Gli uomini sono diventati la razza superiore sul pianeta terra dopo più di un milione di anni di evoluzione. Abbiamo conquistato l’acqua, la terra e l’aria e ora puntiamo ad andare oltre. Mentre ci sono una pletora di definizioni che potrebbero quantificare le conquiste dell’Homo sapiens, una sola che spicca è l’ingegneria, in particolare l’ingegneria aeronautica.
Per non parlare del pendolarismo e della convenienza, gli esseri umani hanno scatenato una guerra per i cieli che definisce quanto avanzata sia la tecnologia raggiunta per fornirci la sicurezza di volare a centinaia di metri da terra. Dalla nascita dell’aviazione, l’idea di un’imbarcazione abbastanza leggera per volare è cambiata radicalmente. Gli aeroplani di oggi possono resistere alle tempeste più forti della natura e un grande merito va ai motori con cui è alimentato.
All’inizio, vi diciamo che non siamo esperti dei progressi meccanici nel campo dell’aviazione. Ma faremo del nostro meglio per spiegare i tre tipi di motori più usati negli aerei dell’era moderna.
Motori a turbogetto. (Fonte immagine: Mech4Study)
Motori a turbogetto
Prima di entrare nei tecnicismi di un motore, ci sono tre componenti che devi conoscere – un compressore che pressurizza l’aria, una camera di combustione dove viene bruciato il carburante e una turbina che, a turno, aiuta a guidare il compressore. Un turbogetto di per sé è il tipo più elementare di motore a reazione. In tale configurazione, l’aria presa dall’apertura nella parte anteriore del motore viene compressa a circa 3-12 volte la sua pressione originale nel compressore. Quest’aria viene poi bruciata in combinazione con il carburante nella camera di combustione per aumentare la temperatura della miscela fluida a circa 600-700 gradi Celsius. L’aria calda risultante viene poi fatta passare attraverso una turbina che a sua volta alimenta il compressore.
Se la turbina e il compressore sono efficienti, la pressione che arriva alla turbina sarà quasi il doppio della pressione atmosferica e questo eccesso di pressione viene inviato all’ugello per produrre un flusso di gas ad alta velocità che produce la spinta. Oltre a questo, una spinta sostanziale può essere creata con l’aiuto di una seconda camera di combustione che è posizionata dopo la turbina e prima dell’ugello. Questo comporta un aumento della temperatura e di conseguenza un aumento di circa il 40% della spinta.
In poche parole, il turbogetto è un motore a reazione in cui i gas in espansione spingono contro la parte anteriore del motore. Il turbogetto aspira l’aria e la comprime o la spreme. Questi gas rimbalzano indietro e sparano fuori dalla parte posteriore dello scarico, spingendo l’aereo in avanti.
Motori a reazione turbo. (Fonte immagine: AviationStackExchange)
Motori a reazione turbo
Nel caso di un motore a reazione turbo, la turbina nella parte posteriore è fatta girare dai gas caldi e questo fa girare un albero che fa girare l’elica. Questo tipo di motore è più comune nei piccoli aerei di linea e negli aerei da trasporto.
Simile a un motore a turbogetto, anche un turboprop ha un compressore, una camera di combustione e una turbina. L’aria e il gas sono combinati per far funzionare la turbina che alimenta il compressore. Rispetto a un motore a turbogetto, un motore a turboelica ha una migliore efficienza di propulsione a velocità inferiori a 500 miglia all’ora.
I moderni motori a turboelica sono dotati di un’elica di diametro inferiore con un maggior numero di pale per un funzionamento efficiente a velocità più elevate. Per far fronte alle più alte velocità di volo, le pale sono fatte a forma di scimitarra con bordi d’attacco spazzati all’indietro sulle punte delle pale. Questo tipo di eliche è chiamato propulsori.
Motori a reazione turbofan. (Fonte immagine: Wikimedia)
Motori a reazione turbofan
A differenza di un turbogetto che aspira tutta l’aria all’interno del motore, un motore turbofan ha una grande ventola nella parte anteriore che aspira la maggior parte del flusso d’aria all’esterno del motore. Questo rende il motore più silenzioso e più spinta alle basse velocità. La maggior parte di tutti gli aerei di linea sono alimentati da questo motore.
Una piccola parte dell’aria entra nel motore e il resto passa attraverso un condensatore a bassa pressione. Quest’aria esce poi come getto freddo che viene poi mescolato con il gas-generatore per produrre un getto caldo. L’obiettivo di questo tipo di sistema di bypass è di aumentare la spinta senza aumentare il consumo di carburante. Si ottiene questo aumentando il flusso totale di massa d’aria e riducendo la velocità all’interno della stessa fornitura totale di energia.