I 5 velivoli più veloci mai costruiti: una storia tra spazio e atmosfera

Tra decolli assistiti da razzi ausiliari, sgancio dei serbatoi e temperature di oltre 300°C, ecco la classifica dei 5 velivoli più veloci mai costruiti.

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I progressi in ambito Aerospaziale sono stati repentini ed esponenziali: in poco più di 100 anni l'uomo è arrivato ad un livello di confidenza con il volo quasi impensabile, al netto di errori che vengono commessi nonostante i molti strumenti a disposizione per prevenirli. In questo articolo vedremo fin dove si è spinta l'ingegneria degli aeromobili e scopriremo quali furono e quali sono attualmente i più veloci velivoli mai costruiti nella storia umana.
Una piccola precisazione prima di iniziare: la velocità di questi velivoli viene espressa attraverso il famoso Numero di Mach, che è un numero adimensionale (ovvero senza unità di misura) definito come il rapporto tra la velocità dell'oggetto in movimento e la velocità del suono, misurata nelle stesse condizioni atmosferiche alle quali viaggia l'oggetto in movimento. Dobbiamo essere precisi: la classifica includerà velivoli che operano nell'atmosfera terrestre e velivoli che hanno operato, o tutt'ora sono in funzione, nello spazio. Partiamo dalla 5 posizione, e vi anticipiamo che la prima posizione di questa classifica potrebbe riservarvi qualche sorpresa.

Tupolev Tu-144: il più "lento"

Il Tupolev è stato un aereo progettato dalla VASO nell'Unione Sovietica degli anni sessanta. Era un velivolo di tipo civile, che ha operato con passeggeri a bordo, e fu operativo tra il 1968 fino al 1998. Spesso abbreviato in Tu-144, appartiene alla categoria degli aerei di linea supersonici, ovvero capaci di raggiungere velocità di volo maggiori di quelle del suono. L'unico motore disponibile al tempo, capace di erogare la spinta richiesta e adatto per l'installazione e il funzionamento con l'aeromobile, era il turbofan Kuznetsov NK-144 con post-combustione.

Lo sviluppo di un motore alternativo per soddisfare le richieste in termini di consumi, un turbogetto senza post-combustione, portò alla nascita del Kolesov RD-36-51A, il cui sviluppo iniziò nel 1964. l motore impiegò molto tempo a raggiungere consumi e livelli di affidabilità accettabili. Nel frattempo il motore NK-144 offriva una autonomia di distanza limitata a circa 2.500 km, ovvero una tratta percorribile molto inferiore rispetto al Concorde.

A progetto concluso comunque, il Tupolev superò il muro del suono il 5 giugno 1969, e fu il primo mezzo commerciale a superare la velocità di Mach 2 (ovvero due volte più veloce del suono). Persino la NASA manifestò interesse nei confronti di questo esemplare, analizzandone la struttura e le caratteristiche aerodinamiche. Attualmente, detiene il record mondiale di velocità per un velivolo non militare.

Piccola curiosità: uno dei soprannomi del Tupolev Tu-144 fu "Concordski", ironicamente attribuito per sottolineare le molte caratteristiche che il velivolo condivideva con il francesce "Concorde", velivolo al quale veniva spesso comparato. La sua fine non è delle migliori, infatti nonostante gli importanti investimenti, l'ottenimento dell'alta priorità nel "programma di sviluppo Tu-144" ed il fatto che gran parte dell'intera infrastruttura di ricerca e sviluppo sovietica fosse subordinata al progetto, alla fine lo sviluppo di altri progetti in parallelo impegnò gli ingegneri a tal punto da causare errori di progettazione. Uno fra tutti, un esemplare di Tu-144 subì la distruzione dell'ala a causa di un carico strutturale eccessivo e dovette essere ritirato.

Lockheed SR-71: Il più veloce, a caro prezzo

Probabilmente il suo nome non vi dice nulla, perché in realtà è universalmente conosciuto come "Blackbird". Blackbird fu un ricognitore strategico statunitense. Questo esemplare è un campione che stabilì record su record: stiamo parlando del record di maggior velocità mai raggiunta da un velivolo con pilota, ed il record di massima altezza mai raggiunta da un velivolo con pilota in cabina. Raggiunse una velocità di 3 529,56 km/h, ovvero un Mach di 3, 36 ed una quota di 26.000 metri.

Durante le sperimentazioni del Blackbird furono riscontrati problemi intorno alle velocità di Mach 2,5-2,6: il problema risiedeva nel fatto che che, raggiunte queste velocità, la turbina non era più in grado di convogliare l'onda d'urto generata dal moto del velivolo nell'atmosfera, e non riuscendo a gestirla, ne risultava una perdita di potenza inizialmente inspiegabile.

A questo difetto si è posto rimedio creando degli sfoghi che tenessero la pressione costante, e piccole accortezze alla forma aerodinamica, fattore che ha contribuito a renderlo così iconico e dalla forma molto particolare. E' rivestito in titanio, materiale dalla forte resistenza alle alte temperature, le quali raggiungono valori superiori ai 300 °C a causa della forte compressione cui l'aria è soggetta dal passaggio del velivolo.
Curiosità: Blackbird riuscì a coprire la distanza da S. Louis a Cincinnati, di circa 500 km (come Milano-Roma) in circa 8 minuti. In quegli otto minuti, viaggiò alla velocità di 3 524 km/h (Mach 3,35). Secondo stime dell'epoca, il Lookheed SR-71 aveva un costo di 85.000 dollari per ogni ora di funzionamento. Altre stime hanno constatato che il costo del supporto dell'aeromobile era compreso tra 300 e i 400 milioni di dollari all'anno. La costruzione di un singolo esemplare costava 32 milioni di dollari.

Boeing X-43A: è irraggiungibile

Il Boeing X-43A raggiunse, il 16 novembre 2004, l'impressionante velocità di 12 144 km/h. Dal momento che stiamo esprimendo la velocità tramite il Mach, il Boeing X43-A volò a 9,8 Mach. Chiariamo che si trattò di un esperimento, che il velivolo in questione fu progettato esclusivamente per massimizzare l'efficienza aerodinamica e che era, ovviamente, senza pilota a bordo.
Le dimensioni del velivolo erano estremamente ridotte, come si può evincere dalle immagini a corredo: la sua lunghezza non superava i 3,6 metri, ed il peso era di appena 1300kg.

Non era in grado di decollare o atterrare, e il suo sistema propulsivo era di tipo scramjet, capace di funzionare esclusivamente a velocità Ipersoniche (ovvero da Mach 4,5 in poi). Questo rese necessario l'uso di un lanciatore, ovvero di un secondo velivolo che raggiungesse la quota e la velocità necessaria per "avviare" il Boeing X-43A.
La NASA utilizzò un razzo Pegasus, lanciato da un Bombardiere B52 Stratofortress. La forma di questo oggetto è davvero interessante: senza carrello e senza motori, la punta del velivolo era ottimizzata per ridurre al minimo l'attrito con l'aria e quindi di minimizzare la resistenza dovuta all'elevata velocità cui operava.

Tutta la sua struttura era in realtà una grande presa d'aria (nella punta) e terminava con una coda che funzionava da ugello, rendendo tutto il suo corpo parte integrante del sistema propulsivo. Il primo test dell'X-43A effettuato dalla NASA avvenne il 2 giugno 2001, ma fallì per complicazioni nel controllo del razzo Pegasus subito dopo la separazione dal B-52.
Nel volo che vide l'X-43A raggiungere l'irraggiungibile velocità di Mach 9,8, fu utilizzato un solo chilogrammo di carburante. Il velivolo sperimentale fu progettato privo di sistemi di atterraggio e quindi non poté essere riutilizzato.

I vari prototipi utilizzati nei test sono stati tutti fatti precipitare nell'Oceano Pacifico al termine della loro prestazione. Attualmente detiene il record come velivolo più veloce che abbia mai viaggiato nell'atmosfera terrestre. La sua storia termina il 16 novembre 2004, quando la NASA fece volare la terza versione dell'X-43A sui cieli della California.

In quell'occasione raggiunse la velocità di Mach 9,68 ad un'altitudine di 34 000 m. Dopo un volo durato 10 secondi, esaurì il carburante e precipitò al largo della costa meridionale della California. Se siete interessati al discorso propulsivo, vi rimandiamo allo speciale sul futuro della propulsione nello spazio, ovvero la teorizzata propulsione a curvatura.


Dallo Spazio: Apollo 10 ed il record di velocità

Il 26 maggio 1969, il Modulo di Comando "Charlie Brown" della missione Apollo 10 raggiunse la incredibile velocità di 39 897 km/h, quasi 11 chilometri al secondo. Questo avvenne durante la fase di rientro nell'atmosfera terrestre. Ad oggi si tratta del record di velocità raggiunta da un mezzo con equipaggio in atmosfera terrestre.

Non si tratta di un velivolo in senso proprio, però la presenza umana a bordo rende questo record ancora più meritevole. Il modulo dell'Apollo 10 atterrò poi nelle acque dell'Oceano Pacifico, l'equipaggio venne recuperato dalla portaerei USS Princeton. Si ritorna sempre all'atmosfera dunque? Non proprio. La prima posizione ci aspetta.

Come Icaro: Parker solar Probe

Nello spazio, l'assenza di atmosfera elimina l'ostacolo della resistenza aerodinamica, dell'attrito che si sviluppa tra aria e superficie di un velivolo, e questo permette il raggiungimento di velocità decisamente maggiori. Non ha più senso però parlare di velocità espressa in Mach, dal momento che nello spazio non vi è propagazione del suono, e dunque la velocità del suono è...nulla.
Il record per la maggiore velocità raggiunta da un oggetto creato dall'uomo appartiene alla sonda Solar Parker Probe, lanciata in orbita eliocentrica per studiare i processi che avvengono all'interno del Sole.

Parker solar probe ha superato la velocità di 343.000 chilometri orari durante la fase di avvicinamento al sole: era il 5 novembre 2018. Questa sonda riuscì a battere il primato della sonda Helios 2 raggiunto ben 42 anni prima.

Il precedente record fu infatti fissato dalla collaborazione tra Stati Uniti e Germania attraverso il progetto e la sonda Helios 2 nell'aprile del 1976; un veicolo spaziale lanciato per studiare i processi che avvengono all'interno del Sole. Helios 2 fissò anche il record di velocità in orbita eliocentrica, sempre nell'aprile del 1976, raggiungendo una velocità massima di 246.960 km/h.

Parker solar probe si supererà: la sonda raggiungerà il picco di velocità stimato a 690 000 chilometri orari, durante il passaggio per il perielio della sua orbita. Nel corso della sua missione il veicolo spaziale correggerà la sua orbita per avvicinare sempre più il perielio al sole fino a raggiungere una velocità prevista di circa 191,6 chilometri al secondo , attesa per il 24 dicembre 2024.
E' un primo posto molto particolare, poiché si tratta di un velivolo non convenzionale, non presenziato da alcun umano, e soprattutto che opera a circa 120.000.000 di chilometri da qui. Eppure è un oggetto costruito e controllato da esseri umani, progettato per raggiungere la posizione che occupa e viaggiare alla velocità cui sta viaggiando, in condizioni talmente estreme che ogni altra soluzione impiegata in passato su velivoli atmosferici è semplicemente inefficace. E' una delle massime espressioni della progettazione umana, ed è il velivolo più veloce che sia mai stato costruito.

Menzione speciale: Lo Space Shuttle

Ci sono due i velivoli che non possono non essere inclusi in una classifica del genere: il primo è lo Space Shuttle, che è un grande assente in quanto è estremamente particolare, con decollo assistito da razzi ausiliari e successivo sgancio dei serbatoi.
Inoltre, lo Space Shuttle raggiungeva la sua velocità massima non nella fase di decollo, ma in quella di rientro: 28.000 chilometri orari durante la discesa. Se si volesse includerlo nella classifica, senza contare questo particolare del suo comportamento operativo, allora lo Space Shuttle è tuttora il velivolo più veloce al mondo.

Menzione speciale: il Wright Flyer

Il secondo velivolo è il Wright Flyer, pionieristico aeroplano progettato e costruito dai fratelli Wright nel 1903. Questo velivolo, che nel mondo aerodinamico rappresenta un traguardo che non deve mai essere dimenticato, rese il cielo per la prima volta accessibile all'uomo. La sua velocità di volo? appena 48 chilometri orari.

Il Wright Flyer ci ricorda come in appena poco più di 100 anni l'ingegneria aerospaziale e le scienze dell'aerodinamica e della propulsione aerospaziale abbiano consentito di passare "dall'incerto volo di 12 secondi" fino a quasi sfiorare la superficie del Sole.
Tutto quel che è stato visto in questa classifica non sarebbe stato possibile senza i tentativi dei fratelli Wright e senza quella piccola ossessione che attanagliò la mente di Wilbur Wright:

"Da qualche anno sono ossessionato dall'idea che l'uomo possa essere in grado di volare. Questo mio malessere è cresciuto e sono convinto che mi costerà parecchi soldi, se non la mia stessa vita".