Nuovi motori per il B-52, è la volta buona(?), alcune analisi e considerazioni


Diego Garcia AFB | B 52 stratofortress, Strategic air command

Il Boeing B-52 Stratofortress o come soprannominato dagli equipaggi di volo “Buff” vola ormai da quasi 70 anni dai quali almeno gli ultimi 50 passati a discutere sulla sostituzione dei suoi otto motori.

La vicenda ha subito, nel corso degli anni, improvvise accelerazioni e tanto brusche frenate frutto del continuo ripensare di Washington.

B-52A con otto motori J57

Fin dai primi voli nel 1954 apparve evidente che malgrado fosse dotato di ben 8 motori J57 nelle calde giornate, a pieno carico, le prestazioni generali dell’aereo fossero abbastanza scarse.

Nel 1956 l’Air Research & Development Command (ARDC) richieste la possibilità di sostituire i “doppi” J57 (designazione militare del JT3C) con un singolo J57 con post-bruciatore per pilone. Il prototipo iniziò a volare tra novembre 1957 e agosto 1958 totalizzando oltre 140 ore di volo. Malgrado ci fossero evidenti miglioramenti la modifica non venne adottata.

Linea di assemblaggio B-52

Quando l’ultimo dei B-52 prodotti venne consegnato all’Air Force nell’ottobre del 1963 la versione -H impiegava i P&W TF33, ben più efficienti dei precedenti J57 ma non ancora “perfetti”.

JB-52E con un General Electric TF39

Nell’agosto 1971 USAF e Boeing considerarono l’installazione di motori turbofan ad alto rapporto di diluizione su tutti i B-52G ed -H.

Vennero proposti due differenti design per passa da otto a quattro motori: due accoppiati su due piloni oppure quattro motori su quattro piloni. Anche in questo caso non si ebbe alcun seguito.

Nel 1982 la Pratt & Whitney studiò la sostituitone degli otto motori TF33-P-3 da 17.000 lbf di spinta con quattro PW2000, gli stessi impiegati sui C-17 Globemaster III e Boeing 757. Lo studiò rimase sulla carta poiché il B-52 doveva essere pensionato secondo il Pentagono negli anni 90′ dai B-1 e dai B-2.

Rappresentazione artistica di un B-52 con RB-211

Nel 1996 Rolls-Royce e Boeing proposero all’Air Force di installare quattro motori RB-211 presi in leasing. Questa nuova accelerazione fu il risultato di incidente avvenuto a gennaio dello stesso anno ad un B-52H (60-0054): durante un normale volo i motori 2 e 3 persero improvvisamente potenza. Un pezzo del motore si staccò sfondando il tetto di una chiesa fortunatamente vuota. L’equipaggio riuscì comunque a far atterrare l’aereo.

Gli otto TF-33 producevano 136.000 lb di spinta mentre i quattro RB211 avrebbero prodotto 140.000 lb. Questo incremento permetteva di aumentare l’autonomia dell’aereo e ridurre con consumo di carburante. Il costo complessivo dell’operazione sarebbe stato di 2,56 miliardi di dollari per 71 velivoli (36 milioni di dollari ad aereo).

Una analisi interna dell’USAF del 1997 concluse che i risparmi calcolati, quasi cinque miliardi di dollari, non sarebbero stati recuperati ed anzi i costi d’operazione con gli RB211 sarebbero addirittura aumentati rispetto al mantenimento dei motori originali.

Un rapporto del Defense Science Board del 2003 ribaltò completamente quanto scritto dall’USAF ed anzi suggerì di rimotorizzare immediatamente i B-52. Secondo il DSB l’Air Force considerò il costo del carburante senza considerare le spese aggiuntive legati ai rifornimenti in volo. Da 1,20 dollari a gallone il costo reale era infatti di 17,50 dollari a gallone. Le conclusioni del comitato saranno condivise da uno studio indipendente finanziato dal Congresso.

Si giunge quindi ad un ennesimo nuovo studio USAF/Boeing: a fronte di una spesa di circa 5 miliardi di dollari si sarebbero avuti risparmi tra gli 11 ed i 15 miliardi e nel frattempo si sarebbe aumentato il raggio di combattimento del 22% triplicando il tempo di mantenimento in zona. I motori presi in considerazione erano o quattro RB211 o PW2000 oppure otto CFM56. Risultato? Niente nemmeno questa volta.

Ultimi sviluppi

Recentemente l’USAF ha fatto sapere che il B-52 arriverà almeno al 2040, quando saranno già stati radiati i B-1B ed i B-2, e quindi si è ritornati alla ribalta con la rimotorizzazione dei motori.

Il B-52H, come abbiamo detto, è attualmente motorizzato con otto motori turbogetto Pratt & Whitney TF-33-P-3/103 in grado di generare, cadauno, 17.000 lbf (76 kN) di spinta. La sua prima accensione è avvenuta nel 1958. E’ oppure è stato impiegato anche sui KC-135C/D (le altre versioni hanno ricevuto motori più moderni), E-3 Sentry, C-141 Starlifter, VC-137B/V Stratoliner e RB-57F Canberra. La versione civile invece ha trovato uso nel Boeing 707, Douglas DC-8 e Shanghai Y-10.

Costo di revisione completa di un motore TF33 del B-52H (linea blu)

Si tratta dunque di un motore datato, a basso rapporto di diluizione, inefficiente e dai costi di mantenimento in crescita costante tanto da diventare insostenibili nei prossimi anni.

Nel 2018 l’USAF ha lanciato il programma CERP (Commercial Engine Re-engining Program) per tentare, questa volta sul serio, di risolvere l’annosa questione. I motori candidati sono questa volta: General Electric Passport e CF34, P&W PW815 e Rolls-Royce F130.

New Life for the B-52 | Defense News: Aviation International News
Simulazione di un Rolls Royce F130 su un B-52H

La prima cosa da chiarire è che saranno sempre otto: i nuovi motori dovranno essere integrati il più possibile sfruttando la struttura esistente. Bisogna evitare di intervenire troppo in profondità altrimenti sarebbe necessario riprogettare i supporto dei motori, sistemi, etc con una conseguente esplosione dei costi e tutti i pericoli derivati da tale sviluppo.

I requisiti parlano di un consumo di carburante migliorato tra il 20% ed il 30%, un aumento dell’autonomia del 40%, una manutenzione più contenuta e l’adozione di sistemi di diagnostica on board di ultima generazione. Non ultimo la diminuzione delle emissioni inquinanti.

MotoreSpinta max (lbf)Rateo di duilizioneConsumo specifico
J57-P-111.400//
TF3317.000//
GE CF3420.3605.4:135K/0.80
GE Passport18.9005.8:147K/0.85
P&W PW81516.0115.5:1/
RR F13017.000//
Attualmente in uso

Il 30 aprile 2020 l’US Air Force ha pubblicato una Request of Proposals per 608 motori inclusi pezzi di ricambio e supporto. Il vincitore dovrebbe essere nominato nel maggio 2021.

Nuovi motori

Boeing eseguirà l’integrazione sui velivoli dei nuovi motori

La sostituzione dei motori richiederà la modifica del cockpit per l’implementazione della nuova strumentazione, l’aggiunta dell’Auxiliary Power Unit (APU), alcune modifiche strutturali e l’installazione di accessori (pompe idrauliche, generatori, etc) compatibili con i sottosistemi del Buff.

Cartuccia avviamento
Sistema dell’ “aria compressa” del B-52H; evidenziato il sistema di accensione e selezione tramite cartucce.

I motori attualmente in uso possono essere messi in moto tramite una unità esterna a terra (“carrellone”) che fornisce l’aria compressa necessaria per l’avviamento oppure mediante una cartuccia di avviamento da inserire fisicamente nel motore. Questa necessità, sempre meno presente sui nuovi aerei in quanto dotati di APU, rende obbligatorio dispiegare assieme ai B-52 questo supporto logistico che occupa circa 1/2 del carico di un C-17 Globemaster III. L’aggiunta dell’APU consentirebbe di incrementare la capacità “expeditionary” riducendo l’impatto logistico.

An Italian Air Force Boeing 767 tanker refuels an Edwards B-52 over California’s Mojave Desert on March 5, 2007. The tanker successfully extended its fifth generation, fly-by-wire air refueling boom and transferred fuel for the first time to another aircraft. (Photo by Jet Fabara)

L’aumento dell’autonomia, legato alla miglior efficienza dei motori, permette non solo di risparmiare miliardi di dollari ma anche di alleggerire l’impiego degli rifornitori in volo.

Missione di bombardamento da Diego Garcia a Kabul e Baghdad con B-52H “originale” e B-52H rimotorizzato senza rifornimento in volo – DSB

Secondo lo studio portato avanti dall’USAF nel 2003, con requisiti molto simili al programma CERP, un B-52H che decolla al suo peso massimo dalla strategica base di Diego Garcia, senza rifornimento in volo, non sarebbe in grado di arrivare fino a Kabul (linea rossa). Con la nuova motorizzazione (linea blu) lo Stratofortress non solo arriva a 4.630 km dalla base di partenza ma assicura quasi cinque ore di permanenza in zona d’operazioni.

Simulazione di attacco con missili CALCM (non più in uso dal 2019, sostituti dagli JASSM e LRSO in futuro) – DSB

La capacità strategica del B-52 sarebbe ulteriormente rinforzata. Quando dotato di missili da crociera JASSM o LRSO il Buff sarà in grado di colpire ogni punto del pianeta con un solo rifornimento in volo. La capacità di lancio standoff si rileva particolarmente importante nei moderni campi di battaglia dove le difese aeree nemiche si fanno sempre più estese e dure da penetrare sopratutto per aerei come il B-52.

Boeing B-52 Stratofortress | Maintenance personnel service a… | Flickr

I TF-33, essendo stati sviluppati negli anni 50′, non hanno tutta una serie di controlli elettronici utili per il controllo dell’usura e la conseguente gestione della flotta. I nuovi motori consentiranno di prevedere gli interventi di manutenzione e di seguire lo stato del motore durante il suo intero ciclo di vita. Questo porta indubbi vantaggi sul piano operativo ed un risparmio su quello economico.

Chi la spunterà?

General Electric ha una lunga tradizione nell’USAF di rimotorizzazione tra cui la sostituzione degli stessi TF33 nei KC-135 con gli F108 senza dimenticare altri progetti di modifica su U-2 e C-5. Entrambi i motori proposti sono più potenti ed efficienti rispetto agli originali e sono già in servizio in migliaia di esemplari in tutto il mondo. Da notare anche l’esperienza accumulata su altri programmi di bombardieri come B-1, B-2, B-58, B-47, B-36 e B-45.

Pratt & Whitney offre un turbofan leggermente inferiore in termini di spinta agli attuali facendo evidentemente leva sui bassi costi di gestione del PW815. Il motore in questione è installato sui Gulfstream G600.

F-130 durante recenti test

Rolls Royce eguaglia nella spinta gli attuali offrendo una migliore efficienza nei consumi. Il gruppo inglese ha investito molto nel programma tanto che se verrà scelto il suo motore costituirà ad Indianapolis una linea di assemblaggio da oltre 150 posti di lavoro. L’F-130 è giù in uso presso l’USAF sui C-37 e E-11 BACN.

Video

Video promozionale Boeing
Avvio tramite cartuccia

Note

  • Defense Science Board Task Force on B-52H Re-Engining
  • Boeing B-52 A Documentary History
  • New Power for an Old Soldier—Re-engining the B-52 Stratofortress By: Tony R. Landis

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