Pratt & Whitney, società appartenente al gruppo RTX, ha completato una serie di prove dimostrative su una configurazione del turbojet TJ150 nella quale quasi il 60% del volume complessivo del motore è stato presentato il 20 luglio 2026 durante il Farnborough International Airshow.
La percentuale comunicata da Pratt & Whitney si riferisce al volume del motore e non al numero dei componenti, alla massa o al costo di produzione. La distinzione è importante: un singolo elemento di grandi dimensioni può rappresentare una quota rilevante del volume complessivo, mentre numerosi particolari di piccole dimensioni possono incidere in misura minore.
La configurazione collaudata comprende componenti statici e rotanti prodotti con tecnologie additive. Pratt & Whitney non si è quindi limitata a installare nel TJ150 staffe, condotti o parti secondarie, ma ha esteso l’impiego della produzione additiva a elementi sottoposti a temperature, velocità di rotazione e sollecitazioni meccaniche elevate.
Le prove avevano l’obiettivo di verificare il comportamento dei materiali in un ambiente operativo e la capacità dei componenti di rispettare i requisiti di durata previsti per le missioni del TJ150. Pratt & Whitney e RTX non hanno pubblicato le condizioni esatte del test, la durata delle accensioni, i valori di temperatura, il regime di rotazione, i consumi o le prestazioni misurate.
Dal collaudo di un componente alla verifica dell’intero motore
Il programma rappresenta il passaggio dalla qualificazione di singole parti alla valutazione di una configurazione nella quale una parte consistente del motore dipende dalla produzione additiva.
Nel giugno 2025, Pratt & Whitney aveva comunicato il completamento dei test su una ruota di turbina stampata in 3D per il TJ150. Secondo Pratt & Whitney, la ruota aveva funzionato alle velocità e alle temperature operative previste, raggiungendo la durata richiesta dal programma.
La prova della ruota di turbina aveva un valore tecnico specifico perché i componenti rotanti presentano difficoltà maggiori rispetto a molte strutture statiche. Una ruota di turbina deve mantenere equilibrio, precisione geometrica e resistenza meccanica mentre ruota a velocità elevate ed è attraversata da gas caldi.
Il test annunciato nel luglio 2026 amplia il campo di valutazione. Pratt & Whitney ha verificato insieme componenti statici e rotanti, osservando il loro comportamento all’interno del sistema propulsivo e non più soltanto come elementi isolati.
In un motore, infatti, le prestazioni di una parte dipendono anche dall’interazione con le altre. Differenze nelle dilatazioni termiche, nelle tolleranze, nella distribuzione delle temperature o nelle vibrazioni possono produrre effetti che non emergono durante una prova separata.
Che cos’è il turbojet TJ150 di Pratt & Whitney
Il TJ150 è un motore turbojet compatto progettato da Pratt & Whitney per sistemi a vita operativa limitata, come missili, esche aeree, piattaforme autonome e velivoli senza equipaggio.
Pratt & Whitney indica una spinta superiore a 150 libbre, corrispondenti a più di 667 newton. Una precedente scheda tecnica di Pratt & Whitney collocava il motore nella classe delle 170 libbre di spinta, pari a circa 756 newton, e indicava una durata operativa fino a due ore per alcune configurazioni.
L’architettura del TJ150 è basata su un singolo albero. Il motore utilizza un compressore a flusso misto monostadio, una camera di combustione anulare, una turbina radiale monostadio e un ugello convergente ad area fissa.
Il compressore aspira l’aria e ne aumenta la pressione. L’aria compressa entra nella camera di combustione, dove viene miscelata con il carburante. I gas prodotti dalla combustione attraversano la turbina, che fornisce l’energia necessaria a far funzionare il compressore, e vengono espulsi dall’ugello generando la spinta.
La configurazione ad albero singolo limita il numero dei sottosistemi e può facilitare la produzione di un motore destinato a missioni brevi. Ciò non significa che il TJ150 sia semplice da costruire: anche un turbojet compatto richiede tolleranze ristrette, materiali resistenti alle alte temperature e un controllo preciso delle parti rotanti.
Pratt & Whitney ha inoltre progettato il TJ150 per occupare una sezione frontale ridotta, caratteristica importante per l’integrazione in missili e piattaforme compatte. Il rapporto tra spinta e area frontale permette ai progettisti del veicolo di limitare il diametro della fusoliera senza rinunciare alle prestazioni propulsive richieste.
Oltre 50 componenti della sezione calda ridotti a pochi elementi
Uno dei risultati principali del programma riguarda la sezione calda del TJ150. Pratt & Whitney ha consolidato più di 50 componenti separati in un numero limitato di parti prodotte mediante additive manufacturing.
Pratt & Whitney utilizza il termine “unitization” per descrivere questo approccio. L’obiettivo non è riprodurre con una stampante 3D ogni componente progettato per i processi convenzionali, ma ridisegnare gruppi completi affinché possano essere costruiti come elementi integrati.
Con i processi tradizionali, un modulo può richiedere fusioni, lavorazioni meccaniche, saldature, brasature, guarnizioni, elementi di fissaggio e controlli intermedi. Ogni interfaccia deve essere progettata, prodotta e ispezionata.
La produzione additiva permette di integrare nello stesso pezzo condotti, flange, supporti, pareti, raccordi e passaggi interni. La riduzione del numero dei componenti può diminuire il numero delle operazioni di assemblaggio e dei punti nei quali potrebbero comparire perdite, disallineamenti o variazioni dimensionali.
Il consolidamento non elimina tutte le lavorazioni successive. Le superfici di accoppiamento, le sedi, i diametri di precisione e altre zone funzionali possono richiedere fresatura, rettifica o tornitura. I componenti possono inoltre essere sottoposti a trattamenti termici, rimozione dei supporti, pulizia e controlli non distruttivi.
Il vantaggio deve quindi essere misurato sull’intera catena produttiva. Il tempo risparmiato nell’assemblaggio deve essere confrontato con la durata della stampa, il trattamento termico, le lavorazioni di finitura, l’ispezione e l’eventuale scarto dei pezzi non conformi.
Il ruolo di Pratt & Whitney GATORWORKS e del centro di ricerca RTX
La riprogettazione del TJ150 è stata guidata da Pratt & Whitney GATORWORKS, l’organizzazione di Pratt & Whitney dedicata allo sviluppo rapido di soluzioni propulsive per il settore militare.
Pratt & Whitney GATORWORKS ha lavorato con i gruppi tecnici e produttivi di Pratt & Whitney e con l’RTX Technology Research Center. La collaborazione ha collegato progettazione, scienza dei materiali, simulazione, produzione e collaudo.
Pratt & Whitney ha dichiarato che una precedente versione riprogettata del motore era passata dalla definizione iniziale al test in otto mesi. Il periodo comprendeva il consolidamento di oltre 50 parti del modulo centrale in pochi componenti e la produzione interna dell’hardware necessario alle prove.
Il ciclo di otto mesi non deve essere interpretato come il tempo richiesto per avviare una produzione seriale completamente qualificata. Sviluppare e provare un dimostratore è diverso dal definire una linea capace di produrre quantità elevate con risultati ripetibili.
La produzione seriale richiede la qualificazione delle macchine, dei parametri, dei materiali, degli operatori, dei trattamenti termici e dei metodi di controllo. Ogni modifica rilevante può richiedere nuove verifiche.
Perché una ruota di turbina stampata in 3D è difficile da realizzare
La ruota di turbina del TJ150 deve convertire una parte dell’energia dei gas caldi in movimento rotatorio. Durante il funzionamento, il componente è sottoposto contemporaneamente a temperatura, pressione, forza centrifuga, vibrazioni e variazioni termiche.
Una minima variazione nella distribuzione della massa può generare uno squilibrio. Difetti interni, porosità, microfessure o zone non fuse possono ridurre la resistenza a fatica. Le tensioni residue generate durante la stampa possono deformare il pezzo quando viene rimosso dalla piattaforma o sottoposto al trattamento termico.
La struttura metallurgica di un componente additivo dipende dalla velocità con cui il materiale viene fuso e solidificato. Orientamento di costruzione, parametri energetici, atmosfera, caratteristiche della polvere e geometria possono modificare le proprietà locali.
Per una parte rotante è necessario controllare non soltanto la resistenza statica, ma anche la risposta a migliaia di cicli, l’eventuale propagazione delle cricche e il comportamento alle temperature operative.
Dopo la stampa possono essere necessari trattamenti termici per uniformare la microstruttura e ridurre le tensioni residue. Alcuni componenti metallici additivi vengono sottoposti a pressatura isostatica a caldo, processo che utilizza temperatura e pressione per ridurre la porosità interna.
Seguono le lavorazioni delle superfici funzionali, il bilanciamento e le ispezioni. A seconda della geometria, possono essere impiegati tomografia computerizzata, ultrasuoni, liquidi penetranti, controlli dimensionali e analisi metallografiche su campioni rappresentativi.
Pratt & Whitney e RTX non hanno indicato quali tecnologie, leghe e trattamenti siano stati utilizzati per la ruota di turbina e per gli altri componenti del TJ150. Non è quindi possibile attribuire al programma uno specifico processo di stampa metallica sulla base delle informazioni pubbliche disponibili.
Che cosa significa produrre quasi il 60% del motore in volume
Il dato del 60% mostra che Pratt & Whitney ha utilizzato la produzione additiva su una parte estesa dell’architettura del TJ150. Non dimostra però che il 60% dei componenti abbia raggiunto lo stesso livello di maturità industriale.
La percentuale non chiarisce nemmeno quale sia il contributo economico delle parti additive. Componenti voluminosi possono incidere molto sul dato geometrico ma rappresentare una quota diversa del costo complessivo.
Per valutare il risultato industriale sarebbero necessari ulteriori dati: ore di stampa per motore, numero di macchine richieste, consumo di polvere, rendimento del materiale, frequenza degli scarti, durata delle lavorazioni successive e costo delle ispezioni.
Un altro parametro è la produttività. Una parte può essere tecnicamente idonea ma richiedere un tempo di stampa incompatibile con le quantità richieste. Pratt & Whitney dovrà quindi bilanciare consolidamento, dimensioni dei componenti, numero di pezzi caricabili nella macchina e durata del ciclo.
La possibilità di utilizzare più fornitori dipenderà dalla capacità di Pratt & Whitney di trasferire e qualificare il processo su impianti differenti. Due macchine dello stesso modello possono presentare variazioni che devono essere misurate e controllate.
I vantaggi per un motore destinato a missioni brevi
Jill Albertelli, presidente della divisione Military Engines di Pratt & Whitney, ha spiegato che i motori spendibili come il TJ150 possono essere utilizzati per missioni della durata di minuti o ore.
Un motore con questa destinazione non deve necessariamente raggiungere le decine di migliaia di ore richieste a un propulsore aeronautico commerciale. Pratt & Whitney può quindi progettare il TJ150 intorno a una vita operativa definita, evitando caratteristiche che aumenterebbero costo e complessità senza offrire un beneficio per la missione prevista.
La durata limitata non riduce la necessità di affidabilità. Il motore deve avviarsi, raggiungere il regime richiesto e funzionare senza guasti per l’intero profilo di missione. La differenza consiste nel numero complessivo di cicli e di ore che deve sopportare.
In questo contesto, la produzione additiva può essere utilizzata per accorciare i tempi di sviluppo, ridurre il numero dei componenti e modificare il progetto senza realizzare nuovi stampi o attrezzature per ogni iterazione.
Le fusioni convenzionali richiedono modelli, anime, stampi, validazione del processo e una catena di fornitori specializzati. Queste attività possono essere efficienti quando i volumi sono stabili e molto elevati, ma possono rallentare l’introduzione di modifiche.
Con l’additive manufacturing, Pratt & Whitney può aggiornare il modello digitale e produrre una nuova configurazione dopo aver completato le verifiche necessarie. Il vantaggio è maggiore durante lo sviluppo e nella gestione di lotti caratterizzati da modifiche frequenti.
Produzione additiva e capacità della catena di fornitura
Pratt & Whitney presenta il programma TJ150 anche come uno strumento per aumentare la flessibilità della base industriale. La domanda di motori compatti per missili, sistemi autonomi ed effettori può richiedere incrementi produttivi in tempi contenuti.
Ridurre il numero delle parti significa gestire meno codici, meno fornitori e meno operazioni di assemblaggio. Può inoltre diminuire la dipendenza da fusioni speciali, utensili dedicati e attrezzature che richiedono lunghi tempi di preparazione.
La produzione additiva non rende però la catena di fornitura indipendente. Restano necessari polveri metalliche qualificate, macchine industriali, gas di processo, sistemi di trattamento termico, officine di finitura e apparecchiature per i controlli.
Anche la disponibilità del personale rappresenta un vincolo. Progettare un componente per la produzione additiva richiede competenze differenti rispetto alla semplice conversione di un disegno convenzionale. Servono specialisti in materiali, simulazione termica, supporti, deformazioni, post-processing e controllo qualità.
La scalabilità dipenderà quindi dalla possibilità di creare più celle produttive qualificate, mantenendo gli stessi parametri e gli stessi risultati su lotti differenti.
Il TJ150 nei programmi di Raytheon e Leidos Dynetics
Il TJ150 non è un motore sviluppato soltanto per attività sperimentali. Pratt & Whitney ha consegnato più di 2.700 esemplari della famiglia TJ150 a clienti internazionali.
Tra gli impieghi del motore rientra la famiglia MALD, Miniature Air-Launched Decoy, prodotta da Raytheon, società che come Pratt & Whitney appartiene al gruppo RTX. I sistemi MALD sono progettati per simulare la presenza di velivoli e influenzare il comportamento delle difese avversarie.
Pratt & Whitney fornisce inoltre il TJ150 a Leidos Dynetics per il missile da crociera compatto Black Arrow. Il sistema sviluppato da Leidos ha ricevuto dall’aeronautica militare statunitense la designazione AGM-190A.
Leidos ha progettato Black Arrow come piattaforma della classe delle 200 libbre, equivalente a circa 91 chilogrammi, adattabile a missioni differenti. Leidos ha condotto prove di separazione e un test di volo guidato da un velivolo AC-130J, verificando l’integrazione, la navigazione e il collegamento con il sistema di gestione della missione.
Nel marzo 2026, Pratt & Whitney ha annunciato un contratto successivo con Leidos Dynetics per la fornitura di motori TJ150 destinati all’AGM-190A. L’impiego della produzione additiva potrebbe consentire a Pratt & Whitney di aumentare la capacità produttiva qualora crescessero gli ordini del programma Leidos.
Le conoscenze del TJ150 trasferite alla famiglia Valox
Pratt & Whitney intende trasferire le conoscenze ottenute dal TJ150 ad altri programmi, compresa la famiglia di motori Valox.
Il Valox 1500 è stato sviluppato da Pratt & Whitney per piattaforme collaborative e semi-autonome. Il 21 luglio 2026, Pratt & Whitney ha comunicato il completamento di una verifica progettuale digitale del Valox 1500 e il passaggio verso le successive prove a terra.
La relazione tra i due programmi non significa che il Valox 1500 utilizzerà gli stessi componenti o la stessa percentuale di produzione additiva del TJ150. Le conoscenze trasferibili possono riguardare progettazione, consolidamento delle parti, simulazione, qualificazione dei materiali e organizzazione della produzione.
Pratt & Whitney può inoltre utilizzare i dati ottenuti dalle prove del TJ150 per migliorare i modelli che prevedono deformazioni, vita a fatica e comportamento termico dei componenti additivi.
La strategia di Pratt & Whitney oltre il TJ150
Pratt & Whitney utilizza la produzione additiva anche su motori di dimensioni e finalità differenti. L’azienda ha studiato componenti additivi per il motore militare F135, impiegato sul velivolo F-35, e ha prodotto parti destinate al supporto di motori meno recenti come il TF33.
Per il TF33, Pratt & Whitney ha ridisegnato e prodotto mediante additive manufacturing una staffa destinata al motore del bombardiere B-52H. Il progetto rispondeva alla difficoltà di reperire componenti la cui produzione convenzionale era stata interrotta o richiedeva la ricostruzione di costose attrezzature.
Pratt & Whitney ha applicato tecnologie additive anche alla riparazione di componenti dei motori commerciali GTF. In questo caso, Pratt & Whitney utilizza la Directed Energy Deposition per ripristinare determinate caratteristiche geometriche, riducendo il numero delle fasi rispetto al metodo di riparazione precedente.
Il TJ150 occupa una posizione diversa perché la produzione additiva non viene impiegata soltanto per una riparazione o per sostituire una singola parte difficile da reperire. Pratt & Whitney sta utilizzando il processo come elemento centrale nella progettazione dell’architettura del motore.
I dati che Pratt & Whitney e RTX non hanno pubblicato
L’annuncio di Pratt & Whitney e RTX non specifica il tipo di additive manufacturing utilizzato. Non sono state indicate le macchine, le leghe metalliche, lo spessore degli strati o i parametri di processo.
Pratt & Whitney e RTX non hanno comunicato quante parti additive siano presenti nel motore, quale sia il loro peso complessivo o quanto si sia ridotto il tempo di assemblaggio.
Non sono disponibili dati sul costo della configurazione additiva rispetto al TJ150 convenzionale. Mancano inoltre informazioni sul tasso di conformità, sul numero dei motori prodotti e sul tempo necessario per realizzare ciascuna unità.
Il completamento delle prove dimostrative non coincide necessariamente con l’avvio della produzione seriale della configurazione al 60%. Pratt & Whitney dovrà decidere quali componenti introdurre nelle versioni produttive, in quale ordine e con quali fornitori.
Un altro punto da verificare riguarda la manutenzione dei dati produttivi. Per ogni componente critico devono essere tracciati lotto della materia prima, macchina, parametri, orientamento, trattamento termico, lavorazioni e controlli.
I prossimi passaggi verso la produzione in serie
Il programma dovrà dimostrare che i risultati ottenuti durante le prove possono essere ripetuti su più motori e su più lotti produttivi.
Pratt & Whitney dovrà verificare la stabilità delle proprietà meccaniche e dimensionali, soprattutto nei componenti della sezione calda e nella ruota di turbina. Sarà necessario definire criteri di accettazione capaci di individuare difetti incompatibili con la missione del motore.
La qualificazione dovrà comprendere le macchine di stampa e l’intera catena di post-processing. Un componente correttamente stampato può perdere le proprietà previste se il trattamento termico, la finitura o la pulizia non vengono eseguiti entro parametri controllati.
Un ulteriore passaggio sarà la misurazione della capacità produttiva. Pratt & Whitney dovrà determinare quante unità possono essere costruite in un determinato periodo e quali fasi rappresentano i principali colli di bottiglia.
I dati economici dovranno includere non soltanto il costo della polvere e delle ore macchina, ma anche ammortamento degli impianti, personale, controlli, scarti e gestione dei materiali.
Un test che sposta l’attenzione sulla produzione del motore completo
Il risultato comunicato da Pratt & Whitney indica che l’additive manufacturing può essere applicato a una quota consistente di un turbojet compatto, comprendendo hardware statico e rotante.
L’aspetto più importante non è la sostituzione di una parte convenzionale con una copia stampata. Pratt & Whitney ha riprogettato moduli del TJ150, riducendo più di 50 componenti della sezione calda a pochi elementi integrati.
Questa impostazione può accorciare lo sviluppo, ridurre l’assemblaggio e ampliare le possibilità di produzione. La reale portata industriale dipenderà però dalla ripetibilità, dai costi, dalla velocità delle linee e dalla capacità di qualificare più impianti e fornitori.
Pratt & Whitney e RTX hanno dimostrato il funzionamento di una configurazione nella quale quasi il 60% del volume del TJ150 deriva dalla produzione additiva. I prossimi dati dovranno chiarire quanto di questa configurazione verrà trasferito alla produzione, con quali quantità e con quale vantaggio rispetto ai processi già utilizzati.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)