AVIAZIONE
AVIAZIONE
(V, p. 636; App. II, I, p. 334; III, I, p. 193; IV, I, p. 212)
Aviazione civile. - Dagli inizi degli anni Settanta lo sviluppo del trasporto commerciale di passeggeri e di merci ha subito un'evoluzione che, pur presentando un aumento dei valori assoluti, ha registrato dapprima una sensibile contrazione delle percentuali d'incremento rispetto ai precedenti periodi più favorevoli toccando il minimo nell'anno 1975, cui è seguita una ripresa incerta, quindi sempre più consistente fino ad attestarsi nella seconda metà degli anni Ottanta su un incremento annuo del numero di passeggeri trasportati dell'ordine del 6%. Questo andamento è rilevabile dalla tab. 1 e dal grafico di fig. 1 dove sono riportati i dati dell'Organizzazione dell'Aviazione Civile Internazionale (OACI) rappresentativi dell'evoluzione del trasporto aereo civile nei servizi regolari negli ultimi anni.
I tassi di crescita media annuale in tale periodo per le diverse categorie di traffico sono quindi i seguenti:
passeggeri trasportati 4,7%
passeggeri/km 6,1%
t di merci/km 7,5%
t di posta/km 3,8%
numero totale di t/km 6,4%
In realtà questa crescita si è registrata differentemente nei paesi industrializzati e in quelli in via di sviluppo, anzi nell'arco del periodo considerato il loro peso si è progressivamente alternato. Nella fig. 2 è illustrata l'evoluzione della ripartizione del traffico regolare (t/km) per ciascun continente. In effetti nel traffico aereo internazionale si sta manifestando una certa inversione di tendenza dei potenziali d'incremento a favore dell'area dell'Asia e del Pacifico, rispetto all'Europa e all'America Settentrionale, grazie all'espansione economica e industriale in atto nei paesi di tale area. Peraltro la crescita continua del traffico in tutti i continenti stimola le compagnie aeree a prolungare la lunghezza delle tratte che, senza scali intermedi, collegano direttamente attraverso rotte ortodromiche punti distanti anche più di 10.000 km (per es., la linea Dallas-Tokyo di 10.321 km, di recente attivata).
Anche il coefficiente di occupazione dei posti e il coefficiente di carico globale sono in costante aumento, il primo avendo raggiunto il valore del 68% nel 1988, il secondo del 62%. Anche qui sono le compagnie dell'Asia e del Pacifico a far riscontrare i valori medi più elevati (69%), seguite da quelle dell'Europa (66%) e dell'America Settentrionale (61%).
Per quanto riguarda l'Italia, nel 1988 essa era al 13° posto fra i 157 stati aderenti all'OACI relativamente al numero di t/km realizzate (passeggeri, merci, posta).
La tendenza negativa verificatasi a metà degli anni Settanta nell'incremento del traffico aereo fu causata dalla concomitanza di situazioni contingenti, quali l'eccesso della capacità di trasporto offerta rispetto alla domanda a seguito dell'entrata in servizio di un crescente numero di velivoli a grande capacità e, soprattutto, la difficile congiuntura economica a livello mondiale per effetto del brusco rialzo del prezzo del petrolio. Allora l'impatto della crisi fu assorbito abbastanza rapidamente dal sistema economico occidentale, ma nel gennaio 1991 la guerra del Golfo, con il timore di atti terroristici e l'inagibilità di quasi tutti gli scali del Medio Oriente, ha portato a una drastica diminuzione dei fattori di carico, specialmente in Europa e sulle linee per il Nord America.
Nella tab. 2 è riportata l'evoluzione della flotta aerea commerciale (con esclusione della Cina e dell'URSS) in servizio negli anni 1978-89, suddivisa in aerei a turbogetto, a turbopropulsori e a motori a pistoni, con la relativa percentuale sul totale mondiale.
Dal 1978 al 1989 il numero totale di aerei da trasporto commerciale in servizio è passato da 8380 a 11.220, con un incremento del 34%. Corrispondentemente si è avuta una sensibile modificazione della composizione del parco aereo civile: il numero degli aeroplani a reazione è passato da 5695 a 8570, fino a incidere per oltre il 75% sul numero totale di aerei in servizio, e il numero degli aerei a turbopropulsore, in accordo col progresso tecnologico in questo settore, è cresciuto da 1416 a 2020, mentre il numero dei velivoli a motore a pistone è sceso da 1269 a 560, con un tasso di diminuzione dell'ordine del 56% che ha portato questi aerei a rappresentare il 5% dell'intera flotta commerciale mondiale.
Gli aeroplani che oggi compongono tale flotta appartengono ancora in una certa misura a generazioni nate quando le esigenze di economia di combustibile e di esercizio e i problemi legati al rumore e all'inquinamento atmosferico erano meno pressanti e, d'altro canto, i vettori preferiscono, per quanto possibile, utilizzare versioni più perfezionate di aerei già in dotazione. Nella tab. 3 è riportato il modello e il numero di aeroplani in servizio al 31 dicembre 1989, cui vanno aggiunti quelli ordinati e non ancora consegnati e quelli delle nuove generazioni, ultimamente entrati o che stanno per entrare in servizio, quali i Mc Donnel Douglas MD-11, gli Airbus A330 e A340. Particolarmente interessante lo sviluppo del consorzio europeo Airbus che con la sua gamma di aeroplani per medio e lungo raggio (tab. 4) si è affiancato all'industria aeronautica nordamericana che dal dopoguerra godeva di una supremazia assoluta nel settore dei trasporti aerei commerciali.
Una radicale trasformazione ha subito in questi anni la filosofia di progetto degli aeroplani e le compagnie aeree sono stimolate al rinnovo e all'aggiornamento delle flotte con macchine sempre più adeguate alle esigenze del mercato, anche se, come si è detto, ancora oggi buona parte degli aeroplani che costituiscono la flotta mondiale appartengono a generazioni antecedenti a queste nuove concezioni. L'età media delle flotte delle compagnie aeree è dell'ordine dei 10 anni e raggiunge i 15-20 anni per alcune compagnie nordamericane.
Le innovazioni tecnologiche nel settore dell'a. civile (v. aeronautica, in questa Appendice) sono essenzialmente mirate alla riduzione dei costi diretti di esercizio, sui quali quello del carburante incide in maniera determinante. Questo obiettivo conduce alla concezione di aerei con minimo consumo di carburante e che necessitino di una manutenzione facile ed economica. L'impiego delle nuove tecnologie per perseguire tale obiettivo è volto in particolare al miglioramento delle soluzioni aerodinamiche e della propulsione; quest'ultimo settore anzi ha subito una revisione critica fondamentale essendo stata introdotta per una vasta classe di velivoli la propulsione a turboelica in alternativa con quella a turbogetto, non sempre la più conveniente ai fini energetici. L'uso sempre più intenso dei materiali compositi e delle nuove leghe metalliche ha consentito la realizzazione di strutture le più leggere possibili, mentre un altro settore in rapida evoluzione è quello dei sistemi di stabilità e controllo, orientati verso l'introduzione progressiva dei controlli attivi (alleviatori di raffica e di carichi) che permettono di avere un netto miglioramento sia del comfort dei passeggeri sia della riduzione del peso dell'aeromobile. Ai controlli attivi appartengono gli smorzatori di flutter e la relaxed stability che consente la riduzione dei piani di coda e quindi del peso e della resistenza aerodinamica.
Naturalmente all'incremento del traffico aereo corrisponde una espansione altrettanto consistente del turismo internazionale, per il quale svolgono un ruolo essenziale i voli ''a domanda'', cosiddetti charter, effettuati sia da vettori specializzati sia da compagnie di linea in itinerari anche al di fuori dei collegamenti regolari. Il vistoso successo di questa formula è dovuto essenzialmente alla capacità di utilizzare a pieno la disponibilità dei posti dell'aereo, che consente di contenere il costo del volo entro limiti economicamente convenienti. Secondo le stime del 1988 il numero totale di passeggeri/km registrato sui voli internazionali non regolari è aumentato del 9% e la proporzione del traffico non regolare nel contesto globale del traffico passeggeri ha raggiunto il 19%, praticamente equiripartito fra quello gestito dalle compagnie regolari e quello dei trasportatori charter. L'Europa costituisce il principale mercato del mondo per i voli charter internazionali e il volume di traffico non regolare attraverso gli stati europei è paragonabile a quello del traffico regolare.
In crescente espansione il settore del trasporto aereo regionale (o di ''terzo livello''), consistente in collegamenti su brevi e medie distanze per lo più corrispondenti a zone in cui i trasporti di superficie incontrano particolari difficoltà e per le quali si possono utilizzare aerei di dimensioni e di capacità di carico relativamente modeste, ma caratterizzati da bassi costi di esercizio e dalla possibilità di operare anche su piste aeroportuali di limitate dimensioni e consistenza. Nella tab. 5 è riportata la capacità della flotta di terzo livello delle compagnie europee aderenti all'ERA (European Regional Airlines).
Nel settore del trasporto regionale si impiegano essenzialmente aeroplani a turboelica, in considerazione della capacità di trasporto estremamente variabile offerta da questa categoria di velivoli, a partire da 14-19 posti fino a 65-75, con una tendenza al limite superiore dei 100 posti, considerato l'anello di congiunzione fra il trasporto aereo regionale e le linee di primo e secondo livello a breve e medio raggio. Peraltro l'orientamento attuale di alcune case costruttrici è quello di realizzare anche aerei a turboreattori (regional jet) da 50-75 posti al fine di collegare rapidamente e direttamente scali secondari, scavalcando gli scali principali metropolitani più congestionati.
In incremento, anche se negli ultimi anni più contenuto, il numero di aeromobili immatricolati per l'a. generale e impiegati per affari (i cosiddetti executive), lavoro aereo e scuola di pilotaggio. Nel 1989 il numero delle ore di volo dell'a. generale è stato, nei paesi OACI con esclusione della Cina e dell'URSS, di 43,6 milioni, così ripartite:
affari e diporto 26,5 milioni di ore 60,7%
lavoro aereo 7,6 " 17,5%
formazione al pilotaggio 9,5 " 21,8%.
Nel 1987 l'a. generale era forte di quasi 340.000 aeromobili (324.123 ad ala fissa e 13.647 ad ala rotante), suddivisi secondo le indicazioni della tab. 6 e con un incremento del 5% rispetto alla consistenza del 1981. Di questi, circa il 76% appartiene agli Stati Uniti. Anche se il numero di aerei a turboreattori e a turboeliche sta aumentando rispetto a quello degli aerei a motore a pistoni, quest'ultima categoria resta largamente dominante nel parco dell'a. generale, dove la proporzione dei monomotori a elica era, alla fine del 1987, l'85%. Il numero di elicotteri per a. generale è anche in crescita sensibile (si pensi, per es., al loro impiego nel settore sanitario), rappresentando circa il 4% del parco totale di aeromobili. Anche qui, anche se la maggior parte degli elicotteri è con motori a pistoni, la crescita più rapida si ha nel settore delle turbomacchine.
Alla fine del 1988 il numero di brevetti di pilotaggio privati nei paesi OACI (esclusa Cina e URSS) era 575.000.
La crescente espansione del traffico aereo ha peraltro un pesante riflesso sul controllo della circolazione specie nelle aree a traffico intenso dove lo spazio aereo sovente raggiunge la saturazione, causando considerevoli ritardi. La soluzione è legata al miglioramento dell'automatizzazione e degli equipaggiamenti di controllo (in particolare l'installazione di apparati di guida terminale a iperfrequenze MLS aventi maggiore capacità di flusso), oltre che, naturalmente, all'aumento del numero delle piste e degli aeroporti, a pena di regolamentare il flusso aereo con il contingentamento dei voli per evitare rischi di collisioni. Una soluzione che sembra promettente per la riduzione della congestione nelle regioni terminali dei grandi aeroporti è la possibilità di assegnare, col sistema MLS, traiettorie di arrivo distinte per gli aerei più rapidi e più pesanti e per gli aerei lenti e leggeri. Il sistema MLS permette arrivi e partenze, praticamente simultanei, sotto diversi angoli di discesa, in piste parallele. A questo va aggiunto un sistema automatico di sorveglianza, guida e controllo della circolazione al suolo e il miglioramento delle informazioni, in tempo reale, sull'andamento dei venti all'avvicinamento e al decollo. La conoscenza puntuale dei fenomeni meteorologici ha infatti conseguenze importanti sullo smaltimento del traffico aeroportuale, giacché tutti i sistemi di segnalazione e di determinazione dell'ordine di arrivo, nonché l'utilizzazione ottimale delle risorse dell'aeroporto, dipendono in larga misura dalla conoscenza dei venti atmosferici. Sono dunque auspicabili le installazioni di radar meteorologici per il controllo e l'allarme dei fenomeni meteo (per es. il wind shear) specie nelle fasi di partenza e di arrivo. Si noti che a causa della congestione degli spazi aerei vengono registrati ritardi di un volo ogni 5, due terzi dei quali dovuti a inadeguatezza dei sistemi di controllo del traffico. La situazione si va aggravando nel tempo (nei mesi di giugno e luglio 1989 il numero di voli europei con ritardi maggiori di 15 minuti ha raggiunto il 30%), per cui si rendono necessari interventi anche a livello gestionale che vanno dall'armonizzazione dei sistemi di controllo nazionali del traffico aereo (unificazione e quindi compatibilità dei computer e dei software) alla realizzazione, nel lungo periodo, di un singolo sistema di controllo integrato per tutti gli stati europei.
Con l'espansione del traffico aereo è parimenti accresciuto il problema della sicurezza del volo, anche se il progredire delle tecnologie aeronautiche, in particolare dell'elettronica e dell'informatica, persegue l'obiettivo della riduzione del ''rischio aereo''. La strumentazione di volo e la stessa cabina di pilotaggio stanno subendo una radicale trasformazione orientata al miglioramento della sicurezza con la riduzione della fatica dell'equipaggio e l'adeguamento della capacità d'interazione fra l'uomo e la macchina. A questa filosofia si ispira la presentazione dei dati che riguardano la condotta del volo ''a testa alta'', cioè questi vengono proiettati sullo specchio semitrasparente di un apposito strumento (Head Up Display) o sul parabrezza senza obbligare il pilota a dividere la sua attenzione fra cruscotto e ambiente esterno. Su analoga concezione sono fondati i sistemi di allarme centralizzati per avarie (in caso di avaria appaiono su uno schermo video la descrizione del tipo di avaria e le procedure da applicare) e la presentazione automatica su schermo video dei dati che interessano. In questa maniera è semplificata la lettura delle liste di controllo e delle procedure nelle varie fasi del volo ed è consentita l'acquisizione istantanea di un numero di parametri superiore a quello fornito dai singoli strumenti di bordo secondo la disposizione classica. Il dialogo col computer di bordo permette al pilota di conoscere in tempo reale l'evoluzione del volo e di prendere le decisioni immediate. Opportunamente programmato il computer è in grado di determinare, caso per caso, il profilo ottimo della missione e infine, collegato con l'autopilota e con il comando dei motori, può consentire una totale automazione del volo.
Naturalmente non è solo il fattore umano il parametro che determina la regolarità del volo in sicurezza e sul quale hanno rilevante influenza i criteri di selezione, di addestramento, di rilascio e di rinnovo dei titoli di idoneità, ma in buona parte concorre ad essa l'efficienza della macchina, essenzialmente dipendente dal numero dei cicli di fatica terra-aria-terra cui è sottoposta nella sua vita operativa e dalla manutenzione in esercizio. A causa del ritardo col quale l'industria aeronautica riesce a rispondere al notevole incremento della domanda (il tempo per la fornitura di una macchina, garantita in passato in periodi inferiori all'anno, è oggi dell'ordine di 2÷3 anni) si tende a prolungare la vita operativa dei velivoli e a ricorrere al mercato dell'usato, con aumento del numero dei cicli di fatica di una macchina in servizio e conseguente riduzione dei margini di sicurezza. Il fenomeno si è accentuato con la liberalizzazione del trasporto aereo, iniziata nel 1978 negli Stati Uniti con la Deregulation Act, che se da un lato in virtù del Trattato di Roma del 1957 assicura a partire dal 1993 la libera circolazione in Europa in uno spazio senza frontiere, dall'altro, con l'applicazione delle regole della concorrenza al settore del trasporto aereo, spinge alla ricerca delle condizioni di esercizio sufficienti al minimo costo per la sopravvivenza nel libero mercato.
Secondo le statistiche elaborate negli anni fra il 1979 e il 1989 gli incidenti aerei sono avvenuti in varie fasi del volo con le percentuali seguenti:
al suolo 8%
al decollo 11%
in salita, crociera, discesa 25%
in avvicinamento 17%
in atterraggio 39%
Dati statistici sugli incidenti aerei mortali dei servizi regolari mondiali di passeggeri, negli ultimi anni, sono riportati nella fig. 3. Il livello di sicurezza varia considerevolmente secondo i tipi di aeroplani, in quanto il numero di passeggeri deceduti in incidenti accaduti ad aerei a reazione (che trasportano oggi il 95% del traffico regolare totale) è proporzionalmente assai inferiore a quello corrispondente agli aerei a elica. Questa differenza è dovuta in parte alle caratteristiche della rete servita e alle condizioni generali di esercizio di queste due categorie di aerei, oltre che alla maggiore affidabilità dei turboreattori.
Un'analisi approfondita delle statistiche degli incidenti aerei prova che il fattore umano ha un'influenza negativa almeno nel 60÷70% dei casi. L'errore umano sopravviene sia in condizioni normali di volo sia in circostanze sfavorevoli. Nelle condizioni normali le infrazioni importanti alle procedure di pilotaggio raccomandate sono le principali cause di errore. Le manifestazioni più gravi dell'influenza del fattore umano sono osservate nei casi di avarie e di défaillances dei sistemi di bordo o di esposizione del pilota a eventi esterni sfavorevoli. Queste manifestazioni sono particolarmente importanti nelle fasi di volo in cui il tempo è ridotto e in cui bisogna agire con immediatezza sui comandi (decollo, atterraggio, approccio interrotto). I tipi di errore più frequenti sono il ritardo nel constatare una situazione anormale o una défaillance; la diagnosi erronea di un'avaria; l'intervento decisivo tardivo al manifestarsi di una situazione anormale; manovre errate nel tentativo di risolvere la situazione anormale, con un importante scarto in relazione alle procedure fissate.
Situazioni anormali o complesse sono l'incendio localizzato a bordo, l'avaria dei comandi, l'arresto di un motore in volo, la depressurizzazione della cabina, l'incendio del gruppo motopropulsore, ecc., e solo una reazione pronta e corretta dell'equipaggio, sottoposto a una pressione psicofisiologica accresciuta per l'effetto dei fattori sfavorevoli, può evitare che la situazione anormale degeneri in una situazione più critica.
Gli studi degli incidenti aerei, ricercandone le cause, tendono nel complesso a evitare che essi abbiano a ripetersi e a garantire il più possibile la sopravvivenza nel caso che l'evento negativo debba verificar si. Quest'ultimo obiettivo è l'oggetto di una nuova disciplina (crash worthiness), che tende a limitare i danni alle persone a bordo in caso di incidente studiando sia i sistemi di protezione contro gli urti causati da accelerazioni in volo e da crash o contro gli incendi, sia i sistemi di evacuazione. Come indice della sopravvivenza si può assumere la percentuale di passeggeri sopravvissuti rispetto al totale dei passeggeri coinvolti in un incidente aereo mortale. Nella tab. 7 è riportato l'andamento degli incidenti aerei mortali (numero di aerei coinvolti, numero di passeggeri deceduti e di sopravvissuti) negli anni dal 1980 al 1989.
L'indice di sopravvivenza medio nei dieci anni considerati è del 36%, superiore a quello registrato negli anni Settanta, che era dell'ordine del 26%.
Una delle situazioni più critiche in relazione alla sopravvivenza dei passeggeri è data dallo sviluppo di incendi a bordo, dove il fuoco si propaga con rapidità generando prodotti della combustione dei materiali non metallici dell'interno dell'aereo che sono eminentemente tossici. Si è infatti rilevato che spesso il decesso dei passeggeri è avvenuto per asfissia, prima dell'impatto dell'aereo col suolo, e pertanto per assicurare la sopravvivenza dei passeggeri è necessario l'uso di materiali che emettano prodotti della combustione tollerabili per un certo periodo di tempo dall'organismo umano, per consentire una discesa di emergenza, un atterraggio forzato e l'evacuazione dell'aeroplano. Si è anche visto che la rimozione dei fumi e dei gas dalla cabina avviene con efficacia aprendo il portello posteriore e le uscite di emergenza a una quota di sicurezza (3÷000 m) e assicurando il massimo rifornimento di aria fresca attraverso il sistema di condizionamento dell'aria.
Strettamente connesso con i problemi della sicurezza del volo è il fenomeno del terrorismo aereo che negli ultimi anni si è sviluppato sino a livelli di inaudita criminalità. Infatti, anche se le azioni di dirottamento e di sabotaggio di aeroplani civili sembrano in diminuzione, tuttavia esse si manifestano con un carattere più violento, tanto che il numero di passeggeri deceduti torna a essere in aumento, come si rileva dalla fig. 4. Mentre le azioni di pirateria, come la cattura illecita degli aeroplani, sono in diminuzione a partire da metà degli anni Settanta, quando sono entrate in vigore le misure di ispezione e di filtraggio dei passeggeri e dei bagagli, il numero dei passeggeri deceduti è in aumento e riflette la violenza crescente delle azioni terroristiche. Così, anche se il numero di incidenti per sabotaggio resta praticamente costante, si manifesta la tendenza alla distruzione totale dell'aereo in volo. Da qui il perfezionamento delle misure di prevenzione atte a individuare l'introduzione di materiali esplosivi a bordo, che fa ricorso alle più avanzate tecnologie di rilevamento quali la radioscopia e l'analisi con raggi gamma e con neutroni termici.
Negli ultimi anni c'è un rinnovato interesse per gli aerei a grandissima velocità, supersonici e ipersonici. L'unico aereo supersonico impiegato nel trasporto commerciale è ancora l'anglofrancese Concorde, entrato in servizio il 21 gennaio 1976, dopo il primo volo del 2 marzo 1969. Di questo aereo, tredici esemplari sono stati impiegati dalle due compagnie nazionali, francese e inglese, e al 31 agosto 1988 essi avevano compiuto 41.700 voli e percorso 202 milioni di km, trasportando 1.900.000 passeggeri. Dopo il Concorde che vola a Mach 2, non vi è stato alcun interesse ad aumentare la velocità, eccetto che per il Lockheed Sr-71, velivolo da ricognizione strategica, realizzato per volare a Mach 3 e che dal 1976 è stato l'aereo più rapido con motore atmosferico. D'altro canto al velivolo supersonico è legato un grave problema di inquinamento acustico connesso col bang sonico, che ne interdice il sorvolo delle zone abitate e che pertanto costituisce una considerevole limitazione alla diffusione di questo tipo di aereo. È più probabile che l'avvenire del trasporto strettamente supersonico sia limitato alla realizzazione di piccoli aerei dell'a. di affari, anche se è in studio una configurazione con capacità minima di 200 posti, velocità fra Mach 2 e 3, raggio d'azione 9000÷12.000 km. Comunque la concezione dell'aereo supersonico della seconda generazione resta relativamente classica, essenzialmente vincolata alla riduzione del consumo specifico del turboreattore.
È per un futuro più lontano l'aereo ipersonico a velocità superiori a Mach 5 e in grado di volare ad altitudini assai più elevate intorno ai 30 km (fig. 5), per il quale quindi l'intensità del bang sonico propagato al suolo è ridotta rispetto al Concorde. Connessi con questo tipo di velivolo sono peraltro due ordini di problemi legati alla propulsione e al riscaldamento aerodinamico. Per quanto riguarda la propulsione, a velocità superiori a Mach 3÷3,5, dove il turboreattore non può più essere impiegato, la compressione dell'aria dovuta alla velocità è tale che il compressore del turboreattore e di conseguenza la turbina che lo aziona divengono inutili. A partire da tali velocità può dunque impiegarsi l'autoreattore o statoreattore (ram-jet), assai conveniente per la sua semplicità non avendo organi meccanici in movimento e per il suo rendimento crescente dal regime supersonico a quello ipersonico. In esso il flusso d'aria esterna supersonico viene compresso con un rallentamento in un diffusore, dove un'elevata frazione dell'energia cinetica si trasforma in un aumento di pressione e da qui è immesso nella camera di combustione con una velocità subsonica molto bassa al fine di garantire una combustione regolare. Il ram-jet però non può funzionare a velocità inferiori a Mach 1 e perciò va sempre accoppiato a un turboreattore. Invece, alle alte velocità ipersoniche (Mach 6÷7), sarebbe estremamente penalizzante rallentare l'aria fino alle basse velocità subsoniche idonee a permettere la combustione tradizionale. La camera di combustione verrebbe infatti ad assumere dimensioni proibitive in relazione a quelle del velivolo. A queste velocità è quindi necessario che la corrente d'aria venga rallentata fino a mantenere ancora velocità supersonica nella camera di combustione dove il flusso supersonico è ancora rallentato per l'apporto di calore. La sostituzione della combustione supersonica a quella convenzionale presenta ancora problemi termochimici e tecnologici da investigare, ma si offre come idonea soluzione per il motore per ipervelocità, che prende più propriamente il nome di scram-jet (da supersonic combustion ram-jet).
I carburanti che potrebbero essere impiegati nella propulsione combinata sono idrogeno liquido, metano e cherosene, le cui caratteristiche sono riportate in tab. 8.
L'idrogeno liquido fornisce un impulso specifico molto più elevato e inoltre potrebbe essere impiegato come refrigerante delle pareti dell'aereo. D'altra parte la sua bassa densità richiede serbatoi voluminosi che penalizzano il peso e la stessa aerodinamica del velivolo. Il metano può rappresentare un buon compromesso fra i requisiti strutturali e quelli del motore. Infine l'utilizzazione dell'idrogeno e del metano liquidi impone installazioni per l'immagazzinamento e la distribuzione del carburante tali da ridurre l'esercizio dei velivoli ipersonici a qualche aeroporto fra i più grandi del mondo.
Per quanto riguarda la protezione al riscaldamento cinetico dovuto all'attrito con l'aria, poiché la temperatura delle pareti dell'aereo può raggiungere diverse centinaia di gradi essendo legata al quadrato della velocità, è necessario costruire queste con materiali strutturali resistenti alle alte temperature (materiali ceramici e materiali compositi avanzati) e raffreddarle con la circolazione di un liquido criogenico, come l'idrogeno liquido che, come si è detto, verrebbe usato anche come carburante.
Come si vede i problemi scientifici e tecnologici legati alla realizzazione del velivolo ipersonico sono ancora complessi. L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha avviato il programma Future European Space Transportation Investigation Programme (FESTIP) in cui è incluso il programma tedesco German National Hypersonic Technology che prevede la costruzione di un veicolo aerospaziale a due stadi denominato Sänger. Il primo stadio è un velivolo ipersonico in grado di trasportare 230 passeggeri a Mach 4,4 a quota 31 km, con autonomia di 11.000 km, e di decollare dai principali aeroporti europei. Il percorso Fran coforte-Los Angeles verrebbe compiuto in meno di tre ore. Il secondo stadio, che si separa dal primo a Mach 6,8, è invece una navetta riutilizzabile destinata allo spazio.
Aviazione militare. - I continui miglioramenti apportati dal vistoso progresso tecnologico di questi anni hanno fatto divenire l'aeroplano da combattimento un sofisticato sistema d'arma. Il ruolo strategico e tattico del mezzo aereo ne ha promosso incessanti incrementi di velocità, di apparecchiature elettroniche per la navigazione con ogni tempo, per l'individuazione amico/nemico, per l'attacco e la difesa, e di potenza bellica.
Le linee di progresso che hanno caratterizzato lo sviluppo dell'a. militare in questi anni sono segnate da innovazioni fra le più significative della progettazione aeronautica.
Per sfruttare i benefici di una freccia elevata nel volo ad alta velocità e le superiori doti dell'ala dritta nel volo lento, negli anni Sessanta si consolidò la tecnica dell'ala a freccia variabile, consentendo cioè al pilota di modificare in volo la freccia dell'ala per adattarla quanto più possibile alle condizioni di volo del momento. La tecnica della geometria variabile, adottata in particolare dagli Stati Uniti sul velivolo F-111, dall'Unione Sovietica sul Sukhoi Su-7 e sul MiG-23, e sul caccia europeo Tornado, a causa del peso e delle rilevanti dimensioni che comporta per l'ala, è stata abbandonata a partire dagli anni Settanta a favore dell'ala a delta, a doppio delta o a freccia. Comandi e strumenti sono progettati in modo da consentire al pilota di concentrare la sua attenzione essenzialmente all'esterno, mediante la presentazione dei dati di condotta del velivolo a testa alta (Head-up-display), la sostituzione della tradizionale barra di comando con una manopola che consente un più preciso controllo del velivolo con movimenti minimi della mano del pilota, il comando di molte funzioni di volo direttamente a voce.
Fra le generazioni di velivoli da combattimento che, seguendo le suaccennate linee di sviluppo, costituiscono il fulcro delle a. militari delle principali nazioni si segnalano le più rilevanti.
Il Tornado, con ala a geometria variabile, è il risultato di un accordo stipulato alla fine degli anni Sessanta fra Italia, Repubbli ca Federale di Germania e Gran Bretagna, che costituirono il consorzio Panavia con sede a Monaco per la supervisione del programma MRCA (Multi-Role Combat Aircraft). Il primo volo è avvenu to il 14 agosto 1974.
Il Tornado è un biposto azionato da due turboreattori, ognuno sviluppante 7250 kg (71,19 kN) di spinta che gli consentono una velocità massima di Mach 2,2 a oltre 11.000 m di quota. Per consentire al velivolo la flessibilità di impiego richiesta dalle sue funzioni polivalenti sia per il volo supersonico sia per quello subsonico, è stata adottata la tecnica dell'ala a geometria variabile, fra una posizione di freccia minima di 25°, cui corrisponde un'apertura alare di 13,90 m, e una di freccia massima di circa 65° e apertura alare di 8,60 m.
Un interesse particolare meritano gli aeroplani statunitensi F-15, F-16 e F-18. A partire dal marzo 1990, per accrescerne la manovrabilità, l'F-15 è stato dotato di ugelli orientabili nelle due dimensioni (alto/basso) in maniera da deviare il flusso almeno di 20°. Inoltre, può essere effettuata l'inversione della spinta in volo. Queste innovazioni consentono all'F-15 STOL/MTD (Short Take Off and Landing/Ma neuvre Technology Demonstrator) non solo di accrescere considerevolmente la sua manovrabilità in volo, ma di utilizzare piste corte o danneggiate da bombardamenti o comunque non preparate. L'F-15 è anche impiegato nella lotta anti-satelliti per distruggere col lancio del missile ASAT i satelliti artificiali in orbita.
In Francia grande successo ha ottenuto il velivolo Mirage, denominazione peraltro impiegata dalla ditta costruttrice Dassault-Breguet per macchine assai diverse fra loro, che risalgono al Mirage III C, caccia intercettore con armamento molto limitato, il cui primo volo avvenne il 9 ottobre 1960. Ultimo della serie è il Mirage 2000, il cui prototipo ha volato l'11 ottobre 1980 e sul quale la Dassault-Breguet ha riproposto la configurazione con ala a delta.
Questo caccia di appoggio ravvicinato, di attacco tattico e di ricognizione tattica, è propulso da un turboreattore con postbruciatore da 9700 kg (95,13 kN) di spinta, che gli consente una velocità massima continua in quota di Mach 2,2. Il Mirage 2000è un aereo con stabilità rilassata (CCV) e comandi fly-bywire e può essere armato con due cannoni da 30 mm con 125 colpi per arma e un carico esterno fino a 6300 kg comprendente missili aria-aria e aria-superficie, bombe, razzi e gondole per contromisure elettroniche.
Le caratteristiche operative dei principali velivoli da combattimento sono riportate nella tab. 9.
Un cenno a parte meritano gli aerei da combattimento sovietici MiG (Mikoyan-Gurevich). Il caccia più diffuso nel mondo negli anni successivi alla guerra di Corea è stato il monoreattore MiG-21, indicato nel codice NATO per gli aerei sovietici come Fishbed. Sviluppato in base alle esperienze del MiG-15 nella guerra di Corea, il MiG-21 fece il primo volo nel 1955, propulso da un turboreattore da 5100 kg (50 kN) di spinta. Pur avendo l'ala a delta l'aereo è caratterizzato da un impennaggio orizzontale a forte freccia, configurazione che aumenta considerevolmente le doti di manovrabilità in combattimento e riduce la velocità minima consentendo di utilizzare piste più corte, non pavimentate, di prima linea. Dal primo modello il MiG-21 ha subìto tutta una serie di aggiornamenti. Agli inizi degli anni Sessanta fu progettato il MiG-23 Flogger, caccia tattico multiruolo destinato a rimpiazzare il MiG-21. Nel MiG-23 si fa ricorso all'ala a geometria variabile. Nel 1977 un MiG-23, sollevatosi a 36.750 m, ha ottenuto il primato mondiale assoluto di altezza. Contemporaneamente appare il MiG-25 Foxbat, caccia intercettore destinato ad abbattere i bombardieri in volo a Mach 3. Il velivolo ha una velocità elevatissima (da Mach 2,83 a Mach 3,2 nella versione da ricognizione e spionaggio elettronico) ed è in grado di mantenerla per una grande distanza. Nel 1972 hanno volato i prototipi del MiG-27 Flogger, velivolo specializzato per l'attacco alla quota più bassa possibile per sfuggire alla scoperta da parte dei radar nemici e armato con missili aria-superficie e con un cannone inclinato verso il basso per il mitragliamento al suolo. Alla fine degli anni Settanta è entrato in produzione il MiG-29 Fulcrum, caccia da intercettazione e da superiorità aerea e capacità secondaria di attacco al suolo, equivalente agli F-16/F-18.
Grande interesse presenta il velivolo inglese Harrier della British Aerospace, impiegato con successo nel conflitto anglo-argentino del 1982, dove i Sea Harrier operarono imbarcati, e nella guerra del Golfo (1991). La principale caratteristica di questo velivolo consiste nel fatto che la spinta del motore, emessa da due ugelli freddi e due caldi, è orientabile sotto il diretto controllo del pilota a partire dalla direzione orizzontale lungo un arco di 100° verso il basso, in modo da fornire la sostentazione in assenza di velocità di traslazione o una elevata spinta frenante. Pertanto lo Harrier può decollare verticalmente, volare a punto fisso e all'indietro e operare da quasi ogni tipo di nave. In effetti a pieno carico un Harrier non ha sufficiente spinta per sollevarsi verticalmente, per cui è necessaria una breve corsa per generare portanza alle ali.
Un cenno particolare va inoltre fatto ai velivoli da trasporto tattico impiegati per fare affluire rapidamente uomini e materiali nelle zone operative. Fra questi il Lockheed C-5 Galaxy, e l'esamotore sovietico Antonov An-225 Mrjia, dotato di un carrello principale di 28 ruote, in grado di trasportare un carico di 280 t.
Quasi tutte le principali a. si avvalgono del rifornimento in volo mediante aviocisterne per aumentare la capacità dei loro aerei offensivi. Nell'interno della fusoliera sono montati i serbatoi del carburante che in volo, mediante un lungo tubo flessibile fuoriuscente dall'estremità poppiera, viene addotto al velivolo da rifornire.
Le maggiori a. militari sono alla ricerca dell'aeroplano da combattimento degli anni Duemila e una serie di prototipi è attualmente sulla scena mondiale. In Europa è in preparazione l'EFA (European Fighter Aircraft), concordato nel dicembre 1983 dalle forze aeree di cinque nazioni: Francia, Germania, Italia, Spagna e Gran Bretagna. La Francia si ritirò nel 1985 impegnandosi in un analogo progetto, il Rafale.
L'EFA è stato concepito essenzialmente come velivolo per il combattimento aereo a lungo e corto raggio, ma come ruolo secondario può essere impiegato per l'attacco aria-superficie. È un bireattore monoposto, capace di compiere agili decolli e atterraggi in meno di 500 m e di volare quasi al doppio della velocità del suono.
Esso si avvale delle innovazioni tecnologiche più avanzate che lo rendono estremamente competitivo con gli aerei concorrenti della sua classe. Fra queste: l'impiego intensivo dei materiali strutturali come fibre di carbonio e leghe di alluminio-litio, le lavorazioni come la formatura superficiale, l'aerodinamica avanzata della configurazione canard, la tecnologia stealth per conferirgli una certa invisibilità ai radar nemici.
Il Rafale Dassault-Breguet è un dimostratore di velivolo da combattimento multiruolo con il quale la Francia intende sostituire i SEPECAT Jaguar dell'Armée de l'Air e i Crusader della Marina entro gli anni Novanta. Il Rafale ha un'ala a delta composito in posizione mediana e buona parte delle sue superfici strutturali sono costruite in fibre di carbonio. Il primo volo dimostrativo è avvenuto il 4 luglio 1986; l'aereo, propulso da due turboreattori da 7255 kg (71,14 kN) di spinta, ha raggiunto la velocità di Mach 1,8.
Negli Stati Uniti è in corso di sviluppo il programma ATF (Advanced Tactical Fighter) per il quale sono in studio due prototipi indicati con le sigle YF-22A, costruito in cooperazione fra Lockheed, Boeing e General Dynamics, e YF-23A della Northrop e McDonnel Douglas, fra i quali sarà selezionato il caccia delle forze aeree statunitensi dell'inizio del prossimo secolo. L'ATF ha due motori che devono consentire il volo supersonico senza l'impiego della postcombustione. Per accrescerne la manovrabilità, la spinta dei getti può essere orientata con la tecnologia impiegata per il citato F-15 STOL/MTD. L'armamento è integrato nella cellula e nelle ali sia per diminuire la resistenza all'avanzamento sia per ridurre l'immagine radar dell'aereo. Una tendenza generale nel progetto dell'aereo da combattimento è infatti quella di accrescere la sua "furtività" (stealth), per renderlo sempre meno visibile alla ricerca col radar. Nel 1989 hanno fatto il primo volo due aerei stealth, il bombardiere B-2 della Northrop e il più piccolo F-117 della Lockheed.
Nell'F-117 si è realizzata una forma assai spigolosa, con facce a spigoli vivi che certamente non migliorano l'aerodinamica del velivolo ma che rinviano l'eco radar in una direzione assai differente da quella di provenienza del segnale. Con particolari accorgimenti la dimensione che il velivolo offre ai radar viene drasticamente ridotta e l'aereo comincia a divenire invisibile. Inoltre, il rivestimento esterno viene ricoperto con vernici che non riflettono le radiazioni elettromagnetiche ed esso stesso viene realizzato in fibre di carbonio che assorbono e, comunque, riflettono meno i raggi radar. Per quanto riguarda i sistemi di rilevamento e di inseguimento nell'infrarosso, basati su sensori sensibili al calore emesso dai motori del velivolo e di cui sono dotati gli aeroplani da combattimento e i missili, un modo per eluderli consiste nel configurare gli ugelli di scarico dei gas caldi molto appiattiti e di aggiungere additivi al carburante per mantenere freddi gli scarichi. L'aereo viene infine verniciato in nero onde ridurre il più possibile la riflessione solare. Vedi anche tav. f. t. Aeromobile.