Il design del velivolo VTOL Jetoptera presenta "ventole senza pale su steroidi"

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#Tendenze

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Non questo di Seattle, però. Il concetto J-2000 di Jetoptera è un approccio notevolmente diverso all'aereo interurbano VTOL, progettato per fare uso del sistema di propulsione unico dell'azienda. Molto simile ai ventilatori senza pale popolarizzati da Dyson, non ci sono lame rotanti da vedere sui "sistemi di propulsione fluidica (FPS)" di Jetoptera

Intendiamoci, come per il Dyson, ci sono sicuramente delle pale rotanti altrove nel sistema. Entrambi i dispositivi si basano sulla dinamica dei fluidi per prendere un flusso relativamente piccolo di aria compressa, e usarlo per succhiare un volume molto più grande di aria ambientale a velocità. Sir James Dyson fa un buon lavoro di spiegazione qui nel contesto del suo ventilatore, che utilizza una piccola e silenziosa girante per generare pressione intorno a un anello di forma aerodinamica fino a quando non esce ad alta velocità attraverso una fessura che corre intorno all'anello.

L'aria è costretta a ritornare su una superficie a forma di ala intorno all'anello, dove sviluppa lo stesso tipo di pressione negativa che dà la portanza agli aerei. In questo caso, però, qualsiasi portanza è annullata da uguali zone di pressione negativa intorno all'anello, e l'effetto netto è un vortice di bassa pressione al centro dell'anello che attira l'aria ambientale a grande velocità.

Aggiungete a questo la stranezza del trascinamento dei fluidi - i vortici che si sviluppano dove il cilindro di aria accelerata che lascia l'anello interagisce con l'aria ambiente stazionaria intorno ad esso - e questi progetti possono finire per succhiare attraverso 15 volte il volume di aria inizialmente alimentato attraverso l'anello dal compressore.

Jetoptera è più o meno agnostica riguardo alla provenienza dell'aria compressa, anche se pensa che la tecnologia delle batterie dovrà raggiungere cifre di densità energetica intorno ai 1.500 Wh/kg (le attuali batterie allo stato dell'arte sono intorno ai 260 Wh/kg) prima che abbia senso dotare il J-2000 di un compressore elettrico. Nel frattempo, sta usando generatori a gas, tra cui un sistema turbo-albero da 75 kW basato sull'Acutronic SP75 per i test dei sistemi di propulsione più grandi.

Quali sono i vantaggi? Beh, secondo l'azienda, questo tipo di sistema "migliora l'efficienza propulsiva di oltre il 10 per cento, abbassando il consumo di carburante di oltre il 50 per cento rispetto ai piccoli turbogetti. Il sistema di propulsione risparmia circa il 30 per cento di peso rispetto ai turbofan o ai turboprop e riduce anche significativamente la complessità"

È anche molto leggero e facile da inclinare, consentendo operazioni di sollevamento e hover VTOL così come un rapido volo di crociera in avanti. E, a differenza di quasi tutti gli altri sistemi di propulsione per aerei, non deve essere necessariamente rotondo. Queste cose possono assumere ogni sorta di forma, ma le più interessanti sono quelle lunghe e piatte che seguono la forma dell'ala dell'aereo. Accelerando l'aria direttamente sull'intera larghezza dell'ala si può sviluppare una significativa portanza extra, e questo permette a Jetoptera di progettare cellule con ali a scatola che occupano molto meno spazio su un vertipite rispetto alla maggior parte degli eVTOL di transizione lift/cruise o agli elicotteri tradizionali.

Un altro vantaggio è il rumore; Jetoptera dice che questi sistemi di propulsione fluidica sono "il metodo di propulsione più silenzioso nei cieli" L'azienda ha subappaltato a Paragrine Systems e ha intrapreso dei test sul rumore come parte di una collaborazione di ricerca finanziata dal DoD degli Stati Uniti. I risultati hanno mostrato che l'FPS è arrivato a 15 dBA più basso di un'elica con un motore a combustione interna che fa lo stesso livello di spinta - e questo era prima di qualsiasi trattamento acustico. L'azienda dice che una volta che è fatto, queste cose dovrebbero essere fino a 25 dBA più silenzioso di un'elica comparabile; ad una distanza di 300 m (984 ft), Jetoptera prevede livelli di rumore intorno a 50 dBA, che è equivalente a una casa normale, ufficio tranquillo o frigorifero su varie tabelle di rumore.

Il J-2000 prende il nome dal suo peso massimo al decollo di 2.000 lb (907 kg), e Jetoptera sta progettando un'intera famiglia di aerei intorno a questo progetto. Questo include versioni ad alta velocità progettate per velocità di 400 mph (644 km/h) con un raggio di 400 miglia (644 km), così come versioni STOL a lungo raggio in grado di volare 1.200 miglia (1930 km) a velocità fino a 200 mph (322 km/h). Il J-2000 è un biposto cross-town/inter-city in grado di raggiungere una velocità massima di 200 miglia orarie e un'autonomia di 200 miglia, ed è previsto anche un J-4000, con la stessa autonomia e quattro posti.

Quelle specifiche di gamma e velocità sono sorprendentemente sottotono rispetto a ciò che gli eVTOL stanno già facendo. Tutto ciò che vola a combustibile fossile, con la sua densità di energia alle stelle, dovrebbe promettere una gamma massiccia rispetto a tutto ciò che vola con una batteria, e francamente 200 miglia con due posti sembra curiosamente breve.

Joby Aviation, per esempio, ha una tonnellata di voli di prova già fatti su un aerotaxi di transizione a sei rotori che ha cinque posti e vola veloce come il J-2000, e il 75% più lontano, usando batterie che sono già disponibili in commercio oggi. Per quanto riguarda il rumore, beh, Joby ha rilasciato alcuni video piuttosto incredibili all'inizio di quest'anno che sembrerebbero suggerire il suo design a rotore aperto è molto tranquillo. Non è compatto come il design del J-2000, ad essere onesti, ma è già costruito, vola e sta per essere certificato.

Jetoptera, d'altra parte, è ancora in fase di prototipazione. Ha volato diversi modelli in scala ridotta, anche se fino a questo punto, la maggior parte dei prototipi VTOL di transizione sono stati costruiti con ventole canalizzate, e il J-55 VTOL seduto in coda usava un paio di turbogetti Jetcat spacca orecchie non dissimili da quelli che David Mayman appende ai lati dei suoi jetpack. Gli unici prototipi a volare con il sistema FPS sembrano essere piccoli aerei ad ala fissa, e la piattaforma di test VTOL legata qui sotto.

L'azienda dice che è molto probabile che l'esercito degli Stati Uniti avrà il primo morso a questa ciliegia, qualunque cosa diventi, annunciando l'anno scorso una collaborazione con Honeywell per inseguire il dollaro della difesa. "Il FPS sostituirà i sistemi di propulsione legacy", si legge in un comunicato stampa di Honeywell, "e dovrebbe consentire un aereo più veloce, più sicuro e meno rilevabile" Jetoptera ha anche recentemente firmato un paio di contratti Small Business Technology Transfer con la US Air Force per studiare il profilo di rumore del sistema e il potenziale di portanza offerto quando si soffia una di queste cose direttamente sulla superficie superiore dell'ala.

La "macchina volante" J-2000 non arriverà fino a molto tempo fa. Jetoptera prevede che questa macchina sia solo una piattaforma dimostrativa; non vuole essere coinvolta nell'incubo delle certificazioni per lo sviluppo degli aerei e preferirebbe solo costruire sistemi di propulsione per altri produttori di aerei.