Girate l'X-29 sul dorso e le ali sembrano sbagliate. Non danneggiate, non piegate per riporle, solo indietro. Mentre ogni altro jet sulla rampa piega le ali all'indietro come una punta di freccia, l'X-29 le piega inoltrare, Le punte si protendono oltre le radici, come se l'aereo stesse volando verso il futuro trascinandosi dietro il proprio passato. È una delle forme più strane mai viste decollare da una pista della base aerea di Edwards.

Ed ecco la parte che dovrebbe farvi venire la pelle d'oca: senza un computer, quella forma non potrebbe volare. Affidato esclusivamente alle leggi della fisica, l'X-29 si sgretolerebbe in frazioni di secondo. L'unico motivo per cui è mai riuscito a volare è che tre computer di controllo del volo riscrivevano le leggi della sua stessa instabilità fino a quaranta volte al secondo, a una velocità che nessun essere umano potrebbe mai percepire, figuriamoci correggere.

Allora perché costruirle? Le ali a freccia inversa promettono vantaggi allettanti: agilità fulminea, comportamento docile a bassa velocità e controllo che si mantiene a lungo anche dopo che un normale caccia è andato in stallo e si è allontanato. Il problema è che tendono anche a torcersi violentemente. Per gran parte della storia dell'aviazione, questo compromesso si è rivelato un vicolo cieco. Poi sono arrivati i materiali compositi e il controllo di volo digitale, e la NASA, la DARPA e l'aeronautica militare statunitense hanno deciso di scoprire, una volta per tutte, se in quel vicolo cieco si nascondesse una via d'uscita.

Perché mai qualcuno dovrebbe puntare le ali nella direzione sbagliata?

Iniziate dal lato positivo, perché è davvero allettante. Su un'ala convenzionale a freccia, le fuoriuscite d'aria verso l'esterno verso le estremità quando l'aereo rallenta o si impenna. Le estremità vanno in stallo per prime, gli alettoni perdono la loro presa e l'aereo può abbassare un'ala o uscire dal volo controllato esattamente quando un pilota ha più bisogno di precisione. Un'ala a freccia inversa inverte questa geometria. Flussi d'aria verso l'interno, verso la radice dell'ala. Le estremità – e le superfici di controllo all'esterno – continuano a volare a lungo dopo che un'ala normale si è arresa.

In teoria, il vantaggio sarebbe un caccia che rimane agile e maneggevole anche ad angoli di attacco estremi, vira con maggiore agilità e si comporta meglio a bassa velocità. La NASA accarezzava l'idea da decenni; il suo predecessore, la NACA, aveva condotto studi in galleria del vento su ali a freccia inversa già nel 1931. La Germania arrivò persino a far volare un bombardiere a reazione con ali a freccia inversa durante la guerra, lo Junkers Ju 287.

Se funzionava così bene, perché il Ju 287 e tutti i progetti successivi fallirono? Una sola parola: torsione. Un'ala a freccia positiva tende a flettere il bordo d'attacco verso l'alto sotto carico, il che aumenta l'angolo di incidenza, che a sua volta aumenta il carico, e quindi la flessione aumenta ulteriormente. Questo meccanismo di retroazione si chiama divergenza aeroelastica e, ad alta velocità, può strappare un'ala in un batter d'occhio. Per contrastarlo con l'alluminio degli anni '40, bisognava costruire un'ala così pesante da vanificare ogni grammo di vantaggio. Quella fu la strada senza uscita, per quarant'anni.

L'ala che si rifiuta di torcersi

La porta nel vicolo cieco era un materiale, non una forma. Alla fine degli anni '70, i compositi grafite-epossidica erano sufficientemente maturi da permettere agli ingegneri di fare qualcosa che l'alluminio non aveva mai consentito: sartoria aeroelastica. Disponendo le fibre di carbonio con angolazioni accuratamente scelte, Grumman ha costruito un'ala che era felice di curva ma si rifiutò ostinatamente di intrecciare. La flessione è innocua; la torsione è ciò che uccide. Il rivestimento composito ha annullato silenziosamente la divergenza che aveva condannato ogni tentativo precedente, e lo ha fatto senza l'eccessivo peso aggiuntivo.

Nel 1977 la DARPA e l'Air Force Flight Dynamics Laboratory lanciarono un bando per la realizzazione di un aereo da ricerca per testare concretamente l'idea. La Grumman si aggiudicò il contratto nel dicembre del 1981: 1.000.400.870 milioni di dollari per due velivoli che sarebbero diventati i primi nuovi aerei della serie X in oltre un decennio. Montarono l'esotica ala in materiale composito molto indietro sulla fusoliera, aggiunsero delle alette canard ravvicinate nella parte anteriore per ripartire la portanza e controllare il beccheggio, e gli diedero un profilo alare supercritico sottile per facilitare il superamento della barriera del suono.

Il primo X-29 decollò da Edwards il 14 dicembre 1984, con il capo collaudatore della Grumman, Chuck Sewell, ai comandi. Quasi esattamente un anno dopo, il 13 dicembre 1985, divenne il primo aereo ad ala a freccia inversa a superare la velocità del suono in volo orizzontale. Quella forma impossibile stava ora superando la velocità del suono.

Un computer che vola quaranta volte al secondo

Ecco il problema che nessuno è riuscito a risolvere con la progettazione. Posizionando le alette canard nella parte anteriore e l'ala molto indietro, l'intero velivolo risultava estremamente instabile in beccheggio, molto più di un moderno caccia. Un aereo convenzionale, disturbato da una raffica di vento, tende a tornare in volo livellato da solo. L'X-29 fa l'opposto: qualsiasi disturbo si amplifica rapidamente. Se lasciato a se stesso, perderebbe il controllo in meno di un secondo.

La risposta era una fly-by-wire digitale a tripla ridondanza Sistema di controllo del volo. I sensori inviavano i dati di assetto e velocità dell'aereo a tre computer di bordo, che azionavano continuamente i canard, i flaperon e gli strake flap, emettendo fino a 40 comandi al secondo per mantenere in volo un velivolo che le leggi della fisica cercavano attivamente di far precipitare. Ciascuno dei tre computer digitali aveva un backup analogico. La ridondanza era intenzionale e totale: la NASA riteneva che il rischio di un guasto completo dei sistemi dell'X-29 non fosse maggiore del rischio di un guasto meccanico in un aereo convenzionale.

“X-29: Esperimento in volo” — Il documentario della NASA sul programma, con filmati di volo che mostrano l'ala a freccia in azione.

Ciò che i piloti scoprirono, una volta che si fidarono dei computer, fu straordinario. L'X-29 non solo sopravvisse alla sua instabilità, ma volò splendidamente. I piloti del progetto hanno segnalato un'eccellente risposta ai comandi fino a un angolo di attacco di 45 gradi, ben oltre il limite in cui un caccia comparabile avrebbe difficoltà, e il velivolo numero 2 ha mantenuto un controllo utilizzabile fino a un sorprendente angolo di 67 gradi. Ha fatto tutto questo senza flap sul bordo d'attacco e senza vettorizzazione della spinta: solo con quella strana ala, quei canard e un software che riscriveva le regole in tempo reale.

Allora perché non voliamo tutti all'indietro?

Tra il 1984 e il 1992, i due X-29 effettuarono 422 missioni di ricerca: 242 nella prima fase, 120 dedicate allo studio della manovrabilità ad alto angolo di incidenza nella seconda e le ultime 60 per testare il controllo sperimentale del flusso vorticoso fino all'estate del 1992. Il programma dimostrò in modo inequivocabile la questione principale: sì, un'ala a freccia positiva può funzionare e può offrire al pilota un controllo superbo ad angoli estremi. Le tecniche di ottimizzazione aeroelastica sperimentate sulla sua ala hanno poi influenzato la progettazione dei materiali compositi in tutto il settore.

Eppure non avete mai volato su un aereo di linea con alette a freccia in avanti, e nessuna forza aerea schiera un caccia con alette a freccia in avanti. Perché? In parte perché l'X-29 ha silenziosamente smentito uno dei suoi stessi punti di forza: non lo faceva non garantire la significativa riduzione della resistenza aerodinamica in crociera promessa dai primi studi. Eliminando questo vantaggio, ci si ritrova con un'ala che costa di più da costruire, richiede una struttura in composito esotico per evitare che si disintegri e offre una manovrabilità che gli ugelli a spinta vettoriale possono ora fornire su una cellula molto più economica e stabile.

La tempistica fu decisiva. Proprio mentre l'X-29 dimostrava cosa potesse fare l'agilità, il Pentagono si stava innamorando di qualcos'altro: la tecnologia stealth. Il futuro del combattimento aereo propendeva per l'invisibilità piuttosto che per la manovrabilità, e un'ala a freccia inversa, altamente rilevabile dai radar e strutturalmente complessa, era la risposta sbagliata al nuovo quesito. L'X-29 non fu un fallimento. Fu un esperimento superbamente eseguito che diede un verdetto chiaro: affascinante, ma non ne vale la pena.

Entrambi gli aerei sono sopravvissuti. L'X-29 n. 1 è esposto al National Museum of the United States Air Force di Dayton, Ohio; il n. 2 si trova al NASA Armstrong, dove un tempo volava. Basta guardarli da vicino per notare che le ali appaiono ancora storte: un promemoria del fatto che a volte la cosa più preziosa che un esperimento può dimostrare è proprio il motivo per cui un'idea apparentemente ovvia è stata abbandonata.

Fonti: scheda informativa sull'X-29 del NASA Armstrong (Dryden) Flight Research Center; Wikipedia; militaryfactory.com; CNN; New Atlas.