Il volo di un turboelica con motore ibrido a 30.000 piedi ha segnato un primato che nessuno era mai riuscito a raggiungere prima. Il protagonista è il Saab 340B, un velivolo svedese che di norma non supera i 25.000 piedi, perché il suo certificato fissa lì la quota operativa massima. Un numero rimasto immobile per quarant’anni, dalla prima certificazione a oggi. Eppure, il 20 maggio, sopra il Vermont, un esemplare con la turbina destra sostituita da un gruppo propulsivo ibrido-elettrico ha toccato quei 30.000 piedi, circa 9.100 metri. A diffondere i risultati sono state GE Aerospace e la NASA, che collaborano nell’ambito del programma Electrified Powertrain Flight Demonstration, presentando i dati al salone di Farnborough. Il volo più lungo, tutto in modalità ibrida, è durato oltre due ore.
Perché all’elettrico non importa quanta aria c’è
La questione fisica è più semplice di quanto sembri. Un turboelica sale finché la turbina riesce a produrre potenza, e quella potenza diminuisce man mano che l’aria si fa rada. A 25.000 piedi l’aria è meno della metà di quella a livello del mare, il compressore ne ingerisce meno a ogni giro e la spinta si assottiglia fino ad azzerare il margine di salita. Chi ha provato a spingere in alto un motore a elica lo sa bene. Il motore elettrico, invece, non ha questo problema. La corrente non dipende dalla quota, punto. Mohamed Ali, presidente e amministratore delegato della divisione motori commerciali di GE Aerospace, ha raccontato che durante una tratta sul mare aperto verso l’Europa l’apporto ibrido ha permesso quota e autonomia che una turbina standard non avrebbe mai garantito. Anche Kyle Clark, fondatore di BETA Technologies, coinvolta nel progetto, ha parlato di prestazioni in quota e capacità di salita nettamente migliori.
Attenzione però, perché il paragone con l’auto ibrida regge poco. In un’automobile l’elettrico recupera energia in frenata e muove il mezzo a bassa velocità, due condizioni che in volo non esistono. Un aereo in discesa non frena contro l’asfalto, e ogni chilogrammo caricato a bordo costa carburante per tutta la vita del velivolo. Il vantaggio dell’ibrido aeronautico sta altrove, cioè nel far salire gli aerei più in alto e più in fretta, tagliando consumi ed emissioni.
Come è fatta “Gertrude” e cosa succederà dopo
GE Aerospace e NASA non hanno ancora reso nota la ripartizione di potenza tra turbina ed elettrico. Si parla di un sistema di classe megawatt, espressione riferita all’intero powertrain e non alla sola parte elettrica, tenendo conto che la turbina di base del Saab, la CT7-9B, dichiara 1,3 MW. Arjan Hegeman, responsabile delle tecnologie avanzate, ha detto a Farnborough che l’aereo ha volato con una potenza pari a tre CT7 invece che due, definendo una prima assoluta il funzionamento in quota di una macchina elettrica con quelle tensioni.
Sulla semiala destra la nuova turbina lavora insieme a motori generatori, convertitori e inverter alimentati a più kilovolt, con batterie fornite dalla britannica BAE Systems. A sinistra è rimasto il CT7 standard, utile alla sicurezza e a un confronto diretto tra i due sistemi. L’elettronica è stata sistemata in una gondola invertita realizzata da Aurora Flight Sciences, controllata di Boeing, rifatta apposta per ricavare la ventilazione che serve a smaltire il calore nell’aria rarefatta.
Resta il mistero della cabina pressurizzata, progettata per fermarsi 5.000 piedi più in basso. Quasi certamente il progetto ha ricevuto una certificazione sperimentale. La pressurizzazione funziona per differenza, l’aria spillata dal compressore mantiene dentro una pressione più alta di quella esterna e la fusoliera regge fino a un valore massimo di differenza, non fino a una quota precisa. Le schede tecniche indicano 7,0 psi. A 30.000 piedi la cabina si assesterebbe intorno ai 6.500 piedi, ancora sotto gli 8.000 previsti dalla norma.
Il progetto nasce dal programma della NASA assegnato a GE Aerospace nel 2021, con BETA Technologies come integratore di sistema. Nel 2022 il gruppo propulsivo era già stato provato a terra fino a 45.000 piedi simulati al banco di Sandusky, in Ohio. L’esperienza confluirà nel programma RISE di CFM International, che promette per i motori futuri consumi inferiori di oltre il 20 per cento rispetto a quelli attuali, intorno al 2030. Il Saab 340 modificato, che i tecnici chiamano “Gertrude”, ha volato ogni giorno durante la campagna dimostrativa.