Statoreattore: differenze tra le versioni

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Lo '''statoreattore''' (in inglese ''ramjet'') è un tipo di [[motore a getto]]. Lo statoreattore riduce la complessità del [[motore]] a reazione eliminando molte delle parti in movimento quali compressore e turbina. In particolare viene eliminato il [[compressore]] in quanto è la [[velocità]] stessa del [[velivolo]] a comprimere l'aria che entra nella [[presa d'aria]]. In questo modo diventano superflue le ventole del compressore e, di conseguenza, della turbina che deve trascinarlo.

Lo '''Statoreattore''', in inglese '''Ramjet''', è un tipo di [[motore a getto]] progettato da [[William Avery]].

Lo statoreattore riduce la complessità del [[motore]] a reazione eliminando molte delle parti in movimento. In particolare viene eliminato il [[compressore]] in quanto è la [[velocità]] stessa del [[velivolo]] a comprimere l'aria che entra nella [[presa d'aria]]. In questo modo diventano superflue le ventole del compressore.

==Principio di funzionamento==

[[Immagine:Ramjet operation.pngsvg|thumb|right|250px|Schema di funzionamento di uno statoreattore]]

Il principio di funzionamento dello statoreattore è lo stesso del motore a reazione tradizionale. L'aria aspirata dall'esternoesterna entra in una presa, dinamica o [[presa d'aria]] e viene compressa e miscelata con il [[carburantecombustibile]], passa poi nella [[camera di [[combustione]] e quindi viene espulsa dalla parte posteriore a velocità superiore di quella di entrata.

Quando l'aria entra in questo tipo di motore a reazione, anche se il velivolo procede a velocità [[supersonico|supersonica]], viene rallentata a velocità [[subsonico|subsonica]] a causa della particolare geometria dei condotti, conformati in modo tale daper generare un sistema di [[urtoonda obliquod'urto|urti obliqui]]. Nell'attraversamento di tali settori del motore la [[velocità]] del flusso diminuisce mentre aumenta la sua [[pressione]]. Si produce illa cosiddettocosiddetta ''Ramcompressione compression effect''dinamica. Ad alta velocità questo processo può essere molto efficiente e può comprimere abbastanza [[aria]], quindi sufficiente [[ossigeno]], per permettere una combustione efficace nel motore.

Lo statoreattore è costruito appositamente per sfruttare questo effetto di compressione attraverso una progettazione accurata della forma della presa d'aria. In pratica, non avendo organi mobili, questo tipo di motore può venireessere descritto come nulla più che un lungo tubo bena sezione progettatovariabile. Lo statoreattore non contiene grandi parti in movimento e pertanto è più leggero di un [[turbofan|motore turbofan]]. Risulta pertanto molto indicato per quelle applicazioni che richiedono un motore semplice e piccolo per raggiungere alte velocità.

Rispetto al [[turboreattore]], lo statoreattore ha eliminato la turbina e il compressore. Ciò permette di realizzare temperature di combustione più elevate e di conseguenza velocità di efflusso più elevate. L'eliminazione del compressore è resa possibile dal fatto che la pressione di ristagno all'uscita della presa d’aria è già ad un livello che permette una ottima sfruttabilità cinetica dell'energia. È possibile infatti utilizzare in tal caso un ugello supersonico essendo il rapporto di espansione <math>p06/pu</math> maggiore del rapporto <math>p06/pcr</math> e avere un rendimento dell'ugello e una velocità di efflusso molto elevati.

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Importante è il ruolo svolto dalla presa d'aria che ha il compito di "recuperare" l'energia cinetica posseduta dall'aria con la massima efficienza. Una presa d'aria ad elevata efficienza permette di realizzare in camera di combustione una pressione pari quasi alla pressione di ristagno dell'aria entrante.

In ununo ramjetstatoreattore ideale la [[grandezze di ristagno|pressione di ristagno]] si mantiene costante eed uguale a quella ambiente in tutto il motore.

==Velocità di volo==

[[Immagine:Ramjet engine.jpg|thumb|right|250px|Statoreattore]]

PerLo statoreattore è inefficiente a velocità subsoniche, infatti per poter entrare in funzione devonodeve essere spintispinto ad alte velocità. eGli statoreattori risultano quindi pocodifficilmente utilizzabili per le applicazioni generiche quali la motorizzazione di velivoli civili o militari. Per renderli utilizzabili su un ampio spettro di velocità come avviene per i motori a reazione oggi utilizzati[[turboventola]], cioè permettere loro di poter passare dallada bassavelocità allasubsonica altaa velocitàsupersonica e di venire utilizzati a quote basse così come a quelle alte, si rendono necessari molti interventi progettuali che comporterebbero la perdita dei vantaggi tipici di questa formula di motori. In pratica gli statoreattori funzionano megliosolamente allain specificaun piccolo intervallo attorno alla velocità e alla quota esatta per lale qualequali sono stati progettati. Nel volo supersonico gli statoreattori però superano sempre in prestazioni gli equivalenti motori turbogetto tradizionali mentre sono meno efficienti di questi nel volo alle basse velocità. Nei confronti dei [[motore a razzo|motori a razzo]] sono più efficienti di quest'questi ultimi per quello che riguarda il consumo di carburantecombustibile.

Lo statoreattore è inefficiente a velocità che vanno dai 500 km/h a velocità pari a [[numero di Mach|Mach]] 1.

Il limite inferiore è dato dal numero di Mach minimo per ottenere dopo il rallentamento nella presa d'aria, una pressione in camera di combustione sufficientemente elevata per ottenere un buon rendimento dell'ugello.

Il limite superiore è fissato, più che dalla resistenza dei materiali alle elevate temperature, dalla(grazie agli effetti di ionizzazione dell'aria che assorbono calore), dall'efficienza delle prese d’aria sempre più bassa all'aumentare del numero di Mach. Pertanto oltread Machelevati numeri 4.5di Mach non è più conveniente utilizzare questo tipo di motore.

Per poter entrare in funzione devono essere spinti ad alte velocità e risultano quindi poco utilizzabili per le applicazioni generiche quali la motorizzazione di velivoli civili o militari. Per renderli utilizzabili su un ampio spettro di velocità come avviene per i motori a reazione oggi utilizzati, cioè permettere loro di poter passare dalla bassa alla alta velocità e di venire utilizzati a quote basse così come a quelle alte, si rendono necessari molti interventi progettuali che comporterebbero la perdita dei vantaggi tipici di questa formula di motori. In pratica gli statoreattori funzionano meglio alla specifica velocità e alla quota esatta per la quale sono stati progettati. Nel volo supersonico gli statoreattori però superano sempre in prestazioni gli equivalenti motori turbogetto tradizionali mentre sono meno efficienti di questi nel volo alle basse velocità. Nei confronti dei [[motore a razzo|motori a razzo]] sono più efficienti di quest'ultimi per quello che riguarda il consumo di carburante.

Il limite superiore è fissato, più che dalla resistenza dei materiali alle elevate temperature, dalla efficienza delle prese d’aria sempre più bassa all'aumentare del numero di Mach. Pertanto oltre Mach 4.5 non è più conveniente utilizzare questo tipo di motore.

==Applicazioni==

[[Immagine:NASA Ramjet Missile GPN-2000-000347.jpg|thumb|250px|Ramjet nel 1947]]

Gli statoreattori hanno trovato largo impiego quali motori per i [[missile|missili]]. In questo caso vengono spinti alla velocità supersonica operativa da un motore a razzo o vengono trasportati a queste velocità da un altro velivolo, quasi sempre un caccia. Attualmente gli statoreattori sono stati rimpiazzati da piccoli motori turbofanturboventola o da motori a razzo. Una variante dello statoreattore è il [[motore a ciclo combinato]] che intende superare le limitazioni insite nello statoreattore puro. Un esempio di questo motore è rappresentato dal motore ATR (Air Turboramjet) che funziona come un normale turbogetto alle velocità subsoniche e come statoreattore assistito da ventole a velocità supersoniche fino a Mach 6.

Un altro motore sviluppato su questa linea di pensiero è il motore ATREX. Sviluppato in [[Giappone]] utilizza [[idrogeno]] liquido come carburante con una particolare configurazione a ventola singola. L'idrogeno liquido viene pompato attraverso uno [[scambiatore di calore]] posto nella presa d'aria. In questo modo avviene simultaneamente il raffreddamento dell'aria entrante e il riscaldamento dell'idrogeno. Il raffreddamento dell'aria è un fattore critico per raggiungere una efficienza ragionevole. L'idrogeno prosegue il suo cammino raggiungendo un secondo stadio dello scambiatore di calore. Questo è posto nella [[camera di combustione]] dove il carburante viene ulteriormente riscaldato e trasformato, nuovamente, in un [[gas]] ad altissima pressione. Il gas a questo punto viene fatto passare attraverso le estremità della ventola fornendo così l'energia che permette il movimento della ventola a velocità inelevata o subsonica. Dopo questo stadio il gas viene miscelato con l'aria e passa nella camera di combustione dove la miscela viene combusta.

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