Statoreattore

Lo Statoreattore, in inglese Ramjet, è un tipo di motore a reazione 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.

Progetto

Il principio dello statoreattore è lo stesso del motore a reazione tradizionale. L'aria aspirata dall'esterno entra in una presa, viene compressa e miscelata con il carburante, 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 ogni motore a reazione, anche se il velivolo procede a velocità supersonica, viene rallentata a velocità subsonica. In questa fase la sua velocità diminuisce mentre aumenta la sua pressione. Si produce il cosiddetto "Ram compression effect". 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 il questo motore può venire descritto come nulla più che un lungo tubo ben progettato. Lo statoreattore non contiene grandi parti in movimento e pertanto è più leggero di un motore turbofan. Risulta pertanto molto indicato per quelle applicazioni che richiedono un motore semplice e piccolo per raggiungere alte velocità.

Velocità di volo

Lo statoreattore sono inefficienti a velocità che vanno dai 500 km/h a velocità pari a Mach 1. Per poter entrare in funzione devono essere spinti ad alte velocità. 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 dalle quote basse a quelle alte, si rendono necessari molti interventi progettuali che comporterebbero la perdita dei vantaggi 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 nel volo supersonico mentre sono meno efficienti di questi nel volo alle basse velocità. Nei confronti dei motori a razzo sono più efficienti di quest'ultimi per quello che riguarda il consumo di carburante.

Applicazioni

Gli statoreattori hanno trovato largo impiego quali motori per i 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 turbofan 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 Turbo Ramjet) che funziona come un normale turbogetto alle velocità subsoniche e come statoreattore assistito da ventole alle velocità inferiori a Mach 6. Un altro motore sviluppato su questa linea di pensiero è il motore ATREX. Sviluppato in Giappone utilizza idrogeno liquidi come carburante secondo 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 subsonica. Dopo il gas viene miscelato con l'aria e passa nella camera di combustione dove la miscela viene incendiata.