Brown Jr. Nel frattempo, le osservazioni del generale in pensione James M. Holmes, ex capo dell’Air Combat Command, sono state riportate lo stesso giorno dai media.
Il generale Brown ha descritto il NGAD come il componente centrale del caccia all’interno di quello che dovrebbe essere un “sistema di sistemi”, come un aereo con una missione di dominanza aerea primaria. Ciò si adatta al suo ampio mandato di sostituire in definitiva una flotta relativamente piccola dell’US Air Force di caccia stealth F-22A Raptor, che ora sono in programma per il ritiro nel prossimo decennio. Tuttavia, si vuole evitare che il caccia abbia alcune funzioni “multi-ruolo”, in particolare la capacità di attaccare bersagli a terra.
E’ in effetti, non dissimile dall’attuale spettro di missioni dell’F-22 che, sebbene orientato verso la superiorità aerea di fascia alta, include anche l’attacco a bersagli terrestri con munizioni a guida di precisione. Finora, il Raptor ha usato le sue armi in combattimento solo durante gli attacchi su bersagli terrestri in Medio Oriente. La capacità di farsi strada nello spazio aereo conteso attraverso un ombrello anti-accesso/area-denial (A2/AD) è anche qualcosa che sarà richiesto al nuovo NGAD, quindi ha senso che l’aereo sia in grado di ingaggiare bersagli ostili sia aerei che terrestri, dove sarebbe di particolare importanza sopprimere e distruggere i missili terra-aria avanzati.
L’USAF vuole che il suo successore F-22 offra vantaggi specifici rispetto ai caccia attuali, in particolare un’autonomia operativa più estesa.
Il Raptor è attualmente ostacolato dal suo raggio di combattimento, limitando il suo potenziale valore in un conflitto contro la Cina o altre contingenze nella regione indo-pacifica. Da parte sua, anche il caccia stealth F-35 soffre di una mancanza di portata ampiamente segnalata per questo tipo di conflitti, sebbene abbia una portata maggiore rispetto a molte delle sue controparti. Combattere contro un avversario pari come la Cina con aerei da combattimento esistenti renderebbe particolarmente vulnerabile il loro aereo cisterna di supporto, un problema che l’USAF sta riconoscendo. Quindi non sorprende che il NGAD dovrebbe offrire un raggio sostanzialmente più esteso rispetto all’F-22 Raptor.
Allo stesso tempo, il generale Brown ha confermato di volere che il componente del caccia NGAD trasporti un carico di armi maggiore rispetto all’F-22. Anche se questo suona come un riferimento all’ampliamento del trasporto di armi interno, forse aiutato dall’uso di munizioni più piccole; in passato si è anche parlato molto dell’uso di droni fedeli per espandere il numero di armi a disposizione del pilota del NGAD. Utilizzando la baia interna per ridurre la sua firma radar, l’F-22 trasporta in genere sei AMRAAM AIM-120, o due AMRAAM e due GBU-32 Joint Direct Attack Munitions (JDAM) da 1.000 libbre, o due AMRAAM e otto bombe a piccolo diametro (SDB), più un paio di missili Sidewinder a corto raggio nelle sue baie laterali. Il NGAD dovrà fare di più.
Il generale Holmes in pensione ha sollevato l’idea che l’Air Force possa prendere in considerazione la possibilità di mettere in campo due versioni distinte della componente da combattimento del NGAD:
- uno ottimizzato per missioni a lungo raggio / carico utile pesante del tipo che sarebbe probabilmente richiesto nell’Indo -Regione del Pacifico,
- una con raggio più corto sufficiente per il teatro delle operazioni europeo.
I pro e i contro di questo approccio sono interessanti da contemplare. Se il NGAD “europeo” fosse notevolmente più piccolo, ciò potrebbe rendere più economico l’acquisto e il funzionamento, ma ciò comporterebbe anche due versioni di produzione distinte, con un’infrastruttura di supporto potenzialmente diversa e un effetto a catena sui concetti di implementazione e funzionamento.
Inoltre, avere due versioni distinte del NGAD avrebbe notevoli implicazioni logistiche e di sostegno, buone e cattive. Anche se si spera che i due progetti condividano un alto grado di comunanza, l’esperienza con l’F-35 mostra che non è sempre così. Progettato utilizzando tecniche moderne con un’attenzione assoluta alla modularità, potrebbe avere un impatto positivo su questo problema, tuttavia, e i sottosistemi del velivolo sarebbero probabilmente identici, riducendo il rischio e aumentando la comunanza.
Sembra improbabile che l’US Air Force opti per una versione “di fascia bassa” del NGAD con sensori ridotti e/o stealth, ma anche questa è una possibilità.
Lo scenario più probabile qui è che un design altamente modulare offrirà “due caccia su uno”. Ciò può essere reso possibile utilizzando diverse ali e una fusoliera centrale comune, eventualmente con la possibilità ad esempio di inserire una spina per estenderne le dimensioni.
Un approccio progettuale più modulare allo sviluppo della struttura sottostante potrebbe anche consentire il futuro ridimensionamento di un design centrale, cosa che l’Usaf ha espresso interesse a fare con le future piattaforme senza equipaggio.
Il rovescio della medaglia, tuttavia, è che l’Air Force finisce con flotte di caccia NGAD discrete che non sono necessariamente adattate a diversi teatri: cosa succede se un comandante nell’Indo-Pacifico ha bisogno di più capacità di caccia, rapidamente, ed è costretto a ricorrere a jet ottimizzati per l’Europa? A meno che il NGAD non possa essere riconfigurato in breve tempo, otterrebbero una versione non proprio ideale con cui lavorare. Questo non è un rompicapo, ma è qualcosa da considerare.
Nel complesso, questo pensiero ha paralleli con il cosiddetto approccio “Digital Century Series” che è stato sposato da Will Roper, l’ex assistente segretario dell’Aeronautica per l’acquisizione, la tecnologia e la logistica.
Ciò prevede un rapido sviluppo di nuovi progetti di caccia da combattimento, potenzialmente al ritmo di una volta ogni cinque anni. Sebbene ciò sia potenzialmente irto di difficoltà, ci si aspettava sempre che svolgesse un ruolo nel programma NGAD e le parole di Holmes sembrano rafforzarlo.
I nuovi dettagli sul NGAD potrebbero anche aiutarci a capire cosa aveva in mente il generale Brown all’inizio del 2021 quando ha introdotto l’idea di un nuovissimo design di caccia da combattimento per sostituire la grande flotta di F-16 dell’USAF. Come parte di uno studio generale sul futuro mix di forze del servizio, un’opzione è un “progetto a foglio pulito” per sostituire l’F-16 e potenzialmente interrompere i piani per acquistare i 1.763 F-35A originariamente pianificati.
Una versione a corto raggio del NGAD che è anche spogliata di alcuni dei suoi sistemi più esotici è ora una possibilità.
Nel complesso, sembra chiaro che il NGAD è ancora visto principalmente come un successore del Raptor per il combattimento di fascia alta, ma sarà anche in grado di attaccare bersagli terrestri e potrebbe essere schierato in una versione a corto raggio/basso carico utile per l’Europa, dove è probabile che le missioni abbiano più breve durata.
Potrebbe anche prestarsi all’esportazione, il che potrebbe essere più complicato nel caso del NGAD standard. Gli sforzi per vendere l’F-22 al Giappone sono stati frustrati, a causa della resistenza dei legislatori a condividere le sue tecnologie avanzate. A un certo punto, si è parlato di sviluppare un design ibrido F-22/F-35 per il Giappone per aggirare questo problema e anche questo potrebbe offrire un’altra possibile finestra sulle opzioni per due diversi tipi di caccia NGAD.
Se fosse costruita una variante “NGAD light” per sostituire l’F-16, potrebbe beneficiare di un intero ecosistema di capacità che si stanno sviluppando per lavorare di concerto con il NGAD.
Questi includono:
- nuove armi,
- nuove architetture di comunicazione,
- nuovi sistemi di sensori,
- velivoli senza pilota che lavoreranno a fianco di questi caccia.
Tutto questo lascia forse l’F-35 in una posizione ancora più precaria. Da un lato, i piani per l’acquisizione dell’F-35 in gran numero per ridurre i costi potrebbero essere minacciati da un successore dell’F-16 pulito (possibile una variante del NGAD), che probabilmente offrirebbe capacità inferiori ma con un minore prezzo e potrebbe essere attraente per i clienti stranieri.
Allo stesso tempo, se il NGAD è anche in grado di affrontare i tipi di missioni aria-terra e di difesa-soppressione in ambienti contesi precedentemente previsti per l’F-35, allora quel programma potrebbe affrontare un altro sfidante, almeno all’interno dell’USAF.
Per il momento, tuttavia, sappiamo ancora molto poco del NGAD o di un potenziale successore dell’F-16 per l’Air Force.
A poco a poco, ci stanno arrivando alcuni dettagli allettanti sul NGAD, ma il programma probabilmente conterrà qualche altra sorpresa lungo il percorso.
Il motore a ciclo adattivo XA100 della General Electric per il “Next Generation Air Dominance – NGAD”?
La General Electric ha completato i test del suo primo motore a ciclo adattivo XA100, inaugurando una nuova era nella propulsione dei futuri velivoli da combattimento. A fine dicembre 2020 la General Electric ha avviato i test presso il proprio impianto di prova in altitudine di Evendale, Ohio. Le prestazioni del motore e il comportamento meccanico erano coerenti con il progetto e completamente in linea con gli obiettivi del Programma di transizione del motore adattivo (AETP) dell’USAF.
Questo test convalida la capacità del motore XA100 di General Electric nel fornire capacità di propulsione trasformativa agli aerei da combattimento in progetto (NGAD?).
I tecnici sono rimasti eccezionalmente soddisfatti dalle prestazioni del motore durante i test; portare un nuovo motore da combattimento per testarlo per la prima volta è un’impresa impegnativa e questo successo è una testimonianza della grande squadra che lavora alla nuova tecnologia motoristica così rivoluzionaria.
Il motore XA100-GE-100 combina tre innovazioni chiave per offrire un cambio generazionale nelle prestazioni della propulsione da combattimento:
- Un motore a ciclo adattivo che fornisce sia una modalità alla massima spinta e potenza, sia una modalità ad alta efficienza per un risparmio di carburante ottimale nel tempo di attesa;
- Un’architettura di terzo flusso che fornisce un cambiamento radicale nella capacità di gestione termica, consentendo futuri sistemi di missione per una maggiore efficacia di combattimento;
- Ampio uso di tecnologie di componenti avanzate, inclusi compositi a matrice ceramica (CMC), compositi a matrice polimerica (PMC) e produzione additiva.
Queste innovazioni rivoluzionarie aumentano la spinta del 10%, migliorano l’efficienza del carburante del 25% e forniscono una capacità di dissipazione del calore significativamente maggiore, il tutto all’interno dello stesso involucro fisico degli attuali sistemi di propulsione.
“Questo è stato il test del motore più pesantemente strumentato nella storia della General Electric e dell’US Air Force. Siamo stati in grado di ottenere un’immensa quantità di dati di test di alta qualità che dimostrano le capacità del motore e dimostrano un buon ritorno sull’investimento dell’Air Force”, ha spiegato Tweedie. “L’Air Force è stata parte integrante del team durante l’intero processo di progettazione e test. Questo ampio coinvolgimento è stato fondamentale per raggiungere questo traguardo. È stata un’incredibile partnership e collaborazione”.
Il test del prototipo del nuovo motore sarà la pietra angolare di uno sforzo pluriennale di maturazione della tecnologia e di riduzione del rischio per portare i motori a ciclo adattivo alla piena maturità in stretta collaborazione con l’aeronautica statunitense.
Gli sforzi sono iniziati nel 2007 con il programma Adaptive Versatile Engine Technology (ADVENT), sono proseguiti nel 2012 con il programma Adaptive Engine Technology Development (AETD) e sono culminati nel lancio dell’AETP nel 2016. Questo lavoro di sviluppo ha fornito alla General Electric una solida base per l’analisi del progetto con attività di test empirici per ottenere con successo un motore prototipo utilizzabile tra non molto in serie e su vasta scala. La General Electric è l’unica azienda motoristica ad essere premiata per aver completato entrambi i precedenti programmi ADVENT e AETD.
L’assemblaggio del secondo prototipo del motore XA100 di General Electric è a buon punto, con i test su quel motore che dovrebbero iniziare entro la fine del 2021. Una volta completato, ciò concluderà i principali risultati del programma AETP.
L’XA100 è un prodotto della General Electric Edison Works, una business unit dedicata alla ricerca, sviluppo e produzione di soluzioni militari avanzate. Questa business unit ha la piena responsabilità per la strategia, l’innovazione e l’esecuzione di programmi avanzati.
Il General Electric XA100 è un motore a ciclo adattivo a triplice flusso sviluppato dalla General Electric (GE) per il Lockheed Martin F-35 Lightning e per il programma di caccia di sesta generazione dell’aeronautica statunitense, il Next Generation Air Dominance (NGAD).
Il design del ciclo adattivo a tre flussi può dirigere l’aria al terzo flusso di bypass per una maggiore efficienza del carburante e raffreddamento o ai flussi del nucleo e della ventola per una spinta e prestazioni aggiuntive. Si prevede che il motore della classe di spinta da 45.000 lbf (20,412 kgf; 200 kN) sarà significativamente più potente ed efficiente rispetto ai turbofan a basso bypass esistenti.
La US Air Force e la US Navy hanno iniziato a perseguire motori a ciclo adattivo nel 2007 con il programma Adaptive Versatile Engine Technology (ADVENT), una parte del più ampio programma Versatile Affordable Advanced Turbine Engine (VAATE). Questo programma di ricerca tecnologica è stato poi seguito dal programma Adaptive Engine Technology Demonstrator (AETD) nel 2012, che ha continuato a far maturare la tecnologia, con test eseguiti utilizzando motori dimostrativi. I test del dimostratore a terra di GE nel 2015 hanno prodotto le più alte temperature combinate di compressore e turbina nella storia della propulsione a reazione. Il successivo Adaptive Engine Transition Program (AETP) è stato lanciato nel 2016 per sviluppare e testare motori adattivi per la propulsione dei caccia di sesta generazione, nonché il potenziale re-engineering dell’F-35 dal motore turbofan F135 esistente. Ai dimostratori è stata assegnata la designazione XA100 per il design di General Electric e XA101 per quello di Pratt & Whitney. L’obiettivo dell’AETP è dimostrare il 25% di efficienza del carburante migliorata, il 10% di spinta aggiuntiva e una gestione termica significativamente migliore. Ulteriori aggiudicazioni e modifiche del contratto dall’Air Force Life Cycle Management Center (AFLCMC) nel 2018 ha aumentato l’attenzione sul re-engineering dell’F-35 e il design di GE è diventato “F-35 design-centric”; ci sono state anche indagini sull’applicazione della tecnologia negli aggiornamenti per i sistemi di propulsione F-15, F-16 e F-22. Il progetto dettagliato di GE è stato completato nel febbraio 2019 e i test iniziali presso l’impianto di prova ad alta quota di GE a Evendale, Ohio, sono stati conclusi nel maggio 2021.
L’XA100 è un motore a ciclo adattivo a tre flussi che può regolare il rapporto di bypass e la pressione della ventola per aumentare l’efficienza del carburante o la spinta, a seconda dello scenario. Lo fa impiegando un terzo flusso di bypass in cui il motore può dirigere l’aria per aumentare il risparmio di carburante e agire come dissipatore di calore per il raffreddamento; in particolare, ciò consentirebbe un maggiore utilizzo della parte ad alta velocità e bassa quota dell’inviluppo dell’F-35. L’aumento del raffreddamento e della produzione di energia consente anche il potenziale impiego di armi a energia diretta in futuro. Quando è necessaria una spinta aggiuntiva, l’aria dal terzo flusso può essere diretta ai flussi del nucleo e del FAN. Oltre alla configurazione del ciclo adattivo a triplice flusso, il motore utilizza anche nuovi materiali resistenti al calore come i compositi a matrice ceramica (CMC) per consentire temperature della turbina più elevate e prestazioni migliorate. Secondo GE, il motore può offrire fino al 35% di autonomia in più e il 25% di riduzione del consumo di carburante rispetto ai turbofan attuali.
Applicazioni:
- Lockheed Martin F-35 (pianificato);
- Next Generation Air Dominance NGAD.
Specifiche (XA100-GE-100) – Caratteristiche generali:
- Tipo: motore a ciclo adattivo a triplice flusso
- Lunghezza:=
- Diametro:=
- Peso a secco:=
- Componenti
- Compressore:=
- Spinta massima : Classe 45.000 lbf (200 kN) (con postcombustore)
- Rapporto peso/potenza : =.
I generali dell’USAF confermano che il prototipo di caccia di sesta generazione è già in volo
Negli Stati Uniti vengono pubblicati alcuni dettagli in relazione ai dati sul perché il comando dell’Us Air Force prevede di abbandonare l’operazione dei caccia F-2030 entro l’inizio del 22.
Il tenente generale Clinton Hinough, che è il vice capo della strategia per la strategia della US Air Force, ha ribadito che l’obiettivo è quello dell’eliminazione graduale dei caccia F-22 con un programma di caccia di sesta generazione. Questo programma è l’NGAD che prevede l’introduzione di nuovi principi di combattimento aereo.
Il generale statunitense, che in precedenza aveva pilotato gli aerei F-16 e F-117, non poteva dire esattamente quando un tale programma sarebbe stato implementato negli Stati Uniti. Allo stesso tempo, ha confermato ai media che la piattaforma dimostrativa creata nell’ambito del programma NGAD era già in volo da tempo.
Anche il generale Hinough ha confermato le notizie pubblicate. “””Sì, stiamo progettando una nuova piattaforma. Ci sarà una differenza nel sistema software, implementate tecnologie di sensori complessi. Il nuovo programma, come noto, prevede un design modulare e la possibilità di utilizzarlo in una versione senza pilota, oltre ad interagire con altri UAV sulla falsariga del Valkyrie.””” … “””Stiamo studiando le opzioni più ottimali per il NGAD. Finora sono state prese in considerazione sia la versione con equipaggio che quella senza pilota. Inoltre, la differenza più importante per un caccia di sesta generazione sarà la presenza di un sistema di intelligenza artificiale, che potrebbe scegliere esso stesso le opzioni ottimali non solo per il pilotaggio, ma anche per condurre il combattimento aereo.””””
(SVPPBELLUM, THE DRIVE, Topwar, Web, Google, Wikipedia, You Tube)
