MFCU (Unità di Regolazione Principale Combustibile) del turbogetto J79-19 installato sul velivolo F-104

Il Main Fuel Control Unit esposto al Museo dell’Aeroporto Militare “Natale e Silvio Palli” di Cameri è un particolare del motore General Electric J79. Il MFCU privo del suo involucro esterno evidenzia tutta la sua complessità, fatta di innumerevoli condotti, valvole, pistoncini, molle, e sensori.

Il MFCU è un componente straordinario per l’epoca nella quale è stato progettato, appartiene di diritto assieme al motore J79, di cui ne permetteva il funzionamento, alla storia mondiale dell’Aeronautica. Entrambi hanno fornito un contributo determinante nella evoluzione dei motori a turbina a reazione.

Viste interne del MFCU serie 1307 del motore J79-19

Descrizione a carattere generale e sintetica del MFCU

L’unità provvedeva a fornire la corretta quantità di combustibile alla sezione del motore principale (sezione Dry) allo scopo di ottenere la spinta richiesta dal pilota in tutto l’inviluppo di volo del velivolo. La regolazione combustibile della sezione post-bruciatore era controllata da un altro regolatore al quale l’MFCU era collegato per varie funzioni.

Oltre alla posizione manetta voluta dal pilota la regolazione considerava le condizioni di pressione e temperatura dell’aria esterna al velivolo, variabili in funzione della quota e della velocità dello stesso, nonché della temperatura e pressione dell’aria ingresso e uscita compressore, giri motore, temperatura ingresso e uscita turbina.

Forniva il consenso all’accensione della sezione del post-bruciatore.

Altre funzioni importanti includevano il controllo della sezione dell’ugello di scarico, e il controllo della posizione angolare delle palette statoriche dei primi stadi del compressore. Assolveva anche ad altre numerose funzioni secondarie, ma funzionalmente importanti, del turbogetto.

Il MFCU provvedeva, inoltre, ad evitare il superamento dei vari limiti meccanici e termici delle varie parti rotanti e strutturali del motore al fine di preservarne l’integrità.

Per le varie regolazioni l’accessorio si avvaleva di meccanismi idro-meccanici, pneumatici ed elettrici di elevata accuratezza. Dalle prestazioni del MFCU dipendeva, pertanto, la corretta gestione del carburante e quindi del motore. Ecco perché si diceva che il MFCU fosse il cuore del motore General Electric J79.

Descrizione più specifica e tecnica del MFCU

Entrando più nello specifico, nella foto sotto riportata si possono apprezzare due viste del MFCU nella sua interezza con il relativo involucro esterno e quindi, nella configurazione in cui veniva installato sul motore J79.

Mentre nella figura sottostante viene riportato lo schema interno del MFCU.

La funzione principale dell’unità era, come detto, regolare la portata di combustibile per la combustione interna che avveniva nelle camere di combustione del motore. Il tutto avveniva attraverso una serie di azioni che si possono riassumere come segue:

1.   Intercettava la portata di combustibile al turbogetto quando la manetta motore posta in cabina (throttle) ed azionata da parte del pilota veniva portata su OFF.

2.   Stabiliva un limite di minima portata combustibile che consentisse l’effettuazione di decelerazioni alle alte quote.

3.   Stabiliva un limite di minima portata combustibile all’avviamento del motore.

4.   Stabiliva la regolazione della portata combustibile in accelerazione e decelerazione in modo da consentire illimitati spostamenti della manetta senza provocare stalli del compressore, spegnimenti di fiamma oppure eccessiva instabilità del regime motore.

5.   Manteneva i giri del motore (RPM) in accordo alla posizione della manetta posta in cabina (throttle) ed azionata da parte del pilota.

6.   Definiva il flusso minimo e massimo di carburante in accordo al rateo di richiesta delle prestazioni che doveva avere il motore.

7.   Limitava la pressione dell’aria di mandata dal compressore in funzione del flusso di carburante necessario. Di fatto limitava la pressione massima di mandata del compressore per poter limitare al massimo il flusso di carburante e quindi ridurre al minimo il consumo.

8.   Riduceva il limite massimo di velocità nell’intervallo di bassa temperatura dell’aria all’ingresso delle prese d’aria del motore. In presenza di un’aria di aspirazione molto fredda, il sistema di controllo riduceva le prestazioni per evitare danni ai componenti meccanici causati da sbalzi termici estremi o da una combustione non ottimale.

9.   Forniva un ripristino di invio carburante ad un flusso minimo e corretto, per un riavvio del motore ad alta quota quando richiesto dal pilota. (Procedura detta di windmilling quando a motore spento ad alta quota, mettendo il velivolo a picchiare, si permette al compressore di ricevere aria e di girare. A questo punto immettendo nuovamente carburante alle camere di combustione il motore può riavviarsi).

10. Reimpostava la velocità di rotazione minima in volo, in funzione della temperatura dell’aria all’ingresso del compressore. Questo permetteva di adeguare continuamente il regime minimo di rotazione del motore in volo (posizione della manetta pilota detta ad idle), alle varie quote per evitare lo spegnimento o il superamento dei limiti operativi al variare delle condizioni atmosferiche (altitudine, temperatura).

11. Riduceva la portata di combustibile al turbogetto in condizioni di alta pressione di mandata del compressore.

12. Controllava la posizione delle palette direttrici d’ingresso (Inlet Guide Vanes IGV) del compressore fornendo il combustibile di controllo per l’attuatore delle palette stesse. (il carburante, in questo caso ad alta pressione, tramite il MFCU serviva per l’azionamento degli attuatori che agivano sulle palette direttrici del compressore in modo da ottimizzare la compressione dell’aria da parte del compressore stesso in funzione del regime del turbogetto e della temperatura d’ingresso dell’aria all’ingresso del compressore).

13. Inviava al regolatore postbruciatore un segnale di inserimento/esclusione postbruciatore rappresentativo dei giri del turbogetto e della posizione della manetta (throttle).

14. Inviava combustibile alla pressione regolata di servocomando al regolatore ugello di scarico

15. Provvedeva a ritarare i giri turbogetto al massimo valore durante il volo a velocità superiori a Mach1,5.

Per effettuare tutte queste funzioni il MFCU, oltre a ricevere il carburante, doveva avere, tra i vari parametri disponibili, 4 parametri fondamentali ed indispensabili che erano:

–         la temperatura dell’aria all’ingresso del compressore.

–         la pressione di uscita dell’aria dal compressore.

–         la velocità di rotazione dell’albero motore.

–         la posizione della manetta motore (throttle) comandata dal pilota.

Tra le caratteristiche principali del MFCU vi erano:

1.   Pressione di mandata del carburante del regolatore tra 185 e i 900 PSI.

2.   Pressione del carburante all’interno del regolatore (pressione di riferimento) tra i 15 e i 125 PSI.

3.   Pressione del carburante all’ingresso del regolatore tra i 125 e i 1025 PSI.

4    Non era richiesta alcuna lubrificazione ai componenti del MFCU.

5.   Velocità massima dell’alberino di trascinamento 3968 giri/minuto ad un regime turbogetto di 7839 giri/minuto (105%).

6.   Senso di rotazione dell’alberino di comando: antiorario guardando dall’estremità dell’alberino

Come detto tra i parametri indispensabili per un corretto funzionamento del MFCU vi era la temperatura di ingresso dell’aria nel compressore. Il sensore era chiaramente posto all’esterno del MFCU e di seguito ne viene proposta una fotografia:

Rilevatore di temperatura aria all’ingresso del compressore

Si è detto inoltre che il MFCU Inviava al regolatore postbruciatore un segnale di inserimento/esclusione postbruciatore rappresentativo dei giri del turbogetto e della posizione della manetta (throttle). Di seguito una foto di un regolatore postbruciatore.

Regolatore combustibile postbruciatore

Informazioni sulla società Woodward Inc. nell’anno di donazione del Main Fuel Control Unit al Museo (2026).

Il Main Fuel Control Unit (serie 1307), era installato sui motori General Electric J79, che equipaggiavano i velivoli dell’Aeronautica Militare Italiana F-104 nelle varie versioni.

Il motore J79 non venne impiegato solo sull’F-104 Starfighter, ma anche sul B-58 Hustler, sull’F-4 Phantom II, sull’A-5 Vigilante, e sull’IAI Kfir. La sua produzione è durata più di 30 anni, con oltre 17.000 esemplari costruiti negli Stati Uniti e su licenza, in Belgio, Canada, Germania, Israele, Italia e Giappone.

Il Main Fuel Control Unit (MFCU) Serie 1307 non era però di produzione General Electric, bensì di progettazione e produzione della ditta Woodward Governor Company società americana con sede a Rockford in Illinois. Fondata da Amos Woodward nel lontano 1870, l’azienda iniziò realizzando i controlli di velocità per ruote idrauliche. Negli anni ’20 e ’30, Woodward iniziò a progettare comandi (governor) per motori diesel e altri motori alternativi e per turbine industriali. A partire dagli anni ’50 i governor Woodward furono utilizzati in modo particolare sui motori General Electric dei primi aerei a turbina. Con lo sviluppo dell’elettronica Woodward passò poi a progettare controlli elettronici, prima analogici e poi digitali.

Il MFCU (serie 1307) fu progettato negli anni ’50 e il primo esemplare si serie prodotto dalla ditta Woodward fu consegnato alla General Electric, per il motore J79, il 25 gennaio del 1957.

Nel 2011 la ditta ha cambiato nome da Woodward Governor Company a Woodward Incorporated.

Sempre nell’anno 2026 il sito della Società Woodward Inc. riportava:

“Woodward è un leader globale nella progettazione, produzione e assistenza di soluzioni di conversione e controllo dell’energia per apparecchiature aerospaziali e industriali. Il nostro scopo è progettare e fornire soluzioni di controllo energetico su cui i nostri partner fanno affidamento per un futuro pulito. I nostri innovativi sistemi di fluidi, combustione, elettricità, propulsione e controllo del movimento operano in alcuni degli ambienti più impegnativi al mondo, da aerei e centrali elettriche a marini, raffinerie, data center e miniere.”

Nello stesso anno, il 2026, la Woodward Inc., con sede centrale nella città di Fort Collins in Colorado (USA), contava circa 30 sedi nel mondo, una multinazionale con una presenza globale che copriva Nord America, Europa e Asia. Nell’anno 2024 aveva venduto articoli e prestazioni per un valore di 3,3 Miliardi di Dollari salito nel 2025 a 3,5 Miliardi di Dollari.

Per informazioni aggiornate fare riferimento al sito https://www.woodward.com o cliccando sul QR Code sottostante: