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WunderWaffen: il Silbervogel e gli altri Amerika Bomber

5 anni fa

14 minuti

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Continuiamo dopo tanto tempo con le WunderWaffen, stavolta con un progetto che non si realizzò: il SilberVogel di Eugen Sänger. Ne approfitteremo per una panoramica sul progetto Amerika Bomber

Come al solito, una piccola premessa: SilberVogel vuol dire letteralmente “uccello d’argento”.

 

 

Gli inizi

 

L’Ispiratore

Hermann OberthHermann Oberth nacque a Hermannstadt (you don’t say? :D) all’epoca in Austria-Ungheria, oggi Sibiu in Romania. Fin da ragazzino rimase folgorato dai romanzi di Jules Verne al punto di rileggerli fino ad impararli a memoria: a 14 anni costruì i suoi primi razzi e concepì il razzo multistadio, pur senza avere le risorse per realizzarlo.

Espose le sue teorie nel saggio Die Rakete zu den Planetenräumen (letteralmente “il razzo nello spazio planetario”) di 92 pagine, pubblicato privatamente nel 1923, dopo che la sua tesi in fisica a Gottinga (ovviamente sul volo dei razzi) venne respinta come “utopica”.

friedeGli stessi concetti vennero espansi nelle 429 pagine di Wege zur Raumschiffahrt (Vie verso il viaggio in nave spaziale), pubblicato nel 1928, che gli valsero anche la prima edizione del premio Rep-Hirsch della Società Astronomica Francese.

Nel 1929 lavorò come consulente scientifico per il film Frau im Mond (la donna nella luna) di Fritz Lang :D Progettò il modello del razzo principale presentato nel film, chiamato Friede (cioè “pace”) e fece pubblicità al film organizzando il lancio di uno dei suoi razzi prima della proiezione :D

 

 

Il Progettista

sanger_eugenEugen Sänger era nato a Přísečnice in Boemia, quando ancora si chiamava Preßnitz e faceva parte dell’Impero Austro-Ungarico. Studiava ingegneria civile a Graz e poi a Vienna, ma dopo aver letto saggio di Oberth e il romanzo von Kurd Laßwitz Auf zwei Planeten (su due pianeti) si dedicò all’aeronautica. Come per Oberth, la tesi di Sänger sul volo dei razzi venne respinta con la più leggera motivazione di “eccentrica” :D

Sänger si rassegnò a una tesi sulla travatura delle ali e si unì alla Verein fur Raumschiffahrt (VfR, Società per il viaggio in navi spaziali) fondata nel 1927 da appassionati che seguivano le idee di Oberth. Come tante altre società dell’epoca in Germania, i cui scopi non erano collegabili direttamente a materiale bellico, la VfR venne sfruttata dalla creatività nazista nella continua ricerca di armi non coinvolte dai trattati di pace della prima guerra mondiale: Sänger entrò nell’NSDAP nel 1932, e subito dopo nelle SS.

Nel 1933 pubblicò la tesi rigettata con il fantasioso titolo di Raketenflugtechnik (tecnica del volo a razzo) :D seguita poi da articoli sul volo a razzo nella rivista austriaca Flug (il volo). Nel 1936 il solito ReichsLuftfahrtMinisterium (RLM, Ministero dell’Aviazione del Reich), che all’epoca stava già facendo degli esperimenti segreti per un bombardiere strategico a lungo raggio, gli diede una cattedra a Braunschweig, costruendo anche un impianto per produrre ossigeno liquido e una postazione di test per motori a razzo che potevano sviluppare fino a 100 tonnellate di spinta.

Werner von Braun all’epoca si oppose strenuamente alla cattedra di Sänger, probabilmente per non vedere insidiata la sua predominanza nel campo dello studio dei razzi. Non si sa quanto ci fosse di gelosia e quanto di interesse per non dover dividere i finanziamenti del RFM :D

 

 

Il Generale

WeverI progetti di bombardieri a lungo raggio avevano uno sponsor importante: Walther Wever, ufficiale di lungo corso che aveva servito nell’Oberste HeeresLeitung (alto comando dell’esercito) durante la prima guerra mondiale e comandante del ReichsLuftfahrtMinisterium dal 1933, nonchè capo di stato maggiore della Luftwaffe dal primo marzo 1935, praticamente 3 giorni dopo la fondazione della stessa :D

300px-Dornier_Do_19_in_flight_c1938Wever aveva spinto per realizzare il progetto Ural Bomber, cioè un aereo in grado di raggiungere (e bombardare) gli Urali, con un bando del RLM che vide vincere il Dornier Do.19. Il primo volo avvenne il 28 ottobre 1936. Con 4 motori BMW 132 F, questi raggiungeva i 315km/h a pieno carico, e aveva una autonomia di 1.600 km con un carico utile di 1,6 tonnellate.

Viste le non brillanti performance e la morte di Wever in un incidente aereo pochi mesi prima del collaudo, i tre prototipi furono gli unici Do.19 ad essere costruiti.

 

Il Teorico

giuliodohuet5Wever era seguace delle idee espresse nel libro del 1921 il dominio dell’aria di Giulio Douhet, generale italiano che teorizzava l’aeronautica come terza arma accanto ad esercito e marina. All’epoca erano idee radicali che costarono a Douhet anche la perdita dei gradi e qualche condanna, ma si diffusero particolarmente presso Russi ed Americani prima della seconda guerra mondiale e per ironia della sorte presso gli Inglesi durante la stessa guerra :D

Douhet morì di infarto nel 1930, a 61 anni. Evidentemente il dominio dell’aria non portava molta fortuna :D

 

 

I Predecessori

Albert Speer, nelle sue memorie, diceva che Hitler era affascinato dall’idea di New York in fiamme già nel 1937. Nel 1938 il RLM iniziò i progetti per un bombardiere in grado di percorrere 5.800 chilometri (e altrettanti al ritorno) con un certo carico utile. L’inizio del progetto è di solito fatto coincidere con un discorso di Goring l’8 luglio, in cui lamentava

Mi mancano bombardieri in grado di volare fino a New York con un carico di 4 tonnellate e mezza. Sarei felici di averli, almeno zittirei l’arroganza di oltreoceano.

Tecnicamente per l’epoca era una impresa quasi impossibile: si trattava di portare a quella distanza (e ritorno) almeno 4 tonnellate di bombe (e il carburante, e l’equipaggi[ament]o) a una velocita’ di almeno 400 km/h [1]: per confronto il Junkers Ju.88, entrato in servizio nel 1936 come bombardiere veloce, poteva portare fino a 1,4 tonnellate di bombe a 430km/h a 4.500 metri per 2.400 km [2].

ju88All’epoca questi mezzi richiedevano inoltre molte risorse: solo per assemblare il già citato Junkers Ju.88 in una fabbrica appositamente costruita dalla Volkswagen con la migliore organizzazione dell’epoca ed attrezzature apposite servivano 1.400 ore, più quelle necessarie per ciascuno dei due motori JuMo 211. Per un progetto del genere erano stati presentati progetti con almeno quattro motori, tutti più potenti e quindi più complicati [3].

Heinkel_He_177A-02_in_flight_1942Il  successore di Wevel, Albert Kesselring, su suggerimento di Ernst Udet e Hans Jeschonnek concentrò gli sforzi della Luftwaffe sulla produzione di bombardieri per appoggio tattico alle manovre della Wermacht, lasciando la Luftwaffe senza aerei a lungo raggio fino al 1942, quando entrò in servizio lo Heinkel He.177 Greif (grifone), che nella variante 177B raggiungeva 560 km/h a 6.000 metri, con un raggio di azione di 1.600 km e un carico utile fino a 5,5 tonnellate su distanze piu’ brevi. Ne vennero costruiti più di mille esemplari, per lo più usati per ricognizione.

Flugzeug Junkers Ju 290 A-7Sempre nel 1942 raggiunse lo stadio di produzione lo Junkers Ju.290, che raggiungeva i 440 km/h a 6.000 metri, con un raggio di azione di 6.100 km e un carico utile di 3 tonnellate di bombe. Ne vennero prodotti 65, e nonostante vari problemi e necessità contingenti (molti andarono persi in Russia, ad esempio durante il trasporto feriti da Stalingrado), si progettò una variante esamotore, lo Ju.390, che volò la prima volta il 23 ottobre 1943. A 6.000 metri raggiungeva i 500 km/h e aveva un raggio di azione di 9.700 km, con un carico utile di almeno 3 tonnellate. Vari hanno speculato su viaggi di prova compiuti da almeno uno dei due prototipi, il Ju.390 V2, fino a Città del Capo o in Giappone, ma non ci sono fonti affidabili al riguardo.

me-264Oltre a quelli citati qui sopra, il solo serio candidato al titolo di Amerika Bomber fu in pratica il Messerschmitt Me.264, il cui prototipo volò il 23 dicembre 1942: portava 3 tonnellate di bombe a 350km/h e poteva arrivare a 15.000 km di distanza.  Ne vennero costruiti solo tre.

 

 

Alternative

Si pensò anche a una base intermedia nelle Azzorre, territorio portoghese allora sotto Salazar, vicino ai regimi dell’Asse.

Regiao_Autonoma_dos_Acores_in_Portugal_(complete).svg

Le Azzorre distano 3.000 km dal continente nordamericano e circa 2.000 dalla Germania: questo avrebbe ridotto di molto la distanza ed i tempi di viaggio, e con una base lì gli aerei non avrebbero dovuto portare le bombe dalla partenza, riducendo ulteriormente i tempi. I nazisti pensavano inoltre alla possibilità di costringere gli USA a dotarsi di forti difese antiaeree sul proprio territorio, in modo da ridurre i mezzi che stavano inviando alla Gran Bretagna in base all’accordo “Destroyers for Bases” del settembre 1940.

Salazar aveva già permesso a navi e sottomarini tedeschi di rifornirsi alle Azzorre, ma manteneva una stretta neutralità – che lo portò ad allearsi con la Gran Bretagna, concendendogli proprio le Azzorre come base atlantica nel 1943, e ad arrestare fascisti e nazisti sul suo territorio durante la Seconda Guerra Mondiale.

 

 

 

La Tecnica

 

Il Corpo Portante

Sänger aveva studiato il problema del corpo portante, ovvero un aeromobile che avesse il minimo indispensabile di superfici portanti – in pratica, tutta fusoliera.

Sicuramente i suoi studi furono facilitati dall’assistente che divenne poi sua moglie nel 1954: Irene Bredt, laureatasi nel 1936 con una tesi sulla produzione di raggi X dalle terre rare, e che alla sua morte nel 1983 aveva all’attivo 88 pubblicazioni su scienze naturali e culturali, l’unica donna tra i 100 fondatori della Accademia Internazionale di Astronautica nel 1960.

 

Hermann Oberth, Wernher von Braun, Eugen Sänger, Irene Sänger-Bredt, Prof. Sedov

Hermann Oberth, Wernher von Braun, Eugen Sänger, Irene Sänger-Bredt, Prof. Sedov

 

Al contrario di progetti cosiddetti “tuttala” come quelli dei fratelli Horten (ad esempio lo Ho.229, già trattato sulla Lega), che riduce al massimo la fusoliera per ottimizzare il volo a velocità subsoniche, un corpo portante è necessario soprattutto per astronavi al rientro dell’atmosfera, dove la resistenza dell’aria sulle ali potrebbe creare grossi problemi strutturali – ad esempio, lo Space Shuttle ha sempre avuto ali piuttosto corte e tozze rispetto alla fusoliera.

 

Il corpo portante ottimizza il volo a velocità supersonica e ipersonica, riducendo la superficie e il profilo di impatto. In cambio, crea problemi di controllo, strutturali e di gestione interna a causa delle restrizioni sul dominio di volo (flight envelope) che genera, cioè le strette combinazioni possibili di velocità di stallo, velocità di salita o discesa, ecc. prima di entrare in comportamenti non predicibili.

Il confine tra velocità supersonica ed ipersonica è tradizionalmente posto intorno a Mach 5, dove gli effetti non lineari dell’aria sul volo (ad esempio la ionizzazione) diventano importanti da considerare. In maniera più pratica, si definisce velocità ipersonica quella in cui gli statoreattori non producono più spinta netta.

 

KarteSänger concepì una rampa di lancio lunga 3km su cui una slitta mossa da motori a razzo avrebbe spinto il SilberVogel a 800 km/h per il decollo. Una volta in aria questi avrebbe dovuto accendere i propri motori e raggiungere i 145.000 metri, a una velocità intorno ai 5.000 km/h. Da lì sarebbe dovuto planare, e raggiungendo strati più densi la superficie portante gli avrebbe dovuto permettere di rimbalzare di nuovo verso strati più alti, e così via più volte.

Ovviamente, ad ogni rimbalzo l’attrito avrebbe ridotto la quota raggiunta successivamente e la distanza percorsa, ma sarebbe stato comunque in grado secondo i calcoli di portare 4 tonnellate di bombe all’altezza di New York e proseguire verso il Pacifico, dove sarebbe rientrato nell’atmosfera e atterrato nella vasta area all’epoca sotto controllo giapponese, percorrendo complessivamente da 19.000 a 24.000 km.

 

 

I Motori

Sänger aveva specifica esperienza di statoreattori, che aveva sperimentato sin dal 1936. Lo statoreattore è un tipo di esoreattore particolarmente semplice: l’aria viene aspirata e si comprime per la stessa velocità dell’aeromobile, rendendo non necessaria la turbina e quindi riducendo il peso da dover trasportare.

Inoltre il SilberVogel avrebbe potuto aspirare e comprimere sufficientemente l’aria per far gli statoreattori a ogni discesa nella stratosfera per il rimbalzo: un ulteriore vantaggio rispetto ai progetti di Von Braun, che prevedevano oggetti da lanciare oltre l’atmosfera e dovevano quindi portarsi l’ossigeno per far funzionare i propulsori :D

Uno statoreattore non ha parti in movimento e si può regolare modellando il flusso d’aria in entrata, di solito grazie ad una ogiva, o la quantità o miscela di carburante iniettato.

Ha cattive prestazioni a basse velocità perché in quei casi si riduce il rapporto di compressione dell’aria. Per lo stesso motivo non si può usare a punto fisso, cioè non si può usare per far partire un velivolo.

Opera al meglio intorno a Mach 3 (variabile in base all’altezza), e può raggiungere Mach 6, dove però è meno efficiente perchè l’aria viene compressa e quindi riscaldata ad una temperatura simile a quella di combustione, riducendo la spinta raggiunta dalla stessa.

 

 

 

 

I Problemi

La passione di Sänger gli fece sviscerare tutti i dettagli in una relazione di oltre 900 pagine, presentata al RLM il 3 dicembre 1941. Troppo complessa e lunga, venne scartata: Sänger dovette dedicarsi a progetti più modesti, riguardanti caccia intercettori mossi da statoreattori. Il professor Walter Gregorii gli fece riscrivere la relazione in una maniera più “digeribile” e il progetto venne riattivato nel 1944.

Sänger sperimentò statoreattori di dimensioni ragguardevoli, fino a 1 metro di diametro. I test (su modelli più piccoli) vennero effettuati in volo su un Dornier 17Z modificato per l’occasione, ma avevano bisogno di carburante ad alto numero di ottani e durante la guerra questo venne sostituito con polvere di carbone pressato, che non ottenne gli stessi risultati (you don’t say?).

Per il SilberVogel, Sänger propose di usare il carburante come raffreddamento per ridurre uno dei problemi posti dalle alte temperature, facendolo circolare intorno all’ugello prima di bruciarlo.

Dopo la guerra, una revisione dei calcoli riguardo il progetto del SilberVogel evidenziò un errore di calcolo.

Dopo la guerra, una revisione dei calcoli riguardo il progetto del SilberVogel evidenziò un errore di calcolo: venne fuori che il calore prodotto durante il rientro nell’atmosfera sarebbe stato molto più alto del previsto, e avrebbe distrutto l’aeromobile. Si sarebbe potuto ovviare aumentando lo scudo termico, ma questo avrebbe di molto ridotto la capacità di carico del SilberVogel stesso.

 

 

 

La Conclusione

Gli esperimenti non ebbero esito, ma la propaganda tedesca sull’Antipodenferngleiter (Aliante a lungo raggio antipodale, cioè in grado di fare il giro del mondo) e la collaborazione di Sänger con scenziati di chiara fama lo aiutò dopo la guerra.

Lavorò per il governo francese nel campo dell’astronautica, fondando nel 1949 la Federation Astronatique. In questo periodo venne coinvolto in un fallito tentativo di rapimento da parte dell’NKVD russa, e prima ancora un tentativo di convincerlo a passare oltre la cortina di ferro da parte di Vassili Stalin (il figlio di Josef Vissarionovich).

Nel 1954 tornò in Germania lavorando a numerosi progetti astronautici prima in un istituto di ricerca a Stoccarda e poi per la Junckers. In questo periodo propose altre innovazioni come l’uso dei fotoni per la propulsione interplanetaria ed interstellare, precorrendo i concetti di propulsione laser e della vela solare.

Nel 1960 fece da consulente per la costruzione del missile balistico al-Zafir della Repubblica Araba Unita (RAU).

La RAU era un tentativo di iniziare uno Stato pan-arabo che comprendeva la Siria, l’Egitto e la Palestina (o perlomento, il territorio oggetto della guerra arabo-israeliana del 1948). Voluta soprattutto da Nasser, e nonostante l’appoggio della Lega Araba, la RAU durò solo dal 1958 al 1961.
I suoi studi influenzarono gli sviluppi successivi fino al progetto dello Space Shuttle.

Ancora oggi le sue innovazioni nel campo degli statoreattori sono considerate lo standard nel campo, e chiamate a volte design Sänger-Bredt.

 

 

Riferimenti

 

 

Note

[1] 5.800 km a 400km/h si percorrono in 14 ore e mezza, più il tempo per tornare. Eventualmente il ritorno sarebbe potuto essere pù veloce, avendo sganciato il carico e consumato circa metà carburante, ma anche aumentando del 50% la velocità l’equipaggio avrebbe dovuto volare per 22 ore come minimo. In più serve il tempo per decollare/atterrare, raggiungere la quota di servizio / scendere, bombardare, ecc. Quindi 400 km/h erano il minimo indispensabile.

[2] lo Ju.88 poteva portare anche 3 tonnellate di bombe usando dei piloni sulle ali ma, tra il peso e la resistenza aerodinamica aggiuntivi, servivano dei razzi per farlo staccare dal suolo :D

[3] In un motore a pistoni la complessità è praticamente crescente con il numero di cilindri e il loro assetto. Non a caso, come detto in articoli precedenti, un BMW801 radiale a doppia stella richiedeva 1.400 ore di lavoro per essere montato.

[4] quattro

 

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