Quando ti imbarchi su un volo di linea, potresti non passare molto tempo a pensare ai motori. Ma sono l’unica ragione per cui 700.000 libbre di alluminio e passeggeri possono sfrecciare nell’aria all’80% della velocità del suono. Quindi come funzionano? Diamo un’occhiata.
Le basi
I motori a getto, che sono anche chiamati turbine a gas, funzionano aspirando l’aria nella parte anteriore del motore utilizzando una ventola. Da lì, il motore comprime l’aria, ci mescola il carburante, accende la miscela di aria e carburante e la spara fuori dalla parte posteriore del motore, creando la spinta.
Questa è una spiegazione abbastanza basilare di come funziona, quindi diamo un’occhiata ad ogni sezione di un motore a reazione per vedere cosa succede realmente.
Parti di un motore a reazione
Ci sono 4 tipi principali di motori a turbina, ma per questo esempio, useremo il turbofan, che è il tipo più comune di motore a turbina che si trova oggi sui jet di linea.
La ventola
La prima parte del turbofan è la ventola. È anche la parte che puoi vedere quando guardi la parte anteriore di un jet.
La ventola, che quasi sempre è fatta di pale di titanio, aspira enormi quantità d’aria nel motore.
L’aria si muove attraverso due parti del motore. Una parte dell’aria è diretta nel nucleo del motore, dove avviene la combustione. Il resto dell’aria, chiamata “aria di bypass”, viene spostata all’esterno del nucleo del motore attraverso un condotto. Quest’aria di bypass crea una spinta supplementare, raffredda il motore e lo rende più silenzioso coprendo l’aria di scarico che esce dal motore. Nei moderni turbofan di oggi, l’aria di bypass produce la maggior parte della spinta di un motore.
Il compressore
Il compressore è situato nella prima parte del nucleo del motore. E, come probabilmente avrete indovinato, comprime l’aria.
Il compressore, che è chiamato “compressore a flusso assiale”, utilizza una serie di lame rotanti a forma di profilo d’aria per accelerare e comprimere l’aria. Si chiama flusso assiale, perché l’aria passa attraverso il motore in una direzione parallela all’albero del motore (al contrario del flusso centrifugo).
Quando l’aria si muove attraverso il compressore, ogni serie di lame è leggermente più piccola, aggiungendo più energia e compressione all’aria.
Tra ogni serie di lame del compressore ci sono lame a forma di lamina d’aria non in movimento chiamate “statori”. Questi statori (che sono anche chiamati palette), aumentano la pressione dell’aria convertendo l’energia di rotazione in pressione statica. Gli statori preparano anche l’aria per entrare nella successiva serie di pale rotanti. In altre parole, “raddrizzano” il flusso d’aria.
Quando sono combinati, una coppia di pale rotanti e fisse è chiamata stadio.
Il combustore
Il combustore è dove avviene il fuoco. Quando l’aria esce dal compressore ed entra nel combustore, si mescola con il combustibile e si accende.
Sembra semplice, ma in realtà è un processo molto complesso. Questo perché il combustore deve mantenere una combustione stabile della miscela carburante/aria, mentre l’aria si muove attraverso il combustore a una velocità estremamente elevata.
La cassa contiene tutte le parti del combustore, e al suo interno, il diffusore è la prima parte che lavora.
Il diffusore rallenta l’aria dal compressore, rendendone più facile l’accensione. La cupola e il mulinello aggiungono turbolenza all’aria in modo che possa mescolarsi più facilmente con il carburante. E l’iniettore di carburante, come probabilmente avete indovinato, spruzza il carburante nell’aria, creando una miscela carburante/aria che può essere accesa.
Da lì, il liner è dove avviene la combustione effettiva. Il rivestimento ha diversi ingressi, permettendo all’aria di entrare in più punti della zona di combustione.
L’ultima parte principale è l’accenditore, che è molto simile alle candele della vostra auto o di un aereo a pistoni. Una volta che l’accenditore accende il fuoco, questo si autoalimenta, e l’accenditore è spento (anche se è spesso usato come back-up in condizioni di maltempo e di ghiaccio).
La turbina
Una volta che l’aria si fa strada attraverso il combustore, scorre attraverso la turbina. La turbina è una serie di lame a forma di profilo d’aria che sono molto simili alle lame del compressore. Mentre l’aria calda e ad alta velocità scorre sulle pale della turbina, queste estraggono energia dall’aria, facendo girare la turbina in cerchio e facendo girare l’albero del motore a cui è collegata.
Questo è lo stesso albero a cui sono collegati la ventola e il compressore, quindi facendo girare la turbina, la ventola e il compressore sulla parte anteriore del motore continuano ad aspirare più aria che sarà presto mescolata al carburante e bruciata.
L’ugello
L’ultimo passo del processo avviene nell’ugello. L’ugello è essenzialmente il condotto di scarico del motore, ed è dove l’aria ad alta velocità spara fuori dal retro.
Questa è anche la parte dove entra in gioco la terza legge di Sir Isaac Newton: per ogni azione, c’è una reazione uguale e contraria. In parole povere, forzando l’aria fuori dalla parte posteriore del motore ad alta velocità, l’aereo viene spinto in avanti.
In alcuni motori, c’è anche un miscelatore nell’ugello di scarico. Questo semplicemente mescola parte dell’aria di bypass che scorre intorno al motore con l’aria calda e combusta, rendendo il motore più silenzioso.
Mettendo tutto insieme
I motori a reazione producono incredibili quantità di spinta aspirando l’aria, comprimendola, accendendola e scaricandola dal retro. E fanno tutto questo in un modo molto efficiente dal punto di vista del carburante.
Quindi la prossima volta che sali a bordo di un aereo di linea, che tu sia il pilota davanti o quello dietro, prenditi un secondo per ringraziare gli ingegneri che hanno reso possibile al tuo jet di sfrecciare nel cielo all’80% della velocità del suono.
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