Statoreattore: differenze tra le versioni
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Lo '''statoreattore''', anche detto '''dinamogetto'''<ref>''Enciclopedia Garzanti Universale''. Garzanti, XVIII edizione, 1974.</ref> (termine ora in disuso), in [[lingua inglese|inglese]] ''ramjet'', è un [[motore a reazione]] e concettualmente il più semplice [[esoreattore]]. Lo statoreattore riduce la complessità del [[turbogetto]] semplice eliminando il [[compressore]] e, di conseguenza, la [[turbina]] che deve trascinarlo, grazie alla [[velocità]] stessa del [[velivolo]] la quale comprime l'aria entrante nella [[presa d'aria]]. Come conseguenza, lo statoreattore non è in grado di funzionare a punto fisso (cioè fermo rispetto all'aria) e ha cattive prestazioni a basse velocità a causa del basso rapporto di compressione ricavato dalla [[presa d'aria]].
== Storia ==
==Principio di funzionamento==▼
Il primo studio sullo statoreattore di cui si ha notizia fu condotto dallo scienziato francese [[René Lorin]] che pubblicò la sua teoria nel 1913.<ref name=Kay>{{Cita libro|titolo=German jet engines and gas turbine development 1930-1945|autore=Antony L. Kay|pp=238-243|editore=Airlife Publishing Ltd|anno=2002|ISBN= 1-84037-294-X|cid=Kay|lingua=inglese}}</ref> Nel 1915 l'inventore ungherese [[Albert Fonó]] propose all'[[esercito austro-ungarico]] un proiettile di artiglieria accoppiato a uno statoreattore. In questo modo il proiettile poteva essere sparato da un cannone a una velocità relativamente bassa e proseguire spinto dallo statoreattore aumentando così il raggio di azione.<ref>{{Cita pubblicazione | autore = Nagy Istvan Gyorgy | titolo = Albert Fono: A Pioneer of Jet Propulsion - International Astronautical Congress, 1977 | rivista = [[International Astronautical Federation|IAF]]/[[International Academy of Astronautics|IAA]] | data = | anno = 1977 | url = http://iaaweb.org/iaa/Studies/history.pdf | accesso = 29 novembre 2013 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20160303232806/http://iaaweb.org/iaa/Studies/history.pdf | dataarchivio = 3 marzo 2016 | urlmorto = sì }}</ref> Dopo la fine della [[prima guerra mondiale]], tornò sull'argomento depositando nel 1928 un brevetto per l'applicazione di uno statoreattore a un velivolo, così come il francese [[René Leduc]].<ref name=Kay/>
[[Immagine:Ramjet engine.jpg|thumb|left|250 px|Statoreattore]]▼
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 da generare un sistema di [[urto obliquo|urti obliqui]]. Nell'attraversamento di tali settori del motore la [[velocità]] del flusso 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 [[turbofan|motore turbofan]]. Risulta pertanto molto indicato per quelle applicazioni che richiedono un motore semplice e piccolo per raggiungere alte velocità.▼
In [[Germania nazista|Germania]] [[Hellmuth Walter]] incominciò a studiare modelli di statoreattori a partire dal 1934, ma solo dalla primavera del 1937 riuscì a ottenere l'interesse e il supporto dell'[[Reichsluftfahrtministerium|RLM]]. Durante la [[seconda guerra mondiale]] la [[Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft]] sviluppò e provò al banco diversi modelli di statoreattore (spesso accoppiati a [[endoreattore|motori a razzo]]) che, però, non raggiunsero la fase di produzione a causa della fine della guerra. Parallelamente, sotto la guida di [[Eugen Sänger]], furono provati a bassa velocità e installati su alcuni velivoli appositamente modificati alcuni modelli di statoreattore, ma anche questi non andarono oltre lo stadio di prototipo.<ref name=Kay/>
==Velocità di volo==▼
Anche in [[Unione Sovietica]], dopo la pubblicazione nel 1928 degli studi di [[Boris Sergeevič Stečkin]] nel campo della propulsione a reazione, furono costruiti diversi modelli di statoreattore che vennero provati su proiettili di artiglieria modificati. Tra il 1933 e il 1935 il gruppo di Yuri Pobedonostsev riuscì a raggiungere velocità di [[numero di Mach|Mach]] 2. Agli inizi della seconda guerra mondiale furono provati anche modelli con propulsione ibrida (razzo/statoreattore) e alcuni statoreattori a combustibile liquido installati a bordo di vari tipi di aeroplani da addestramento e caccia appositamente modificati il cui sviluppo venne però abbandonato quando la tecnologia del [[turbogetto|motore turbogetto]] si mostrò più matura.<ref>{{Cita pubblicazione|url=http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a302634.pdf|titolo=THE HYPERSONIC REVOLUTION, Volume II, From Scramjet to the National Aero-Space Plane|autore=Richard P. Hallion|editore=Aeronautical Systems Division Wright-Patterson Air Force Base|pp=VI-vi|lingua=inglese|anno=1987|id=ASC-TR-95-5010|accesso=2 dicembre 2013|dataarchivio=3 dicembre 2013|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20131203040355/http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a302634.pdf|urlmorto=sì}}</ref>
Lo statoreattore è inefficiente a velocità che vanno dai 500 km/h a velocità pari a [[numero di Mach|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 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.▼
Dopo la seconda guerra mondiale René Leduc continuò lo sviluppo del suo progetto che portò, il 21 aprile 1949, al volo del [[Leduc 0.10]], il primo velivolo spinto da uno statoreattore.
==Applicazioni==▼
[[Immagine:NASA Ramjet Missile GPN-2000-000347.jpg|thumb|150 px|Ramjet nel 1947]]▼
▲== Principio di funzionamento ==
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 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 Turboramjet) che funziona come un normale turbogetto alle velocità subsoniche e come statoreattore assistito da ventole a velocità supersoniche fino a Mach 6.▼
[[File:Ramjet operation - it.svg|thumb|Schema di funzionamento di uno statoreattore.]]
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.▼
▲Il principio di funzionamento dello statoreattore è lo stesso del motore a reazione tradizionale. L'aria esterna entra in una presa dinamica o [[presa d'aria]] e viene compressa e miscelata con il [[combustibile]], per passare poi nella [[camera di combustione]] e quindi venire espulsa dalla parte posteriore attraverso un [[ugello di scarico]], a velocità superiore a quella di entrata.<br />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
▲Lo statoreattore è costruito appositamente per sfruttare questo effetto di compressione attraverso una progettazione accurata della forma della presa d'aria. In pratica,
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 a 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 ''p''<sub>06</sub>/''p''<sub>u</sub> maggiore del rapporto ''p''<sub>06</sub>/''p''<sub>cr</sub> (con ''p''<sub>06</sub> si è indicata la pressione totale a valle della turbina) e avere un rendimento dell'ugello e una velocità di efflusso molto elevati.
L'elevata pressione in camera è dovuta alla elevata [[pressione dinamica]] dell'aria: questo motore infatti, non avendo il compressore, può funzionare solo se la velocità relativa fra aria e velivolo è elevata al punto da generare una notevole pressione dinamica.
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 a elevata efficienza permette di realizzare in camera di combustione una pressione pari quasi alla pressione di ristagno dell'aria entrante.
In uno statoreattore ideale la [[grandezze di ristagno|pressione di ristagno]] si mantiene costante e uguale a quella ambiente in tutto il motore.
▲== Velocità di volo ==
▲Lo statoreattore è
Il limite superiore di applicazione di questo tipo di propulsore è fissato all'incirca a Mach 6, più che dalla resistenza dei materiali alle elevate temperature (che si autolimitano in parte, grazie agli effetti di ionizzazione dell'aria che assorbono calore), dall'elevata temperatura dell'aria in ingresso nella camera di combustione, la quale, aumentando la velocità, è progressivamente aumentata e sempre meno soggetta a un aumento significativo ulteriore a effetto della combustione; quindi il getto è accelerato in proporzione in maniera sempre meno incisiva.
Il limite inferiore invece dipende in larga parte dalla progettazione aerodinamica della presa d'aria, la quale deve fornire l'adeguato rapporto di compressione.
La riprogettazione del motore con forme diverse, e a bocca dinamica diversamente conformata, immaginando però un utilizzo completamente ed esclusivamente in campo ipersonico, ha ovviato in parte agli effetti di riscaldamento. Tale motore pur analogo allo statoreattore convenzionale è detto [[Scramjet]], che si potrebbe definire statoreattore per campo ipersonico.
▲== Applicazioni ==
▲Gli statoreattori hanno trovato largo impiego quali motori per
Un'altra variante dello statoreattore puro è il [[Pratt & Whitney J58]], un [[autoturboreattore]] installato su [[SR-71 Blackbird]] (e sui vari prototipi). Questo tipo di motore è un turbogetto semplice circondato da uno statoreattore. I due motori funzionano a seconda della posizione delle valvole dei condotti di ammissione dell'aria.
▲Un altro motore sviluppato
== Note ==
<references/>
== Voci correlate ==
* [[Scramjet]]
== Altri progetti ==
{{Interprogetto|etichetta=statoreattore|wikt}}
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
{{Motori aeronautici}}
{{Controllo di autorità}}
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[[Categoria:Ingegneria aerospaziale]]
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