Tunnel ipersonico ad alta entalpia
Al CNR-IENI di Milano è operativo un tunnel pulsato basato su un compressore rapido a pistone libero che permette la simulazione di condizioni di volo fino a Mach 7. L' impianto consente lo studio sperimentale della combustione in flussi supersonici e prove su modelli in scala ridotta di propulsori per velivoli ipersonici da crociera o lanciatori per la messa in orbita di satelliti.
Sono in programma serie di prove per lo sviluppo di camere di combustione per statoreattori a combustione sub- e supersonica e di post-combustori utilizzabili in sistemi propulsivi combinati basati su motori a razzo.
Il nuovo tunnel si colloca nel filone di ricerca finalizzato allo sviluppo di una nuova generazione di lanciatori per la messa in orbita di satelliti e/o velivoli con equipaggio a costi notevolmente ridotti rispetto a quelli attuali. Le orbite terrestri sono state fino ad oggi raggiunte con velivoli spinti da motori a razzo (endoreattori). I principali vantaggi di questi propulsori risiedono nella loro relativa semplicità e nel fatto che sono in grado di generare spinta a tutte le velocità, con o senza la presenza di atmosfera. Il maggiore svantaggio è che devono trasportare tutto l' ossidante necessario alla propulsione, con penalizzazione per il carico pagante. Da questo punto di vista sono quindi consigliabili sistemi propulsivi combinati, che si comportino come esoreattori durante il volo atmosferico, e come endoreattori nella parte finale della traiettoria di messa in orbita. Una soluzione promettente consiste nell' uso di endoreattori (ad esempio con H2/O2) durante la prima fase dell' accelerazione. All' aumentare della velocità viene catturata aria dall' atmosfera e mischiata allo scarico del motore (ricco di combustibile) per ottenere aumenti di spinta (post-combustione). Fuori dall' atmosfera, il motore tornerebbe ad operare come endoreattore puro. Questo schema di propulsione è noto come "Rocket Based Combined Cycles" (RBCC).
Il tunnel ipersonico del CNR-IENI-Milano è basato su un compressore rapido a pistone libero da 100 litri (6 m di lunghezza, 152 mm di diametro). La camera di prova è incorporata in un grande serbatoio a vuoto del volume di 22000 litri, ed è sufficientemente ampia da contenere modelli in scala ridotta di motori coi relativi sistemi di alimentazione e diagnostici. La caratterizzazione della sezione di prova è stata completata (profili di Mach, pressione e temperatura) per numeri di Mach da 3 a 7.
Sono attualmente in corso prove su un modello di propulsore basato su motore a razzo idrogeno/ossigeno nel quale si effettua la post-combustione dei prodotti di scarico ricchi di idrogeno. Ulteriori modelli, progettati in base ai risultati finora conseguiti, sono in avanzata fase costruttiva.
Per questo filone di ricerca è in atto da 5 anni una collaborazione con l' Università di Roma "La Sapienza", dipartimento di Meccanica e Aeronautica con finanziamenti dall' Agenzia Spaziale Italiana e dal Consiglio Nazionale delle Ricerche.