Cavalcare le onde

Il Wave disc engine è un motore rotativo che sfrutta onde d’urto e di pressione per compiere il ciclo in canali radiali ricavati su un disco rotante. 

Pochi ricordano il Comprex, un compressore sviluppato a fine anni '70 dalla Brown Boveri che sfruttava le onde di pressione per sovralimentare un motore. Lo sperimentò la Ferrari sulla 126 C in F1 ed entrò in produzione con Mazda sulla 626 Diesel e in piccola serie sulla Opel Senator. Ebbi l'occasione di provare le vetture, che mostravano una coppia poderosa appena sopra il minimo e un funzionamento molto fluido. Ma l'accordo armonico del dispositivo con l'aspirazione era assai complesso e la nascente tecnologia turbo prese presto il sopravvento. Nessuna eco fino all'Impulse drum charger per uso motociclistico del 2016, rimasto però anch'esso lettera morta. 

Ora però un progetto americano riprende il concetto delle onde di pressione, lo somma alle onde d'urto e dà vita al Wave disc engine, un propulsore che invece dei tradizionali cilindri e valvole sfrutta la geometria di un disco sagomato per ottenere un ciclo Humprey, a metà tra quelli Otto e Diesel, tipici dei motori a pistoni e quello Brayton dei motori a turbina.
Il disco rotante ha canali radiali curvilinei nei quali l'aria o la miscela aria-combustibile entrano dal centro procedendo verso la periferia. La rotazione e la geometria fanno sì che il passaggio si apra e chiuda rispetto a luci fisse e che si generi una compressione dinamica a spese delle onde di pressione. L’accensione avviene poi grazie alle onde d'urto generate in condizioni di compressione  e temperatura elevate, i prodotti di combustione in espansione trasferiscono energia al disco e fuoriescono alla periferia del disco in corrispondenza delle luci di scarico. 

L’idea è stata sviluppata da un gruppo guidato da Norbert Müller alla Michigan State University in collaborazione con la Warsaw University of Technology e ha ricevuto finanziamenti pubblici (ora però terminati) per costruire un prototipo. I test sperimentali hanno mostrato funzionamento e produzione di potenza a scala ridotta (dell'ordine dei kilowatt), utili a validare i concetti di base ma ancora lontani dalla maturità industriale.
Ciononostante, l'elevata densità di potenza, la semplicità meccanica, la possibilità di funzionare con qualunque combustibile (ed elettivamente con l'idrogeno) e il potenziale ruolo come range extender per sistemi ibridi, alimentano l'interesse per il progetto.
Il funzionamento a punto fisso è infatti ideale per un motore che sfrutta unicamente fenomeni fluidodinamici, data la difficoltà di accordare la geometria del disco a differenti regimi.

Le stime sul rendimento si sono spinte a dichiarare possibile un valore fino al 60%, ma tali ottimistiche valutazioni non sono state confermate su veri e propri prototipi quanto risultano emerse da calcoli teorici. Principali ostacoli pratici sono inoltre il controllo stabile delle onde di combustione, che in quanto non stazionarie provocano rumore e vibrazioni, la difficoltà di realizzare scambi di fluido e tenute efficaci tra disco e carter a regimi elevati, la gestione termica e dei materiali sottoposti a picchi localizzati di temperatura e infine l'elevatissimo grado di precisione richiesto dalla lavorazione del disco, nettamente superiore a quelli in uso per i motori tradizionali.
Ma il progetto è la prova che la tecnologia non ha ancora raggiunto lo sfruttamento ottimale dei carburanti, la cui combustione potrebbe divenire totale e priva di sotto-composti dannosi.