GE Catalyst per Droni

Il nuovo turboelica Catalyst è al suo debutto nell'aviazione civile, ma la versione militare di questo motore dalla tecnologia rivoluzionaria è molto più di una suggestione.

aprile 2019

Non solo chi è appassionato di arte fumettistica ricorderà l’effetto che il piccolo guerriero Asterix sortiva agli occhi delle ignare legioni romane. L’audace biondino, nato dal genio dei francesi Goscinny e Uderzo, veniva deriso e sottovalutato dai soldati e generali romani prima che questi si ricredessero dinnanzi alla straordinaria potenza di cui era capace una volta ingerita la pozione magica prima delle sue fantasiose battaglie.

Una simile leggerezza non è stata invece commessa dai team europei di Avio Aero e GE Aviation che in soli 4 anni hanno progettato e costruito un piccolo concentrato di potenza e tecnologie rivoluzionarie che volerà per la prima volta quest’anno. Infatti, per il motore Catalyst, sebbene ideato per l’aviazione d’affari o privata, l’applicazione militare è decisamente contemplata.

“Il motore Catalyst si distingue rispetto ai turboprop presenti sul mercato per alcune caratteristiche: il 30% dei componenti realizzato in additive con materiali innovativi, l’elevato rapporto di compressione (16:1, il più elevato nella sua categoria), il compressore a geometria variabile, la turbina di alta pressione raffreddata, il FADEC (sistema di controllo digitale integrato di motore e dell’elica), e anche un sistema di Real Time Health Monitoring, tanto per citarne alcune” racconta Paolo Salvetti, Military Sales Director & Product Growth Leader di Avio Aero.

“Tali tecnologie, che GE impiega già su propulsori di dimensioni maggiori, consentono al Catalyst di rappresentare una soluzione innovativa non solo per il mercato dell’aviazione d’affari, ma anche per quello militare”. Quello a cui fa più direttamente riferimento Salvetti è il mercato degli Unmanned Aerial Vehicles (UAV), comunemente chiamati droni: un mercato in rapida crescita, sia in termini di numeri, che di impieghi operativi.

 

I droni a cui si rivolge il Catalyst sono lontani dallo stereotipo di velivolo pilotato da remoto ultraleggero e di ridotte dimensioni: appartengono infatti alla classe MALE, Medium Altitude, Long Endurance, e sono velivoli estremamente complessi, con una apertura alare superiore ai 15m, un peso al decollo di 5-7 tonnellate, in grado di effettuare diverse tipologie di missioni operative volando a quote estremamente elevate (superiori a 12mila metri, perfino più delle tradizionali rotte commerciali), per una durata che può superare le 24 ore. 

Quello degli UAV è inoltre un mercato in rapida evoluzione: se inizialmente è stato caratterizzato dall’egemonia tecnologica di Stati Uniti e Israele, oggi molte nazioni stanno sviluppando tecnologie proprie. Tra questi, ad esempio, l’Europa, l’India, la Turchia, il Sud Africa, gli Emirati Arabi. Un trend che da un lato frammenta il mercato, ma che dall’altro contribuisce ad alzare l’asticella della competitività, con UAV sempre più performanti e costi operativi sempre più ridotti. 

Secondo Salvetti, il nuovo motore turboelica di GE sarebbe particolarmente indicato per la classe MALE: “il Catalyst è in grado di offrire agli UAV di nuova generazione una serie di vantaggi competitivi rilevanti, in primis la riduzione dei consumi permette di effettuare missioni più lunghe o di aumentare il cosiddetto payload, ovvero la capacità operativa di carico del sistema. Ma è anche in grado di estrarre più potenza ad alta quota, consentendo di effettuare missioni oggi non realizzabili.” Inoltre, il FADEC consente una più semplice integrazione e “dialogo” con l’avionica di bordo, mentre il sistema di monitoraggio in tempo reale dello stato del motore garantisce una maggiore sicurezza, elemento particolarmente importante considerato che il pilota non è a bordo.

Paolo Salvetti Military Sales Director & Product Growth Leader

"Il Catalyst può offrire agli UAV di nuova generazione una serie di vantaggi, in primis la riduzione dei consumi permette di effettuare missioni più lunghe o di aumentare il payload"

Sfruttando ancora la metafora iniziale: così come Asterix era meno corpulento, ma più acuto del compagno Obelix, anche il motore Catalyst è l’unico della categoria dotato di un ‘cervello digitale’. “Il FADEC con controllo integrato dell’elica” spiega infatti Luca Bedon Advanced Technology Leader di Avio Aero, “non solo consente di pilotare le applicazioni convenzionali attraverso una singola leva ma nel caso di applicazioni UAV semplifica l’integrazione tra il controllo del propulsore e il sistema di gestione del volo dell’intero velivolo, con conseguente aumento dell’affidabilità dell’intera piattaforma”.

La semplicità del FADEC, subito evidente per esperti dell’aeronautica, si può comprendere altrettanto facilmente se si considera che fino a oggi i motori a turboelica erano pilotati con una leva che dava potenza al motore e una che regolava il passo dell’elica. GE Catalyst rivoluziona questo paradigma e riduce il comando a una sola leva. Gli UAV sono comandati dall’interno di sale controllo situate a migliaia di km di distanza dal cosiddetto “teatro operativo” (ovvero la località dove si è impegnati in missione): da queste sale è possibile monitorare e modificare in tempo reale lo stato e i parametri di volo grazie ai dati trasmessi via satellite dal velivolo.

Nella sua cabina di comando remoto, il pilota dispone quindi di tutte le informazioni necessarie per seguire l‘evoluzione della missione ed essere decisamente più aiutato in questo scopo dalla semplificazione digitale dei controlli motore.

Luca Bedon Advanced Technology Leader at Avio Aero

"Il FADEC non solo consente di pilotare attraverso una singola leva, ma nel caso degli UAV semplifica l’integrazione tra il controllo del propulsore e il sistema di gestione del volo dell’intero velivolo"

Oltre alle caratteristiche digitali del motore Catalyst - che includono la capacità unica di raccogliere ed elaborare dati in tempo reale per la diagnostica e la prognostica, insieme all’ottimizzazione e personalizzazione degli intervalli di manutenzione, fondamentale in caso di missioni militari – hanno un notevole peso anche le performance. “Questo motore, grazie alla sua architettura e alla leggerezza ottenuta tramite l’uso della stampa 3D di diversi componenti, può ridurre i consumi del 15-20%: per un operatore militare questo si traduce facilmente in una maggiore durata della missione o in una maggiorata capacità di carico” conclude Bedon.  

Il ‘teatro operativo’ di questi UAV può variare da situazioni particolari come quelle di emergenza umanitaria, catastrofe naturale, conflitto o terrorismo, fino a quelle classiche di ricognizione e sorveglianza. “A tendere, un requisito distintivo per gli UAV di media o grande dimensione sarà quello di poter volare in spazi non segregati, come sopra le città o condividendo le rotte con gli aerei civili” conclude Salvetti. 

Requisito agevolmente raggiungibile da un motore che è il risultato di grandi investimenti in tecnologie e che concretamente promette maggior efficacia delle missioni, minori costi operativi e minori rischi per la vita umana.

Cover image is courtesy of Airbus and OCCAR ©

AUTHOR

Yari Bovalino