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Motori per aeromobili

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Quando i Fratelli Wright portarono in volo per la prima volta il loro Flyer, già da tempo si era consapevoli della possibilità dell'uomo di volare ... mancava solo il "motore" .. cioè un qualche mezzo che producesse la trazione necessaria a trascinare in volo un uomo con le ali.
Era solo questione di tempo, bisognava aspettare che fosse disponibile un motore con un rapporto potenza/peso tale da poter essere portato in volo.

La vera realizzazione dei Wright fu proprio questa: il primo motore in alluminio (invece che in ghisa), sostanzialmente non dissimile da altri utilizzati sulle auto, ma infinitamente più leggero.
Il primo motore a volare fu quindi un motore a ciclo otto, quattro cilindri in linea, per la prima volta realizzato in alluminio.
Il raffreddamento, in considerazione dei brevi periodi di funzionamento, era a liquido, ma senza la complicazione di pompe e radiatori, semplicemente c'era un serbatoio di acqua fresca che sostituiva quella che evaporava, consumandosi.
La trasmissione alle due eliche avveniva con semplici catene da bicicletta (i Wright costruivano biciclette).
LA successiva evoluzione dei velivoli passò necessariamente per la parallela evoluzione dei propulsori.
Oggi si utilizzano ancora, anche se per funzioni specifiche, in pratica quasi tutti i tipi di motori che nel tempo sono stati inventati.
I motori a pistoni equipaggiano i piccoli velivoli destinati alla scuola e al turismo o comunque ad attività per cui siano sufficienti piccole potenze.
Per potenze superiori a 800 hp si utilizzano motori a turbina, turbogetto o turboelica a secondo di quota e velocità alle quali sia destinato il velivolo.
Gli statoreattori e i pulsoreattori, antenati dei turbogetti, sono utilizzati aggi alle altissime velocità e sono paradossalmente, il "futuro" del motore aeronautico.

Il motore a pistoni

Il motore a pistoni, ciclo "Otto", utilizzato in aeronautica, non è particolarmente dissimile da quello utilizzato comunemente sui veicoli terrestri.
Anzi, a rigore, potremmo dire che è più semplice.
Sull'aereo non è necessario il cambio e anche tutta l'elettronica oggi montata sui motori automobilistici viene vista con diffidenza, data la ancor oggi troppo scarsa affidabilità.
Inoltre moti dei velivoli a pistoni oggi in circolazione sono velivoli vecchi, costruiti anche venti o trenta anni fa e, ovviamente, progettati ancora prima.
Dando per scontato quindi che tutti si sappia come funziona un motore a pistoni a quattro tempi (aspirazione, compressione, combustione e scarico), vediamo di analizzare quali sono le particolarità che distinguono un motore aeronautico da uno terrestre.Quando ci sediamo ai comandi di un velivolo scuola, la prima cosa che impariamo ad utilizzare e che nei motori terrestri manca è la "leva della miscela".
E' una leva di colore rosso che serve ad impoverire il titolo della miscela aria/benzina, in modo da adeguare la carburazione del motore alla densità dell'aria.
Sulle auto questo non c'è in quanto le auto, per lo più, non volano, e quindi operano a quote generalmente fisse e in condizioni di densità e pressione dell'aria pressoché costanti.
Sui veicoli terrestri la "carburazione", cioè la messa a punto della miscela aria/benzina, la fa il meccanico, in officina, intervenendo con un cacciavite sul carburatore.
Nelle auto moderne ad iniezione buona parte della regolazione è invece demandata alla centralina elettronica.
La regolazione della miscela è essenziale nei veicoli dotati di marmitta catalitica, in quanto il carburante incombusto rovinerebbe il catalizzatore.
Per questo sulle automobili è montata, nel gruppo di scarico, una sonda, detta "sonda lambda", che rileva la presenza di particelle di benzina incombuste.
Questo controllo serve nelle auto per ottimizzare la carburazione in funzione del regime del motore, e normalmente viene escluso automaticamente agli alti regimi, dove la carburazione è "di progetto" e non si vuole correre il rischio di impoverire la miscela causando il surriscaldamento del motore.

La centralina elettronica provvede poi a modificare il titolo della miscela riducendo l'afflusso di benzina agli iniettori sino a che i gas di scarico risultano "puliti".
Sugli aerei, spesso ancora a carburatore e comunque anche su quelli con gli iniettori, la "carburazione" viene modificata in quota a seconda della necessità dal pilota, intervenendo appunto sulla leva rossa.
Invece della presenza di carburante incombusto, sugli aerei si rileva la temperatura dei gas di scarico mediante uno strumento detto EGT (Exhaust Gas Temperature).
Il pilota agisce sulla leva della miscela in modo che la temperatura dei gas di scarico sia la massima possibile, il che vorrebbe dire che la combustione è ottenuta nel modo più efficiente, e quindi con la corretta miscela di aria/benzina.
A sinistra è rappresentato un comune EGT, che legge la temperatura dei gas di scarico una volta sola, a valle di tutti i cilindri.
A destra invece è un EGT che legge la temperatura dei gas in uscita da ciascun cilindro.
La conoscenza della temperatura dei gas di tutti i cilindri è utile in quanto, a causa delle diverse condizioni di raffreddamento dei cilindri, la corretta regolazione della miscela può essere diversa per ciascuno. Il pilota deve valutare una miscela che sia sicuramente NON POVERA su nessun cilindro, in quanto la benzina incombusta è un consumo inutile, ma contribuisce alla lubrificazione ed al raffreddamento del pistone, mentre una miscela "povera" rischia di "asciugare" troppo il cilindro e provocare surriscaldamento con conseguente usura prematura se non grippaggio dei pistoni e dei cilindri.
La regolazione della miscela viene fatta con il seguente criterio:
Il pilota diminuisce il titolo della miscela arretrando la leva, attende sino a che l'indicatore dell'EGT non si stabilizza.
Se la temperatura è aumentata opera una ulteriore diminuzione del titolo e così via, sino a quando non ottiene la massima temperatura possibile.
Ottenuta la migliore miscela il pilota riporta indietro la leva in modo da essere sicuro che la miscela non possa essere "povera" su nessun cilindro.
La regolazione della miscela si opera su tutti i velivoli, in genere quando si è in crociera a cominciare dai 4.000 ft di quota.
Su alcuni velivoli più semplici non dotati di EGT ci si regola con il contagiri e ad "orecchio".
Un altro comando che sulle auto non è presente è la regolazione del passo dell'elica.
Volendo man tenere un parallelo con le automobili, la variazione del passo dell'elica corrisponde al "cambio marcia" dell'auto.
Le pale dell'elica funzionano né più né meno come un'ala. Come un'ala producono portanza (che qui chiamiamo trazione perché rivolta nel senso del moto), e come un'ala hanno un loro angolo di incidenza.
Quando il velivolo è in decollo, a bassa velocità (V1), la risultante del vento relativo R1, composto dalla velocità dovuta alla rotazione della pala più quella di traslazione del velivolo comporta un certo angolo d'incidenza della pala.
In crociera, ad alta velocità (V2), la risultante R2 comporterebbe un angolo di incidenza diverso, addirittura negativo .. l'elica in questo caso girerebbe "a vuoto" senza produrre trazione, o addirittura frenerebbe.
Per evitare questo inconveniente che limiterebbe le prestazioni del velivolo, l'elica può essere costruita in modo da poterne variare il passo in volo.
Spostando la leva blu all'indietro il pilota cambia il passo dell'elica in modo che questo aumenti (configurazione di crociera).
Spostandola in avanti il passo dell'elica diminuisce (configurazione di decollo e salita)
All'aumento del passo dell'elica corrisponde un maggiore sforzo del motore e di conseguenza una diminuzione dei giri.
Diminuendo il passo il motore sforza meno e quindi i giri aumentano.
Spingendo in avanti la leva si apre la valvola che "scarica" il pistone posto nell'ogiva dell'elica.
In questo modo diminuisce l'incidenza delle pale
Tirando indietro la leva si apre la valvola che mette in collegamento il cilindro nell'ogiva con il circuito dell'olio in pressione. In questo modo aumenta la pressione sul pistone nell'ogiva che fa aumentare l'angolo di incidenza delle pale.
Allo scopo di mantenere costante il numero dei giri del motore senza dover continuamente intervenire sul comando, sull'impianto è montato un regolatore di Watt (sistema a compasso con molla e masse, all'aumentare del numero dei giri aumenta la forza centrifuga e le masse si allontanano, diminuendo il numero dei giri queste si avvicinano - il movimento è utilizzato per comandare un servomeccanismo)
A sinistra - se i giri del motore aumentano il regolatore di Watt si apre (aumenta la forza centrifuga sulle masse) e va ad aprire la valvola dell'olio sul circuito in pressione in modo da far aumentare il passo dell'elica.
Aumentando il passo aumenta anche la resistenza, ciò fa sforzare il motore e riduce il numero dei giri.
A destra - se i giri del motore diminuiscono il regolatore di Watt si chiude (diminuisce la forza centrifuga sulle masse) e va ad aprire la valvola dell'olio sul circuito di drenaggio in modo da far diminuire il passo dell'elica.
Diminuendo il passo diminuisce anche la resistenza, ciò fa sforzare meno il motore e aumenta il numero dei giri.

 

Uno dei rischi più frequenti in volo, specie in fase di atterraggio, è la possibilità di fare "ghiaccio al carburatore".
Cioè che nel condotto di aspirazione del carburatore si formi ghiaccio, diminuendo la sezione del condotto e quindi l'alimentazione del motore.
Questo può portare ad una riduzione della capacità di erogare potenza o addirittura allo spegnimento del motore.
Il ghiaccio nel carburatore si viene a formare in quanto l'umidità presente nell'aria condensa e quindi ghiaccia a contatto con il carburatore metallico freddo.
Su alcuni velivoli è installato un termometro che indica la temperatura del carburatore, ma non è una dotazione frequente.
Questo può avvenire in volo quando si entra in nube, dove l'acqua è già presente allo stato liquido o addirittura sotto forma di micro cristalli di ghiaccio in sospensione e quindi il condotto metallico del carburatore non fa altro che fungere da supporto e raccogliere il ghiaccio già esistente, oppure, in modo più subdolo, in aria limpida, se l'umidità relativa è tale che il vapore contenuto nell'aria a contatto con la parete fredda del carburatore condensa e poi ghiaccia.
In aria limpida il rischio è, paradossalmente, più alto in ambienti ad alta temperatura e forte umidità (ad esempio un paese tropicale) che non in condizioni di freddo intenso e aria relativamente secca.
Questo perché se stiamo scendendo da una quota elevata il nostro carburatore potrebbe essere tranquillamente a temperatura moto bassa (temperatura al suolo di 20°C vuol dire uno zero termico a 3500 metri di quota - se stiamo scendendo da una quota simile, niente di eccezionale, è facile che il nostro carburatore sia ancora freddo) e l'aria a 20°C sarà facilmente carica di umidità, mentre se, ad esempio, stiamo volando con una temperatura esterna sotto i 0°C (punto triplo dell'acqua) nell'aria non vi è vapore e quindi non vi è alcuna possibilità di condensa e ghiaccio.
Per ovviare a questo problema il pilota ha a disposizione un comando che gli permette di deviare l'aspirazione dell'aria, spostandola dal filtro che pesca all'esterno ad un circuito alternativo che passa in prossimità della marmitta e dei condotti di scarico, riscaldandosi.
L'aria prelevata da questo circuito è più calda e quindi più rarefatta (più povera d'ossigeno). Questo comporta una diminuzione della massima potenza erogabile, ma se c'è il rischio effettivo di far ghiaccio è consigliabile provvedere ad alimentare per un po' il carburatore con aria calda, sino a quando non si sarà presumibilmente riscaldato.
A questo punto si ritorna a prelevare l'aria dall'esterno (SEMPRE IN FINALE).
 


Motori turbocompressi

Come per le automobili, e qui a maggior ragione, è possibile comprimere l'aria prima di immetterla nella camera di combustione.
I motori "sovralimentati" per i veicoli terrestri forniscono prestazioni più elevate rispetto a quelli "aspirati", nel caso degli aerei invece si va a ricercare la possibilità di volare a quote più elevate.
Con l'aumentare della quota, infatti, diminuisce la densità dell'aria e di conseguenza anche l'ossigeno necessario a realizzare la combustione.
Questo comporta una ovvia diminuzione delle prestazioni del motore, che oltre una certa quota non è più in grado di erogare la potenza necessaria a mantener il volo.
Immettendo nei cilindri aria compressa, invece, il motore riesce ad erogare potenza sino a quote più elevate.
Alle basse quote la sovralimentazione produrrebbe comunque una potenza maggiore, ma è necessario porre attenzione a non spingere il motore oltre i suoi limiti, per evitare danni catastrofici come la rottura delle valvole.
In particolare si deve porre attenzione in fase di decollo, quando il motore viene spinto al massimo .. siccome la turbina posta nel circuito di scarico aumenta la sua efficacia all'aumentare della velocità, durante l'accelerazione al suolo il motore viene sovralimentato.
Il pilota deve fare attenzione ed intervenire eventualmente sulla manetta per evitare l' OVERBOOST, situazione segnalata da una apposita spia e cicalino acustico.
 
 

I motori a getto

I motori a reazione, o a getto, accelerano l'aria in direzione opposta al moto del velivolo, generando una spinta.
Sfruttano cioè il principio di azione e reazione, o se vogliamo, della conservazione della quantità di moto.
L'esperienza più semplice che possiamo fare per capire tale principio è gonfiare a fiato un palloncino e poi lasciarlo andare.
L'aria uscirà velocemente dal palloncino spingendolo a volare in direzione opposta.
La spinta generata dal motore, in accordo con il secondo principio della dinamica, è data dalla variazione della quantità di moto del fluido.

Dove m è la massa spostata e v la velocità con cui si sposta.
Invito a fare una prima semplice considerazione su questa formula: la massa del fluido in qualche modo "costa" (ad esempio in un motore a razzo è comunque roba che ci portiamo dietro), e quindi per far rendere al meglio il mio motore il mio scopo sarà quello di far uscire il fluido con la velocità più elevata possibile-
Notiamo che la pressione non entra da nessuna parte nella formula, e quindi sarà bene per quanto possibile trasformarla in velocità.

Concettualmente un motore a getto funziona raccogliendo aria dall'esterno, aumentandone la pressione e riducendone la velocità, scaldandola mediante una combustione che ne aumenta il volume, e successivamente espellendola in  modo da aumentarne il più possibile la velocità.
L'ideale è che il fluido in uscita sia a pressione la più bassa possibile (quella dell'aria esterna, che quindi cambia con l quota di volo) e velocità la più elevata possibile.


 

PRESA D'ARIA - Nella presa d'aria abbiamo già una prima compressione del flusso, generata dalla forma della presa.
Se il regime di volo è subsonico la presa è configurata a "divergente". La sezione del condotto aumenta e quindi come nella parte terminale di un tubo di Venturi diminuisce la velocità e aumenta la pressione.
Se il regime di volo è supersonico, invece, la presa dovrà essere conformata prima a "convergente", in modo da comprimere l'aria e diminuirne la velocità sino a m=1 e quindi. ora che il moto è diventato subsonico, nuovamente a "divergente", per far ulteriormente aumentare la pressione e diminuire la velocità.
La diminuzione della velocità a mach minore di uno (subsonico) è sempre necessaria per poter realizzare la combustione (tranne nei motori scramjet che vediamo dopo)

A valle della presa d'aria, come vedremo, il motore può presentare un canale di by-pass, che manda direttamente l'aria all'ugello di scarico, e una ventola (FAN), che contribuisce ad aumentarne il rendimento.
COMPRESSORE - Nella parte "fredda" del motore lo scopo è comprimere l'aria, in modo da ottenere il miglior rendimento nella combustione successiva.
Per questo, a valle della presa d'aria, troviamo un compressore che può essere assiale a più stadi o radiale (centrifugo).
I compressori centrifughi lavorano come la centrifuga di una lavatrice, comprimendo l'aria spingendola verso l'esterno, appunto per forza centrifuga.
Il limite di questi compressori è la grande sezione frontale e l'impossibilità di metterne diversi in serie, come invece è per i compressori assiali.
Spesso i compressori sono due, uno a bassa pressione ed uno successivo ad alta pressione, mossi da due assi concentrici differenziati, azionati a loro volta da due turbine (le vediamo dopo) differenti.

La struttura di un compressore assiale è piuttosto semplice: ogni "stadio" è composto da un rotore e uno statore. Sia rotore che statore sono composti da una serie di palette, lo statore (come dice il termine) sta fermo, mentre le palette del rotore vi spingono l'aria. Ad ogni stadio la compressione aumenta di un valore tra il 15 e il 20%.
Le palette sono realizzate in lega d'alluminio o. più recentemente, in kevlar.

CAMERA DI COMBUSTIONE - Il cuore del motore, di qualsiasi motore, è dove scaldiamo la miscela aria/carburante per aumentarne il volume.
Nella camera di combustione arriva l'aria dal compressore, ad alta pressione e bassa velocità. Qui avviene la combustione del carburante, che nei motori a getto è continua e non a "fasi" come nel motore a pistoni.

La camera di combustione è circondata da una "intercapedine" nella quale circola aria "fresca" che serve a mantenere la temperatura del liner a valori accettabili.
Il liner è realizzato con leghe metalliche resistenti ad alte temperature (leghe ad alto tenore di Nikel o Cobalto) e rivestita di materiale ceramico.

TURBINA - In uscita dalla camera di combustione è necessariamente installato l'organo che deve prelevare energia dal flusso d'aria per trasformarla in energia meccanica da applicare ad un albero di trasmissione che serve per far girare gli stadi del compressore, l'eventuale fan o l'elica nel caso di un velivolo turboelica.
La forma della turbina è simile a quella del compressore, però qui invece di fornire energia al fluido, la preleviamo.
La caratteristica peculiare della turbina è quella di operare a temperature elevatissime (dell'ordine del migliaio di °C), deve essere pertanto realizzata in materiali resistenti quali titanio o tungsteno.
Spesso le palette sono cave in modo da poter essere raffreddate con getti d'aria fresca spillata dal compressore prima della camera di combustione.
UGELLO DI SCARICO - E' finalmente la parte del motore che trasforma pressione e temperatura del gas in energia cinetica, fornendo la spinta.
Ad eccezione dei motori dove la maggior parte della potenza viene assorbita dalla turbina (ad esempio nei turboelica) l'ugello di scarico deve trasformare il moto subsonico dell'aria calda e ancora compressa in uscita dalla turbina in un moto supersonico.
Necessariamente sarà quindi conformato come un boccaglio di De Laval.
Per ottimizzarne la resa in diverse condizioni di velocità e quota, in molti velivoli l'ugello di scarico è realizzato a geometria variabile.
In alcuni aerei l'ugello di scarico può anche ruotare, modificando sensibilmente la direzione della spinta. E' il caso di aerei a decollo verticale come il Sea Harrier o il Lockheed Martin F-35 Lightning II o del Sukhoi Su-30MKI, dove il vettoramento della spinta è utilizzato alla ricerca del controllo anche ad incidenze superiori allo stallo.

            

Il cono terminale sarà più o meno grande in funzione della pressione esterna.
Questo perché il fluido deve uscire a pressione uguale o superiore a quella esterna.
A lato il cono di scarico di un motore dell'Ariane, destinato a funzionare nello spazio, a pressione esterna zero.

In alcuni motori a valle della turbina è prevista una ulteriore camera di combustione, il postbruciatore.
In questa camera il flusso d'aria viene ulteriormente scaldato, raggiungendo temperature elevatissime, possibili dal momento che adesso non c'è più alcun organo meccanico che potrebbe soffrirne.
In questo modo si raggiungono spinte elevatissime, anche se per poco tempo sia per evitare comunque l'usura dei componenti terminali (ugello di scarico), sia per l'elevato consumo di carburante.

Statoreattore (ramjet) e pulsoreattore

Lo STATOREATTORE (RAMJET in inglese) è concettualmente il sistema più semplice di propulsione.
Questo tipo di motore è privo di parti mobili e la fase di compressione viene completamente realizzata dalla presa d'aria, che fornisce quindi il fluido alla camera di combustione senza bisogno dello stadio compressore.
Non avendo il compressore questo tipo di propulsore non necessita nemmeno di turbina.

Il limite di questo motore è la necessità di una velocità di ingresso dell'aria diversa da zero, anzi, più è alta e meglio è.
Come concetto questi furono i primi motori a getto sviluppati già negli anni '30. Lo statoreattore fu utilizzato sperimentalmente anche sul velivolo X-15, volando sino a velocità di circa Mach 6, che è più o meno il limite massimo oltre il quale non è più possibile ridurre la velocità dell'aria al regime subsonico necessario per potere realizzare la combustione.
Oggi questo tipo di motore è utilizzato sui velivoli (per lo più sperimentali) destinati a volare ad altissime velocità.

Per risolvere il problema della partenza da fermo fu ideato un altro tipo di reattore, il PULSOREATTORE.
Questo motore è dotato di valvole a lamella sulla bocca di aspirazione e la combustione non è continua ma ad impulsi.
In questo modo l'aria calda non può uscire dall'aspirazione anche quando il velivolo è fermo.
Il problema di questo motore sono le valvole, che si usurano rapidamente limitandone la vita operativa a poche ore di funzionamento continuo.
In realtà è possibile realizzare un pulsoreattore senza valvole, con rendimenti però piuttosto bassi.


Fu con questi motori che vennero equipaggiate le V1, le bombe volanti che i tedeschi lanciarono contro l'Inghilterra verso la fine della II Guerra Mondiale.

Lo statoreattore o ramjet è utilizzato quale motore su missili o su velivoli sperimentali.
Il "Blackbird", SR-71, l'aereo supersonico usato dagli USA quale aereo spia durante gli ultimi anni della guerra fredda era equipaggiato con il motore a turbina Pratt & Whitney J58-1 che alle alte velocità (sopra Mach 2.5) attivava dei particolari bypass ed escludeva il compressore e la turbina, diventando a tutti gli effetti uno statoreattore.

Turbofan

Nel motore turbofan (in italiano si tradurrebbe "turboventola") a monte del compressore viene installata una ventola, di fatto un'elica intubata che aumenta notevolmente il flusso dell'aria.
Questa non passa tutta attraverso il compressore, la camera di combustione e la turbina, ma in gran parte viene inviata direttamente all'ugello di scarico, dove si miscela a quella che invece passa attraverso il motore a getto vero e proprio.
IL rapporto tra la massa d'aria che passa fuori dal turbogetto (quella semplicemente spinta dalla ventola) e quella che invece impegna tutto il ciclo termodinamico (compressore, combustione e turbina) si chiama RAPPORTO DI DILUIZIONE (in inglese By-Pass Ratio - BPR) ed è una caratteristica molto indicativa del tipo di motore turbofan.
La spinta viene generata sia dal flusso proveniente dal motore a getto, sia da quello ottenuto con la ventola, che si comporta né più né meno come un'elica intubata.
Rispetto al turbogetto semplice i motori turbofan hanno un maggior rendimento (rapporto spinta/consumo di carburante) e oggi praticamente tutti i motori a reazione adottati sono dei turbofan.
Nei velivoli di linea, destinati a velocità relativamente basse (comunque subsoniche) la ventola è di dimensioni notevoli (grande sezione frontale del motore, alto rapporto di diluizione), si ha un maggior rendimento ma una minore "spinta" specifica.
Il motore risulta anche relativamente silenzioso.
Nei velivoli militari destinati ad alte velocità invece la ventola ha dimensioni radiali poco maggiori a quelle del compressore, si ha un basso rapporto di diluizione ed una alta spinta specifica.

 

Turboelica

Nel motore turboelica tutta la spinta generata nella camera di combustione viene utilizzata dalla turbina e trasformata in energia meccanica con cui poi viene fatta girare la classica elica.
Il turboelica presenta i vantaggi del motore ad elica (maggiore rendimento, maggiore trazione alle basse velocità, migliori prestazioni in salita grazie alla possibilità di variare il passo dell'elica come visto nella prima parte) uniti ai vantaggi del motore a getto (rispetto al motore a pistoni è più leggero e più semplice, con rendimenti più elevati e la possibilità di generare maggiore potenza).
E' più silenzioso rispetto al motore a getto (il rumore è dovuto alla velocità del getto i uscita).
Rispetto al motore a getto però permette velocità e quote operative minori.
Normalmente le turbine che azionano il compressore e l'elica sono diverse, e tra l'asse del motore e quello dell'elica è necessario un ingranaggio riduttore (do 8:1 a 10:1).

Motori a razzo

Il motore a razzo, concettualmente, è esattamente il palloncino che svolazza sgonfiandosi quando lo liberiamo.
Nel motore a razzo tutto quello che butto fuori e che genera la spinta è a bordo del velivolo (il termine corretto è ENDOREATTORE, mentre tutti i motori che abbiamo visto finora sono ESOREATTORI).
Non ho bisogno di una presa d'aria e di un compressore e quindi nemmeno della turbina.
Il razzo è composto quindi dal serbatoio che contiene carburante e comburente (ad esempio idrogeno e ossigeno), da una camera di combustione e da un ugello di scarico.
Non avendo bisogno del comburente prelevato dall'esterno il razzo non subisce in pratica i limiti di quota che patiscono tutti gli altri motori cui serve prelevare ossigeno dall'esterno.
Non patisce neanche  limiti riguardo la velocità massima raggiungibile.
Il lato negativo è però la necessità di portarsi dietro il peso di carburante e comburente.

I motori a razzo sono quindi utilizzati o su dispositivi molto semplici destinati a volare per brevi periodi (ad esempio i missili aria-aria) o sui velivoli destinati ad operare nello spazio, dove non c'è aria che possa alimentare la combustione e che possa servire da "massa" da prelevare ed accelerare per generare la spinta.

Scramjet

Il motore SCRAMJET (Supersonic Combustion RAMJET) concettualmente è simile ad uno statoreattore, dove però la combustione accetta un fluido in regime supersonico.
Sono motori sperimentali destinati ad equipaggiare i futuri velivoli suborbitali.
Il motore scramjet è in grado di superare il limite di Mach 6 dei motori ramjet e dovrebbe consentire di raggiungere velocità sino a Mach 15.
Rispetto al motore ramjet non abbiamo la fase di compressione subsonica e di conseguenza anche l'espansione è tutta in regime supersonico.
O meglio, visto che proprio il limite di funzionamento dei motori ramjet di Mach 6 è ora accettato come il punto di transizione tra supersonico ed ipersonico, possiamo affermare che questo motore aspiri aria in regime ipersonico, la rallenti e comprima in supersonico e nuovamente la espella a velocità ipersonica.

 

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