MOTORI A TURBINA
PRESENTAZIONE DI MECCANICA
Davide Melek Classe 5Atl
XX/XX/20XX
INDICE ARGOMENTI
04.CAMERA DI COMBUSTIONE
02.PRESA D'ARIA
01.GENERALITà
03.COMPRESSORE
07.IMPIANTI ACCESSORI
06.UGELLO DI SCARICO
05.TURBINA
01
GENERALITà
DEL MOTORE A TURBINA
01. GENERALITà
GENERALITà DEI MOTORI A TURBINA
Il motore a turbina trova impiego in vari settori, come nelle centrali termoelttriche, nei trasporti terrestri e navali e nell'aviazione. Nonostante il calo di interesse nei trasporti terrestri, le turbine a gas sono ancora utilizzate per applicazioni specifiche come i turbocompressori nei motori Otto e Diesel. Grazie ai continui progressi nella metallurgia e nei sistemi di raffreddamento, si discute dei vantaggi delle turbine a gas negli impianti industriali e delle prospettive future, dove di prevede l'aumento dell'utilizzo delle turbine a gas nelle potenze intermedie.
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Nell'aviazione:
Nell'aviazione, la tendenza è verso l'uso delle turbine a gas a causa dell'aumento di velocità e quota di volo che richiedono maggior potenza.
01.1 GENERALITà
COMPONENTI E FUNZIONAMENTODEL MOTORE A TURBINA
In un motore a turbina, la presa d'aria aspira l'aria atmosferica, che viene compressa dal compressore per aumentare la pressione. L'aria compressa viene quindi inviata alla camera di combustione, dove viene miscelata con il carburante e accesa, generando gas ad alta pressione. Questi gas passano attraverso la turbina, facendola girare e alimentando il compressore. Infine, i gas di scarico ad alta velocità escono dall'ugello di scarico, generando la spinta che propelle l'aeromobile in avanti.
01.2 CICLO TERMODINAMICO
IL CICLO BRAYTON
Il ciclo Brayton è un ciclo termodinamico che descrive il funzionamento di un motore a turbina a gas, come ad esempio quelli utilizzati negli aerei o nelle centrali elettriche. Questo processo trasforma l'energia termica del combustibile in lavoro meccanico per produrre spinta. Le fasi del ciclo Brayton sono le seguenti:-Compressione isentorpica (1-2) -Iniezione e combustione (2-3) -Espansione Isentropica (3-4 ) -Raffredamento isobarico (4-1)
(1-2)
(4-1)
(3-4)
(2-3)
01.3 RENDIMENTO
IL RENDIMENTO E CIò CHE LO INFLUISCE
Il rendimento di un motore a turbina è una misura dell'efficienza con cui il motore converte l'energia disponibile in energia utile, come ad esempio il lavoro meccanico prodotto dall'albero motore o la spinta generata nei motori aeronautici. I rendimento del turbogetto sono di 3 tipi, e sono: -Rendimento termico -Rendimento propulsivo -Rendimento globale I fattori che influenzano il rendimento termico, il rendimento propulsivo e il rendimento globale di un sistema di propulsione possono variare a seconda del tipo specifico di sistema e delle sue condizioni operative.
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01.4 SPINTA
Azione - reazione
La spinta in un motore a turbina è la forza risultante dalla reazione alla espulsione dei gas di scarico ad alta velocità attraverso l'ugello di scarico. Questo principio è basato sulla terza legge di Newton, che afferma che ad ogni azione c'è una reazione uguale e opposta. Nei motori a turbina, l'azione è la fuoriuscita dei gas di scarico ad alta velocità dall'ugello, mentre la reazione è la spinta generata dal motore. La spinta specifica è un parametro importante soprattutto nel caso della propulsione aerospaziale.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La generazione della spinta avviene attraverso una serie di processi: -Compressione dell'aria -Combustione del carburante -Espansione attraverso la turbina -Uscita dei gas di scarico
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01.5 CONSUMO SPECIFICO
CHE COS'è?
Il consumo specifico, in relazione ai motori aeronautici come i turbogetti, si riferisce alla quantità di combustibile consumata per produrre una certa quantità di spinta o lavoro. È una misura dell'efficienza del motore nel convertire il combustibile in lavoro utile.
Il consumo specifico viene solitamente espresso in termini di peso di combustibile
consumato per unità di spinta, comunemente in libbre di combustibile per pound-force di
spinta (lb/lbf) o in kg di combustibile per Newton di spinta (kg/N).
-CS è il consumo specifico (in lb/lbf o kg/N),
-mf è il flusso di combustibile (in lb o kg) consumato durante il periodo di tempo considerato,
-F è la spinta (in lbf o N) generata dal motore durante lo stesso periodo di tempo
CS = mf/F
il consumo specifico può variare in base alle condizioni operative del motore, come la velocità, l'altitudine e il carico.
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02
LA PRESA D'ARIA
DEL MOTORE A TURBINA
02. PRESA D'ARIA
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La presa d'aria è fondamentale per convogliare aria al motore di un aeromobile, influenzando sia l'aerodinamica che le prestazioni del motore. Deve garantire un flusso uniforme e privo di turbolenze, evitare il surriscaldamento e assicurare un recupero dinamico ottimale. Anche piccole distorsioni nel suo design possono causare perdite di efficienza e difetti di funzionamento. È difficile trovare un equilibrio tra le diverse esigenze, come la riduzione della resistenza aerodinamica e la minimizzazione delle interferenze con altre parti dell'aeromobile.
PRESA D'ARIA SUPERSONICA
PRESA D'ARIA SUBSONICA
02.1. PRESA D'ARIA
LA FORMAZIONE DI GHIACCIO
La formazione di ghiaccio nella presa d'aria è un grave rischio durante il funzionamento del motore, specialmente a temperature prossime allo zero. L'aria aspirata viene accelerata nel compressore, causando una diminuzione di pressione e temperatura che può portare alla condensazione del vapore acqueo e, in condizioni sotto zero, alla formazione di ghiaccio sulle pareti interne della presa d'aria. Questo rischio è maggiore a basse velocità, bassi regimi del motore e temperature vicine allo zero. Il ghiaccio nella presa d'aria aumenta la resistenza dell'aria, il pericolo di stallo del compressore e il rischio di ingestione di blocchi di ghiaccio nel motore. Si cercano soluzioni preventive come il riscaldamento della presa d'aria con aria calda o sistemi elettrici.
RIVESTIMENTO ANTI-GHIACCIO
DRENAGGIO
RISCALDAMENTO
03
IL COMPRESSORE
DEL MOTORE A TURBINA
03. COMPRESSORE
differenze Compressore Centrifugo-assiale
Nei motori aeronautici, l'aria aspirata deve essere compressa prima della combustione, utilizzando principalmente due tipi di compressori: il compressore centrifugo e il compressore assiale. Entrambi sono mossi da un albero motore, a sua volta azionato da una turbina a gas, e sono composti da stadi formati da un rotore e uno statore. Il compressore centrifugo offre buoni rapporti di compressione e robustezza meccanica, ma ha un ingombro frontale maggiore rispetto al compressore assiale. Quest'ultimo è ampiamente utilizzato negli aerei civili e militari per la sua efficienza e compattezza. I compressori devono elaborare grandi volumi d'aria, aumentare la pressione statica, essere leggeri e flessibili, con parametri di funzionamento come il rapporto di compressione, la portata d'aria e il rendimento di compressione. I compressori centrifughi hanno rapporti di compressione di 4-5, portate di 20-25 kg/s e rendimenti di circa 0,75. I compressori assiali, invece, non hanno limiti di portata ma hanno limiti nel rapporto di compressione, con valori di circa 13 per stadio. Nei motori turbogetto militari si usano compressori assiali con pochi stadi, mentre nell'aviazione civile si utilizzano più stadi.
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03.1. COMPRESSORE
POMPAGGIO DEL COMPRESSORE
STALLO DEL COMPRESSORE
Il pompaggio del compressore è un fenomeno problematico nei motori aeronautici durante il funzionamento del compressore. Si verifica quando il flusso d'aria attraverso il compressore viene interrotto o ridotto, causando instabilità. Questo può accadere durante l'avviamento o l'accelerazione del motore, portando a danni al compressore e al motore stesso. Per prevenirlo, sono necessari sistemi di controllo della portata d'aria e valvole di sfiato automatiche.
Lo stallo del compressore è un fenomeno critico che si verifica principalmente nei compressori assiali dei motori aeronautici basati su turbine a gas. Si manifesta quando vi è una perdita di flusso d'aria attraverso il compressore a causa di un angolo di incidenza troppo elevato delle palette del compressore. Questo fenomeno porta a una diminuzione dell'efficienza del compressore e può causare gravi problemi al motore. Per prevenirlo, sono adottati accorgimenti costruttivi e sistemi di controllo della portata d'aria.
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LA CAMERA DI COMBUSTIONE
04
DEL MOTORE A TURBINA
04. CAMERA DI COMBUSTIONE
PRINCIPIO DI FUNZIONALITà
La camera di combustione è un elemento cruciale nei motori aeronautici a turbina a gas, dove avviene la trasformazione dell'energia chimica del combustibile in energia termica. Essenziale per il funzionamento del motore, la sua principale funzione è mescolare aria e combustibile e avviare la combustione per generare il fluido di lavoro necessario a muovere la turbina e produrre spinta propulsiva.
TIPI DI CAMERA DI COMBUSTIONE:
I moderni motori a reazione, in particolare queli dotati di compressore assiale, possono essere dotati in genere di due tipi diversi di camera di combustione: la camera a tubi e la camera anulare; entrambi i tipi devono essere progettati in modo tale da consentire che meno di un terzo dela quantità totale di aria che viene lavorata si misceli con il combustibile.
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2 TIPOLOGIE DIFFERENTI:
04.1. CAMERA DI COMBUSTIONE
- CAMERA DI COMBUSTIONE DI TIPO TUBOLARE
La camera a tubi multipli è una configurazione comune utilizzata nei motori aeronautici, caratterizzata da una serie di tubi di fiamma interconnessi tra loro e posizionati tra due carter circolari. Realizzati con materiali ad alta resistenza alle alte temperature e pressioni, questi tubi contengono gli iniettori di carburante e sono progettati con fori per il raffreddamento dell'aria esterna. Questo design permette di mantenere una distribuzione uniforme della temperatura dei gas all'ingresso della turbina, limitando i rischi di surriscaldamento in caso di malfunzionamenti degli iniettori.
- CAMERA DI COMBUSTIONE TI TIPO ANULARE
La camera di combustione di tipo anulare o integrale è una configurazione utilizzata principalmente nei motori aeronautici con compressore assiale ad alta potenza. Caratterizzata da due schermi concentrici attorno all'albero motore, questa struttura presenta numerosi fori per consentire l'ingresso dell'aria di raffreddamento senza contatto diretto con la fiamma. Sebbene richieda una manutenzione più frequente, offre un efficiente utilizzo dello spazio disponibile e una miscelazione ottimale tra aria e combustibile, garantendo un raffreddamento efficace dei gas di combustione.
04. INIETTORI
CHE FUNZIONAMENTO HANNO ?
Gli iniettori sono cruciali per l'introduzione del combustibile nella camera di combustione, dove deve essere nebulizzato per garantire una combustione efficiente. Costituiti da un ugello con uno o più fori, gli iniettori alimentati ad alta pressione nebulizzano il combustibile in microscopiche goccioline. Utilizzando due getti, uno centrale e uno secondario, l'iniettore regola la nebulizzazione del combustibile in base alle prestazioni richieste dal motore. Tuttavia, l'operatività degli iniettori può essere compromessa da deformazioni degli ugelli e occlusione dei getti da depositi carboniosi, causando problemi di combustione incompleta e riduzione delle prestazioni del motore.Nei motori aeronautici vengono utilizzati principalmente due tipi di iniettori:
-Iniettori ad aria comprimida -Iniettori ad aria ausiliaria
05
LA TURBINA
DEL MOTORE A TURBINA
05. TURBINA
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La turbina all'interno delle turbomacchine ha il compito di estrarre energia dai gas combusti e trasferirla agli altri componenti del motore. Nei motori a turbogetto, la turbina fornisce energia per muovere il compressore e parte della spinta propulsiva. Ogni stadio della turbina è composto da palette fisse, che dirigono i gas combusti, e palette rotanti, che trasformano l'energia cinetica dei gas in energia meccanica. Il numero di stadi della turbina dipende da vari fattori come la potenza, la velocità di rotazione e il design del motore. Nei motori moderni con rapporti di compressione elevati, è importante aumentare il numero di stadi per ottimizzare l'efficienza. La velocità delle palette influisce sulle perdite di pressione e sul rendimento complessivo della turbina, ma velocità più elevate comportano anche maggiori sollecitazioni meccaniche e peso aggiuntivo.
TURB. AD AZIONE
TURB. A REAZIONE
05.1. TURBINA
CARICHI TERMICI E MECCANICI
Sono diverse le limitazioni imposte dai carichi termici e meccanici nei motori aeronautici e si concentrano su tre tipi di carichi: centrifughi, flessionali e termici. Le tensioni da carichi centrifughi sono cruciali per il dimensionamento delle palette rotoriche e dei dischi. I carichi aerodinamici generano spesso carichi flessionali vibratori, che possono essere compensati con campanature appropriate sulle palete. I carichi termici sulle pale della turbina sono mitigati attraverso il raffreddamento interno. Tuttavia, i carichi centrifughi rappresentano la principale limitazione, determinando la velocità massima di rotazione del motore. Bisogna anche tenere conto dell'importanza del raffreddamento interno delle pale della turbina per proteggerle dall'erosione e dalla bruciatura causate dalle elevate temperature dei gas. L'aria utilizzata per il raffreddamento non compromette il rendimento complessivo del motore, poiché viene reinserita nel flusso dei gas per contribuire alla spinta propulsiva.
05. TURBINA
MATERIALI UTILIZZATI NELEL TURBINE
I materiali utilizzati nella costruzione delle turbine devono essere in grado di resistere alle alte temperature, alle forze meccaniche e alla corrosione che possono verificarsi durante il funzionamento del motore. I materiali comunemente utilizzati includono: Leghe di nichel e cobalto: Questi materiali sono noti per la loro resistenza alle alte temperature e alla corrosione, rendendoli ideali per le applicazioni delle turbine. Leghe di titanio: Il titanio è leggero ma resistente, rendendolo adatto per le applicazioni di turbine ad alto carico. Ceramica composita: Alcuni motori ad alte prestazioni utilizzano componenti di turbine realizzate in ceramica composita, che offrono una combinazione di leggerezza, resistenza alle alte temperature e alla corrosione.
06
l' UGELLO DI SCARICO
DEL MOTORE A TURBINA
06. UGELLO DI SCARICO
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
L'ugello di scarico è la parte finale del motore a getto, responsabile dell'ottimizzazione dello sfruttamento dell'energia dei gas di scarico per generare spinta. La sua principale funzione è favorire l'espansione dei gas, riducendo la pressione statica e aumentando la velocità del getto, determinando così una maggiore spinta erogata. L'ugello può avere una sezione convergente o convergente-divergente, scelta in base alle condizioni operative.
UG. CONVERGENTE
UG. CONVERGENTEDIVERGENTE
06.1. UGELLO DI SCARICO
RIDUZIONE DEL RUMORE
L'aviazione moderna ha rivolto sempre più attenzione alla riduzione del rumore prodotto dai motori degli aeromobili, un aspetto cruciale non solo per migliorare il comfort dei passeggeri e minimizzare l'impatto ambientale, ma anche per conformarsi alle normative sempre più rigide che regolano i livelli di rumore nelle operazioni aeree. Sono molte le principali strategie e tecnologie impiegate per ridurre il rumore dei motori aeronautici, concentrandosi sull'ottimizzazione del design dei componenti, la gestione del flusso fluido, l'isolamento acustico e l'adozione di motori più avanzati. La ricerca in questo settore non solo mira a migliorare l'esperienza di viaggio, ma anche a promuovere una maggiore sostenibilità ambientale nell'industria dell'aviazione.
06.2. UGELLO DI SCARICO
INVERSORI DI SPINTA
l'implementazione dell'inversione della spinta negli aeromobili commerciali moderni è particolarmente rilevante per ridurre gli spazi di arresto durante l'atterraggio. L'inversione della spinta, aggiunta al sistema frenante sulle ruote, consente di invertire la direzione della spinta erogata dai motori, deviando il flusso dei gas di scarico in avanti.Questa tecnica viene utilizzata durante l'atterraggio per aumentare la capacità di frenata dell'aeromobile e può anche essere impiegata in volo per ridurre la velocità durante la discesa. Sono molteplici i principi di funzionamento e le varie configurazioni dell'inversione della spinta. Tuttavia, l'uso dell'inversione della spinta può causare problemi come l'ingestione di detriti e turbolenze all'ingresso della presa d'aria, influenzando la sicurezza e l'affidabilità del motore.
07
GLI IMPIANTI ACCESSORI
DEL MOTORE A TURBINA
07. IMPIANTI ACCESSORI
FUNZIONAMENTO
SCATOLA ACCESSORI
1- Trasmissione della potenza2- Azionamento degli accessori 3- Controllo e monitoraggio 4-Avviamento del motore
La scatola accessori, o gear box, nei motori aeronautici svolge un ruolo cruciale nel trasferire la potenza dall'albero motore agli accessori necessari per il corretto funzionamento del motore stesso e per supportare i sistemi ausiliari dell'aeromobile. Il suo funzionamento è essenziale per garantire l'efficienza e l'affidabilità dell'intero sistema propulsivo.
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07.1. IMPIANTI ACCESSORI
Elementi dell'impianto di avviamento
AVVIAMENTO DEL MOTORE
l'avviamento del motore è un processo complesso che richiede il corretto funzionamento di diversi componenti e il monitoraggio attento dei parametri operativi per garantire un avvio sicuro ed efficiente del motore.L'avviamento di un turbogetto avviene mediante la rotazione del compressore, solitamente inizia con il primo stadio ad alta pressione.
È fondamentale che il compressore raggiunga una velocità sufficiente per garantire una corretta combustione del carburante nella camera di combustione.
Durante l'avviamento, il sistema di avviamento contribuisce ad accelerare il motore fino al raggiungimento della velocità di auto sostentamento, superando l'inerzia e gli attriti interni del motore.
Gli elementi principali sono il motorino di avviamento e le candele di accensione
Inconvenienti durante l'avviamento
1- Avviamento interrotto 2- Avviamento mancato 3- Avviamento caldo 4- Avviamento lento
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06. METhODOLOGy
07.2. IMPIANTI ACCESSORI
L'ACCENSIONE
Tecnologia dell'impianto di accensione
l'impianto di accensione nei motori aeronautici è essenziale per l'avviamento del motore e richiede tecnologie avanzate e precauzioni specifiche per garantire un funzionamento sicuro ed efficiente, considerando le elevate energie coinvolte e le possibili conseguenze di un malfunzionamento.L'impianto di accensione consente l'avviamento del motore innesando l'accensione della miscela aria-combustibile tramite le candele di accensione.
Nei motori aeronautici, le candele forniscono una scintilla solo durante l'avviamento, poiché una volta avviato il motore, la combustione procede in modo continuo senza necessità di ulteriori scintille.
L'accensione di un turbogetto presenta sfide durante il progetto e l'utilizzo, specialmente durante il riavvio in volo e in condizioni di temperatura e pressione estreme.
L'impianto di accensione deve erogare una tensione molto alta alle candele, con scintille ad elevata intensità di calore ed energia.
Si utilizzano impianti di accensione di tipo capacitivo, capaci di produrre scintille ad alta tensione e temperatura.
L'alimentazione dell'impianto di accensione avviene tramite una linea alternata, trasformata in tensione elevata, raddrizzata e accumulata nei condensatori prima di essere scaricata sulle candele.
Le candele di accensione sono costituite da un elettrodo centrale isolato dalla carcassa del motore, spesso utilizzando materiali isolanti come ceramica o ossido di berillio.
07.3. IMPIANTI ACCESSORI
Componenti e funzionamento
L'IMPIANTO CARBURANTE
La regolazione della condizione di funzionamento avviene tramite la manetta, mentre il sistema di regolazione del combustibile è noto come Fuel Control Unit (FCU).
Il combustibile dosato correttamente dall'FCU passa attraverso un flussometro che misura la quantità di carburante inviato al motore nel tempo.
Nei motori moderni, l'FCU non solo controlla il combustibile, ma anche il flusso d'aria attraverso il compressore, regolando la geometria delle palette e le valvole di spillamento. In questo caso, l'FCU assume il nome di Main Engine Control (MEC), responsabile del controllo completo del motore.
l'impianto carburante nei motori aeronautici garantisce un corretto dosaggio e regolazione del combustibile per ottimizzare le prestazioni del motore in diverse condizioni di funzionamento e volo.L'impianto preleva il combustibile dai serbatoi dell'aeromobile e lo invia agli iniettori con la pressione corretta tramite un sistema di pompe.
È fondamentale avere un sistema di regolazione del flusso di combustibile per selezionare e mantenere costante la condizione di funzionamento desiderata del motore, adattandola alle variazioni delle condizioni di volo e aspirazione, e per garantire un corretto utilizzo del motore
07.4. IMPIANTI ACCESSORI
L'IMPIANTO DI LUBRIFICAZIONE
Problemi e segnalazioni
Problemi e segnalazioni:
I problemi nell'impianto di lubrificazione sono segnalati da alterazioni della pressione e della temperatura dell'olio.
Valori di pressione troppo bassi riducono la lubrificazione e il raffreddamento, mentre temperature eccessive causano danni all'olio.
La carenza nella lubrificazione può causare danni ai cuscinetti, rilevabili dalla presenza di particelle metalliche nei tappi magnetici e nel filtro.
l'impianto di lubrificazione nei motorI ha la funzione di lubrificare e raffreddare i punti di attrito interni. L'impianto è composto da un circuito di mandata, uno di recupero e uno di ventilazione. Esistono impianti a serbatoio caldo e a serbatoio freddo, differenziati dalla posizione del radiatore. Nei motori moderni, entrambi i tipi sono equivalenti grazie all'utilizzo di oli sintetici di alta qualità.
Componenti e funzionamento
1- La pompa di mandata2- Il filtro 3- La valvola regolatrice 4- Il tappo magnetico
PRESA D'ARIA SUPERSONICA
La presa d'aria supersonica è progettata per aeromobili che operano a velocità superiori a quella del suono, cioè a velocità supersoniche. A differenza delle prese d'aria subsoniche, quelle supersoniche devono gestire flussi d'aria ad alta velocità e pressioni variabili che si verificano durante il passaggio attraverso la barriera del suono.
Le caratteristiche principali di una presa d'aria supersonica includono:
Compressione dei flussi supersonici: Quando l'aeromobile si avvicina alla velocità del suono, l'aria anteriore alla presa d'aria viene compressa, causando un aumento della pressione statica e una diminuzione della velocità. Questo fenomeno è gestito attraverso un design appositamente progettato per comprimere e rallentare il flusso d'aria in modo efficiente. Shock wave management: Durante il volo supersonico, possono verificarsi onde d'urto all'interno della presa d'aria a causa delle variazioni di velocità e pressione dell'aria. Queste onde d'urto possono influenzare negativamente le prestazioni del motore. La presa d'aria supersonica è progettata per gestire e controllare queste onde d'urto in modo da minimizzare le perdite di prestazioni.
Variabilità delle condizioni di volo: Le prese d'aria supersoniche devono essere in grado di adattarsi alle variazioni delle condizioni di volo, comprese le variazioni di velocità, altitudine e angolo d'attacco. Ciò richiede un design flessibile che possa regolare il flusso d'aria in modo ottimale per mantenere le prestazioni del motore in tutte le condizioni.
Riduzione delle resistenze aerodinamiche: Anche se le prese d'aria supersoniche devono gestire flussi d'aria ad alta velocità, è comunque importante ridurre al minimo le resistenze aerodinamiche per garantire un'efficienza complessiva del sistema propulsivo.
TURBINA AD AZIONE
La turbina ad azione opera tramite un principio di aumento di velocità e diminuzione di pressione dei gas combusti. Questo avviene attraverso lo statore, dove i gas subiscono un aumento di velocità e una diminuzione di pressione. Successivamente, i gas entrano nel rotore con una velocità relativa costante, che li attraversa mantenendo la stessa velocità relativa. Alla fine del processo, i gas lasciano il rotore con una velocità assoluta inferiore a quella iniziale. Questa turbina, che assorbe principalmente energia cinetica, è nota come turbina ad azione.
I fattori che influenzano il rendimento
Design e tecnologia del motore: Motori avanzati con tecnologie di combustione efficienti possono migliorare il rendimento termico.
Efficienza della combustione: Una combustione completa del carburante aumenta il rendimento termico complessivo.
Efficienza della turbina o del propulsore: Una turbina più efficiente può aumentare la spinta o il lavoro utile per la stessa quantità di energia termica.
Resistenza aerodinamica o idrodinamica: Una minore resistenza consente al sistema di propulsione di utilizzare l'energia disponibile in modo più efficiente.
Perdite meccaniche e termiche: Le perdite riducono il rendimento complessivo del sistema.
Condizioni operative: Variabili come la velocità del veicolo, l'altitudine e la temperatura influenzano tutti e tre i rendimenti.
APPROFONDIMENTO DELLO STALLO
Si manifesta quando c'è una perdita di flusso d'aria attraverso il compressore a causa di un angolo di incidenza eccessivo delle palette del compressore.
Le palette del compressore sono progettate per guidare l'aria in modo efficiente attraverso il compressore, aumentandone la pressione. Questo fenomeno può essere innescato da varie condizioni, tra cui brusche accelerazioni o decelerazioni del compressore stesso. Durante queste variazioni di velocità, gli angoli con cui l'aria colpisce le palette possono cambiare drasticamente, portando allo stallo. Se la velocità del compressore aumenta improvvisamente, ad esempio durante l'accelerazione del motore, gli angoli d'incidenza delle palette possono diventare troppo elevati. In questa situazione, le palette non riescono più a gestire il flusso d'aria in modo efficace, causando una perdita di portata e una diminuzione della pressione dell'aria compressa. Per prevenire lo stallo del compressore, vengono adottate diverse soluzioni. Tra queste, le palette del compressore a incidenza variabile sono progettate per adattarsi alle variazioni della velocità relativa del flusso d'aria, consentendo una guida più efficace dell'aria attraverso il compressore. Inoltre, vengono impiegati sistemi di controllo della portata d'aria e valvole di sfiato automatiche per gestire eventuali eccessi di portata o picchi di pressione che possono verificarsi durante l'accelerazione o la decelerazione del motore.
V.O.R.U
Considerando un velivolo in volo orizzontale rettilineo uniforme, sul quale agiscono le forze aerodinamiche di portanza P e resitenza R. In p(kg/m^3) indica la densità dell'aria, S la superficie alare (m^2), V la velocità relativa tra il velivolo e aria (m/s), Cp e Cr rappresentano i coeficienti di portanza e resistenza (adimensionali). Se il volo è rettilineo orizzontale uniforme, vuol dire che quota e velocità sono costanti. Perciò valgono le seguenti condizioni di equilibrio:
La presa d'aria subsonica è progettata per aeromobili che operano a velocità inferiori a quella del suono, cioè a velocità subsoniche. Questi tipi di prese d'aria sono progettati per assicurare un flusso d'aria uniforme e privo di turbolenze verso il motore, al fine di massimizzare l'efficienza del compressore e del motore stesso.
PRESA D'ARIA SUBSONICA
Le caratteristiche principali di una presa d'aria subsonica includono:
Disegno divergente: La sezione della presa d'aria è progettata per avere una sezione più stretta all'ingresso e più larga all'uscita. Questo design divergente aiuta a diminuire la velocità dell'aria e aumentare la pressione, consentendo al motore di operare in modo efficiente. Uniformità del flusso d'aria: È essenziale che la presa d'aria fornisca un flusso d'aria uniforme e privo di turbolenze al motore, al fine di evitare stalli nel compressore e surriscaldamento della turbina. Questo contribuisce a mantenere le prestazioni del motore in varie condizioni di volo. Minimizzazione delle resistenze aerodinamiche: La presa d'aria subsonica è progettata per ridurre al minimo la resistenza aerodinamica, consentendo al velivolo di volare in modo efficiente e riducendo il consumo di carburante. Riduzione delle interferenze: È importante che la presa d'aria non causi interferenze con altre parti dell'aeromobile, sia dal punto di vista aerodinamico che strutturale. Ciò significa che il suo design deve essere integrato armoniosamente con il resto dell'aeromobile.
RENDIMENTO PROPULSIVO
COSA MISURA ?
Il rendimento propulsivo misura l'efficienza con cui un sistema di propulsione converte l'energia disponibile in spinta o lavoro utile per muovere un veicolo. Dipende dalla quantità di spinta generata per unità di energia consumata, dalla resistenza del veicolo, dall'efficienza del motore, dalla velocità del veicolo e dalle condizioni ambientali come l'altitudine o la profondità. In sostanza, un buon rendimento propulsivo è ottenuto quando si genera una spinta elevata con un consumo energetico ridotto, superando efficacemente la resistenza del veicolo e considerando le condizioni operative.
COMPRESSORE CENTRIFUGO
Il compressore centrifugo è costituito da due parti: il rotore mobile, mosso dall'albero motore e la turbina, e lo statore o diffusore fisso. Il rotore accelera l'aria verso la periferia radialmente, mentre lo statore trasforma questa velocità in aumento di pressione attraverso condotti divergenti che rallentano e comprimono l'aria. Il rotore può essere a singolo o doppio effetto, con palette che possono essere dritte, piegate in avanti o indietro, influenzando la velocità dell'aria in uscita. La configurazione delle palette del rotore determina la velocità dell'aria in uscita, variando la sua curvatura.
APPROFONDIMENTO DEL POMPAGGIO
Il pompaggio del compressore è un altro fenomeno problematico che può verificarsi nei motori aeronautici durante il funzionamento del compressore. Si manifesta quando il flusso d'aria attraverso il compressore viene interrotto o ridotto al di sotto di un certo limite critico, causando instabilità nell'accoppiamento tra il compressore e la camera di combustione.
Questo fenomeno si verifica spesso durante le fasi di avviamento o accelerazione del motore, quando la portata d'aria attraverso il compressore può diminuire improvvisamente a causa della chiusura di una valvola o di un altro dispositivo di controllo della portata.
Quando il flusso d'aria attraverso il compressore diminuisce al di sotto di un certo livello critico, si verifica una zona di instabilità di funzionamento nota come "pompaggio" o "surge". In queste condizioni, il flusso d'aria tende a rifluire all'indietro verso l'ingresso del compressore anziché proseguire verso la camera di combustione. Ciò può causare oscillazioni nel flusso d'aria e, in casi estremi, danneggiare il compressore e compromettere l'integrità del motore.
Per prevenire il pompaggio del compressore, è fondamentale garantire un adeguato sistema di avviamento del motore che sia in grado di mantenere la portata d'aria attraverso il compressore entro valori sicuri durante le fasi di avviamento e accelerazione. Inoltre, vengono impiegati sistemi di controllo della portata d'aria e valvole di sfiato automatiche per regolare la pressione a valle del compressore e prevenire il surriscaldamento.
COMPRESSORE ASSIALE
Il compressore assiale è composto da palette distribuite intorno al perimetro del rotore, chiamato palettatura del compressore, che hanno una forma simile ai profili alari. Le palette sono inclinate dalla radice all'estremità per ottimizzare l'angolo di attacco dell'aria. L'aria, entrando nel compressore, subisce un rallentamento e una deviazione rispetto alla direzione radiale a causa delle caratteristiche delle palette. Questo rallentamento porta a un aumento di pressione. Dopo il passaggio attraverso il rotore, l'aria entra nello statore dove avviene un ulteriore aumento di pressione. La combinazione di rotore e statore forma uno stadio del compressore, che permette di aumentare la pressione mantenendo le velocità di ingresso e uscita abbastanza vicine. Tuttavia, per ottenere rapporti di compressione elevati, è necessario utilizzare più stadi. Oltre agli effetti aerodinamici, le palette sono soggette a sollecitazioni centrifughe dovute alla rotazione del compressore.
RENDIMENTO TERMICO
COSA INDICA ?
Il rendimento termico di un motore a turbina è fondamentale per misurare l'efficienza nella conversione dell'energia termica del combustibile in lavoro meccanico utile. Dipende dalla combustione efficiente, dall'efficienza della turbina e dal possibile recupero del calore residuo. La combustione ottimale, con un buon miscelamento aria-carburante e una completa combustione, massimizza l'energia termica disponibile. L'efficienza della turbina nel trasformare l'energia termica in lavoro meccanico è essenziale, mentre i sistemi di recupero del calore residuo possono migliorare ulteriormente l'efficienza complessiva del motore.
CAMERA DI COMBUSTIONE
La camera di combustione è un componente vitale all'interno dei motori aeronautici basati su turbine a gas, dove avviene la trasformazione dell'energia chimica del combustibile in energia termica. La sua funzione principale è quella di mescolare aria e combustibile e di avviare la combustione per generare il fluido di lavoro necessario a muovere la turbina e produrre spinta propulsiva. Durante il funzionamento, il flusso d'aria proveniente dal compressore deve essere rallentato per consentire una combustione efficace. La camera di combustione è progettata per creare una zona di flusso a bassa velocità, garantendo la continuità della fiamma in diverse condizioni operative .
Il rapporto aria-combustibile varia notevolmente durante il funzionamento, ma deve essere mantenuto intorno al valore stechiometrico per una combustione ottimale. Per gestire il flusso d'aria in ingresso, viene utilizzata una suddivisione in tre flussi distinti: primario, secondario e terziario. La camera di combustione deve affrontare sfide come elevate temperature, sollecitazioni termiche e meccaniche durante l'avviamento e accelerazioni, oltre a garantire un'efficiente combustione e ridurre l'inquinamento atmosferico. I moderni motori aeronautici utilizzano due tipi principali di camera di combustione: a tubi multipli e anulare di tipo integrale, progettate per ottimizzare la combustione e garantire l'integrità del motore.
RENDIMENTO GLOBALE
DA COSA DIPENDE ?
Il rendimento globale di un sistema di propulsione è una misura dell'efficienza complessiva con cui il sistema converte l'energia disponibile in lavoro utile per muovere il veicolo, considerando tutte le perdite e le inefficienze del sistema. Dipende dal rendimento propulsivo, che misura l'efficienza nella generazione di spinta o lavoro utile, e da altre perdite di energia durante il processo di conversione e trasmissione dell'energia.
Inconvenienti durante l'avviamento
Avviamento interrotto: È possibile interrompere l'avviamento in caso di anomalie o parametri al di fuori dei limiti prestabiliti.
Avviamento mancato: Può essere causato da varie anomalie, come avaria del motorino, delle valvole del regolatore di flusso o delle candele di accensione.
Avviamento caldo: Può verificarsi un aumento improvviso della temperatura dei gas di scarico durante l'accelerazione del motore verso il regime minimo.
Avviamento lento: Il motore impiega più tempo del previsto per raggiungere il regime minimo di rotazione, spesso correlato a problemi nella pressione dell'aria compressa o avarie interne al motore.
TURBINA A REAZIONE
Nel principio di funzionamento della turbina a reazione, i gas provenienti dalla camera di combustione vengono accelerati attraverso il vano convergente tra le palette stazionarie, aumentando la loro velocità e diminuendo la pressione. Successivamente, entrano nel vano tra le palette mobili, dove la velocità relativa aumenta ulteriormente, grazie alla diminuzione di pressione causata da un condotto convergente. Alla fine del processo, i gas lasciano il rotore con una velocità assoluta simile a quella all'ingresso dello statore. Questa turbina, che assorbe principalmente energia di pressione, è conosciuta come turbina a reazione.
DETTAGLI SUL FUNZIONAMENTO
Il funzionamento della scatola accessori può essere suddiviso in diverse fasi:
Trasmissione della potenza: L'albero motore del motore aeronautico, che è alloggiato all'interno del motore stesso e non è direttamente accessibile dall'esterno, trasmette il movimento alla scatola accessori attraverso una coppia di ingranaggi conici. Questa trasmissione di potenza avviene direttamente o tramite riduzioni a seconda delle esigenze del sistema.
Azionamento degli accessori: Una volta che la potenza è stata trasferita alla scatola accessori, questa fornisce il movimento agli accessori essenziali per il funzionamento del motore e del velivolo. Tra gli accessori comuni che prendono il movimento dalla scatola accessori ci sono la pompa carburante, il modulo FCU (Fuel Control Unit) per il controllo del carburante, la pompa di lubrificazione e i generatori elettrici.
Controllo e monitoraggio: La scatola accessori può anche essere responsabile della misurazione del numero di giri dell'albero motore e può essere collegata a sistemi di monitoraggio per garantire il corretto funzionamento degli accessori e del motore nel suo complesso.
Avviamento del motore: Durante la fase di avviamento del motore, la scatola accessori può essere coinvolta nel fornire il movimento all'albero motore tramite il sistema di avviamento, garantendo così l'avvio del motore in modo sicuro ed efficiente.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Compressione dell'aria: L'aria viene aspirata e compressa da un compressore all'interno del motore. Questo aumento di pressione e temperatura prepara l'aria per il processo di combustione.
Combustione del carburante: Il carburante viene iniettato e bruciato all'interno della camera di combustione. Questo processo produce una rapida espansione dei gas e un notevole aumento di pressione e temperatura.
Espansione attraverso la turbina: I gas caldi e ad alta pressione prodotti dalla combustione passano attraverso la turbina, dove parte dell'energia termica viene convertita in energia meccanica per azionare il compressore e altri dispositivi del motore.
Uscita dei gas di scarico: I gas di scarico ad alta velocità vengono espulsi attraverso l'ugello di scarico del motore. Questa espulsione dei gas con una grande velocità genera la spinta secondo il principio di azione e reazione di Newton.
Motori a Turbina
Davide Melek
Created on April 9, 2024
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MOTORI A TURBINA
PRESENTAZIONE DI MECCANICA
Davide Melek Classe 5Atl
XX/XX/20XX
INDICE ARGOMENTI
04.CAMERA DI COMBUSTIONE
02.PRESA D'ARIA
01.GENERALITà
03.COMPRESSORE
07.IMPIANTI ACCESSORI
06.UGELLO DI SCARICO
05.TURBINA
01
GENERALITà
DEL MOTORE A TURBINA
01. GENERALITà
GENERALITà DEI MOTORI A TURBINA
Il motore a turbina trova impiego in vari settori, come nelle centrali termoelttriche, nei trasporti terrestri e navali e nell'aviazione. Nonostante il calo di interesse nei trasporti terrestri, le turbine a gas sono ancora utilizzate per applicazioni specifiche come i turbocompressori nei motori Otto e Diesel. Grazie ai continui progressi nella metallurgia e nei sistemi di raffreddamento, si discute dei vantaggi delle turbine a gas negli impianti industriali e delle prospettive future, dove di prevede l'aumento dell'utilizzo delle turbine a gas nelle potenze intermedie.
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Nell'aviazione:
Nell'aviazione, la tendenza è verso l'uso delle turbine a gas a causa dell'aumento di velocità e quota di volo che richiedono maggior potenza.
01.1 GENERALITà
COMPONENTI E FUNZIONAMENTODEL MOTORE A TURBINA
In un motore a turbina, la presa d'aria aspira l'aria atmosferica, che viene compressa dal compressore per aumentare la pressione. L'aria compressa viene quindi inviata alla camera di combustione, dove viene miscelata con il carburante e accesa, generando gas ad alta pressione. Questi gas passano attraverso la turbina, facendola girare e alimentando il compressore. Infine, i gas di scarico ad alta velocità escono dall'ugello di scarico, generando la spinta che propelle l'aeromobile in avanti.
01.2 CICLO TERMODINAMICO
IL CICLO BRAYTON
Il ciclo Brayton è un ciclo termodinamico che descrive il funzionamento di un motore a turbina a gas, come ad esempio quelli utilizzati negli aerei o nelle centrali elettriche. Questo processo trasforma l'energia termica del combustibile in lavoro meccanico per produrre spinta. Le fasi del ciclo Brayton sono le seguenti:-Compressione isentorpica (1-2) -Iniezione e combustione (2-3) -Espansione Isentropica (3-4 ) -Raffredamento isobarico (4-1)
(1-2)
(4-1)
(3-4)
(2-3)
01.3 RENDIMENTO
IL RENDIMENTO E CIò CHE LO INFLUISCE
Il rendimento di un motore a turbina è una misura dell'efficienza con cui il motore converte l'energia disponibile in energia utile, come ad esempio il lavoro meccanico prodotto dall'albero motore o la spinta generata nei motori aeronautici. I rendimento del turbogetto sono di 3 tipi, e sono: -Rendimento termico -Rendimento propulsivo -Rendimento globale I fattori che influenzano il rendimento termico, il rendimento propulsivo e il rendimento globale di un sistema di propulsione possono variare a seconda del tipo specifico di sistema e delle sue condizioni operative.
+ Approfondimento
01.4 SPINTA
Azione - reazione
La spinta in un motore a turbina è la forza risultante dalla reazione alla espulsione dei gas di scarico ad alta velocità attraverso l'ugello di scarico. Questo principio è basato sulla terza legge di Newton, che afferma che ad ogni azione c'è una reazione uguale e opposta. Nei motori a turbina, l'azione è la fuoriuscita dei gas di scarico ad alta velocità dall'ugello, mentre la reazione è la spinta generata dal motore. La spinta specifica è un parametro importante soprattutto nel caso della propulsione aerospaziale.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La generazione della spinta avviene attraverso una serie di processi: -Compressione dell'aria -Combustione del carburante -Espansione attraverso la turbina -Uscita dei gas di scarico
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01.5 CONSUMO SPECIFICO
CHE COS'è?
Il consumo specifico, in relazione ai motori aeronautici come i turbogetti, si riferisce alla quantità di combustibile consumata per produrre una certa quantità di spinta o lavoro. È una misura dell'efficienza del motore nel convertire il combustibile in lavoro utile. Il consumo specifico viene solitamente espresso in termini di peso di combustibile consumato per unità di spinta, comunemente in libbre di combustibile per pound-force di spinta (lb/lbf) o in kg di combustibile per Newton di spinta (kg/N).
-CS è il consumo specifico (in lb/lbf o kg/N), -mf è il flusso di combustibile (in lb o kg) consumato durante il periodo di tempo considerato, -F è la spinta (in lbf o N) generata dal motore durante lo stesso periodo di tempo
CS = mf/F
il consumo specifico può variare in base alle condizioni operative del motore, come la velocità, l'altitudine e il carico.
+ FORMULE
02
LA PRESA D'ARIA
DEL MOTORE A TURBINA
02. PRESA D'ARIA
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La presa d'aria è fondamentale per convogliare aria al motore di un aeromobile, influenzando sia l'aerodinamica che le prestazioni del motore. Deve garantire un flusso uniforme e privo di turbolenze, evitare il surriscaldamento e assicurare un recupero dinamico ottimale. Anche piccole distorsioni nel suo design possono causare perdite di efficienza e difetti di funzionamento. È difficile trovare un equilibrio tra le diverse esigenze, come la riduzione della resistenza aerodinamica e la minimizzazione delle interferenze con altre parti dell'aeromobile.
PRESA D'ARIA SUPERSONICA
PRESA D'ARIA SUBSONICA
02.1. PRESA D'ARIA
LA FORMAZIONE DI GHIACCIO
La formazione di ghiaccio nella presa d'aria è un grave rischio durante il funzionamento del motore, specialmente a temperature prossime allo zero. L'aria aspirata viene accelerata nel compressore, causando una diminuzione di pressione e temperatura che può portare alla condensazione del vapore acqueo e, in condizioni sotto zero, alla formazione di ghiaccio sulle pareti interne della presa d'aria. Questo rischio è maggiore a basse velocità, bassi regimi del motore e temperature vicine allo zero. Il ghiaccio nella presa d'aria aumenta la resistenza dell'aria, il pericolo di stallo del compressore e il rischio di ingestione di blocchi di ghiaccio nel motore. Si cercano soluzioni preventive come il riscaldamento della presa d'aria con aria calda o sistemi elettrici.
RIVESTIMENTO ANTI-GHIACCIO
DRENAGGIO
RISCALDAMENTO
03
IL COMPRESSORE
DEL MOTORE A TURBINA
03. COMPRESSORE
differenze Compressore Centrifugo-assiale
Nei motori aeronautici, l'aria aspirata deve essere compressa prima della combustione, utilizzando principalmente due tipi di compressori: il compressore centrifugo e il compressore assiale. Entrambi sono mossi da un albero motore, a sua volta azionato da una turbina a gas, e sono composti da stadi formati da un rotore e uno statore. Il compressore centrifugo offre buoni rapporti di compressione e robustezza meccanica, ma ha un ingombro frontale maggiore rispetto al compressore assiale. Quest'ultimo è ampiamente utilizzato negli aerei civili e militari per la sua efficienza e compattezza. I compressori devono elaborare grandi volumi d'aria, aumentare la pressione statica, essere leggeri e flessibili, con parametri di funzionamento come il rapporto di compressione, la portata d'aria e il rendimento di compressione. I compressori centrifughi hanno rapporti di compressione di 4-5, portate di 20-25 kg/s e rendimenti di circa 0,75. I compressori assiali, invece, non hanno limiti di portata ma hanno limiti nel rapporto di compressione, con valori di circa 13 per stadio. Nei motori turbogetto militari si usano compressori assiali con pochi stadi, mentre nell'aviazione civile si utilizzano più stadi.
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03.1. COMPRESSORE
POMPAGGIO DEL COMPRESSORE
STALLO DEL COMPRESSORE
Il pompaggio del compressore è un fenomeno problematico nei motori aeronautici durante il funzionamento del compressore. Si verifica quando il flusso d'aria attraverso il compressore viene interrotto o ridotto, causando instabilità. Questo può accadere durante l'avviamento o l'accelerazione del motore, portando a danni al compressore e al motore stesso. Per prevenirlo, sono necessari sistemi di controllo della portata d'aria e valvole di sfiato automatiche.
Lo stallo del compressore è un fenomeno critico che si verifica principalmente nei compressori assiali dei motori aeronautici basati su turbine a gas. Si manifesta quando vi è una perdita di flusso d'aria attraverso il compressore a causa di un angolo di incidenza troppo elevato delle palette del compressore. Questo fenomeno porta a una diminuzione dell'efficienza del compressore e può causare gravi problemi al motore. Per prevenirlo, sono adottati accorgimenti costruttivi e sistemi di controllo della portata d'aria.
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LA CAMERA DI COMBUSTIONE
04
DEL MOTORE A TURBINA
04. CAMERA DI COMBUSTIONE
PRINCIPIO DI FUNZIONALITà
La camera di combustione è un elemento cruciale nei motori aeronautici a turbina a gas, dove avviene la trasformazione dell'energia chimica del combustibile in energia termica. Essenziale per il funzionamento del motore, la sua principale funzione è mescolare aria e combustibile e avviare la combustione per generare il fluido di lavoro necessario a muovere la turbina e produrre spinta propulsiva.
TIPI DI CAMERA DI COMBUSTIONE:
I moderni motori a reazione, in particolare queli dotati di compressore assiale, possono essere dotati in genere di due tipi diversi di camera di combustione: la camera a tubi e la camera anulare; entrambi i tipi devono essere progettati in modo tale da consentire che meno di un terzo dela quantità totale di aria che viene lavorata si misceli con il combustibile.
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2 TIPOLOGIE DIFFERENTI:
04.1. CAMERA DI COMBUSTIONE
- CAMERA DI COMBUSTIONE DI TIPO TUBOLARE
La camera a tubi multipli è una configurazione comune utilizzata nei motori aeronautici, caratterizzata da una serie di tubi di fiamma interconnessi tra loro e posizionati tra due carter circolari. Realizzati con materiali ad alta resistenza alle alte temperature e pressioni, questi tubi contengono gli iniettori di carburante e sono progettati con fori per il raffreddamento dell'aria esterna. Questo design permette di mantenere una distribuzione uniforme della temperatura dei gas all'ingresso della turbina, limitando i rischi di surriscaldamento in caso di malfunzionamenti degli iniettori.
- CAMERA DI COMBUSTIONE TI TIPO ANULARE
La camera di combustione di tipo anulare o integrale è una configurazione utilizzata principalmente nei motori aeronautici con compressore assiale ad alta potenza. Caratterizzata da due schermi concentrici attorno all'albero motore, questa struttura presenta numerosi fori per consentire l'ingresso dell'aria di raffreddamento senza contatto diretto con la fiamma. Sebbene richieda una manutenzione più frequente, offre un efficiente utilizzo dello spazio disponibile e una miscelazione ottimale tra aria e combustibile, garantendo un raffreddamento efficace dei gas di combustione.
04. INIETTORI
CHE FUNZIONAMENTO HANNO ?
Gli iniettori sono cruciali per l'introduzione del combustibile nella camera di combustione, dove deve essere nebulizzato per garantire una combustione efficiente. Costituiti da un ugello con uno o più fori, gli iniettori alimentati ad alta pressione nebulizzano il combustibile in microscopiche goccioline. Utilizzando due getti, uno centrale e uno secondario, l'iniettore regola la nebulizzazione del combustibile in base alle prestazioni richieste dal motore. Tuttavia, l'operatività degli iniettori può essere compromessa da deformazioni degli ugelli e occlusione dei getti da depositi carboniosi, causando problemi di combustione incompleta e riduzione delle prestazioni del motore.Nei motori aeronautici vengono utilizzati principalmente due tipi di iniettori:
-Iniettori ad aria comprimida -Iniettori ad aria ausiliaria
05
LA TURBINA
DEL MOTORE A TURBINA
05. TURBINA
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
La turbina all'interno delle turbomacchine ha il compito di estrarre energia dai gas combusti e trasferirla agli altri componenti del motore. Nei motori a turbogetto, la turbina fornisce energia per muovere il compressore e parte della spinta propulsiva. Ogni stadio della turbina è composto da palette fisse, che dirigono i gas combusti, e palette rotanti, che trasformano l'energia cinetica dei gas in energia meccanica. Il numero di stadi della turbina dipende da vari fattori come la potenza, la velocità di rotazione e il design del motore. Nei motori moderni con rapporti di compressione elevati, è importante aumentare il numero di stadi per ottimizzare l'efficienza. La velocità delle palette influisce sulle perdite di pressione e sul rendimento complessivo della turbina, ma velocità più elevate comportano anche maggiori sollecitazioni meccaniche e peso aggiuntivo.
TURB. AD AZIONE
TURB. A REAZIONE
05.1. TURBINA
CARICHI TERMICI E MECCANICI
Sono diverse le limitazioni imposte dai carichi termici e meccanici nei motori aeronautici e si concentrano su tre tipi di carichi: centrifughi, flessionali e termici. Le tensioni da carichi centrifughi sono cruciali per il dimensionamento delle palette rotoriche e dei dischi. I carichi aerodinamici generano spesso carichi flessionali vibratori, che possono essere compensati con campanature appropriate sulle palete. I carichi termici sulle pale della turbina sono mitigati attraverso il raffreddamento interno. Tuttavia, i carichi centrifughi rappresentano la principale limitazione, determinando la velocità massima di rotazione del motore. Bisogna anche tenere conto dell'importanza del raffreddamento interno delle pale della turbina per proteggerle dall'erosione e dalla bruciatura causate dalle elevate temperature dei gas. L'aria utilizzata per il raffreddamento non compromette il rendimento complessivo del motore, poiché viene reinserita nel flusso dei gas per contribuire alla spinta propulsiva.
05. TURBINA
MATERIALI UTILIZZATI NELEL TURBINE
I materiali utilizzati nella costruzione delle turbine devono essere in grado di resistere alle alte temperature, alle forze meccaniche e alla corrosione che possono verificarsi durante il funzionamento del motore. I materiali comunemente utilizzati includono: Leghe di nichel e cobalto: Questi materiali sono noti per la loro resistenza alle alte temperature e alla corrosione, rendendoli ideali per le applicazioni delle turbine. Leghe di titanio: Il titanio è leggero ma resistente, rendendolo adatto per le applicazioni di turbine ad alto carico. Ceramica composita: Alcuni motori ad alte prestazioni utilizzano componenti di turbine realizzate in ceramica composita, che offrono una combinazione di leggerezza, resistenza alle alte temperature e alla corrosione.
06
l' UGELLO DI SCARICO
DEL MOTORE A TURBINA
06. UGELLO DI SCARICO
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
L'ugello di scarico è la parte finale del motore a getto, responsabile dell'ottimizzazione dello sfruttamento dell'energia dei gas di scarico per generare spinta. La sua principale funzione è favorire l'espansione dei gas, riducendo la pressione statica e aumentando la velocità del getto, determinando così una maggiore spinta erogata. L'ugello può avere una sezione convergente o convergente-divergente, scelta in base alle condizioni operative.
UG. CONVERGENTE
UG. CONVERGENTEDIVERGENTE
06.1. UGELLO DI SCARICO
RIDUZIONE DEL RUMORE
L'aviazione moderna ha rivolto sempre più attenzione alla riduzione del rumore prodotto dai motori degli aeromobili, un aspetto cruciale non solo per migliorare il comfort dei passeggeri e minimizzare l'impatto ambientale, ma anche per conformarsi alle normative sempre più rigide che regolano i livelli di rumore nelle operazioni aeree. Sono molte le principali strategie e tecnologie impiegate per ridurre il rumore dei motori aeronautici, concentrandosi sull'ottimizzazione del design dei componenti, la gestione del flusso fluido, l'isolamento acustico e l'adozione di motori più avanzati. La ricerca in questo settore non solo mira a migliorare l'esperienza di viaggio, ma anche a promuovere una maggiore sostenibilità ambientale nell'industria dell'aviazione.
06.2. UGELLO DI SCARICO
INVERSORI DI SPINTA
l'implementazione dell'inversione della spinta negli aeromobili commerciali moderni è particolarmente rilevante per ridurre gli spazi di arresto durante l'atterraggio. L'inversione della spinta, aggiunta al sistema frenante sulle ruote, consente di invertire la direzione della spinta erogata dai motori, deviando il flusso dei gas di scarico in avanti.Questa tecnica viene utilizzata durante l'atterraggio per aumentare la capacità di frenata dell'aeromobile e può anche essere impiegata in volo per ridurre la velocità durante la discesa. Sono molteplici i principi di funzionamento e le varie configurazioni dell'inversione della spinta. Tuttavia, l'uso dell'inversione della spinta può causare problemi come l'ingestione di detriti e turbolenze all'ingresso della presa d'aria, influenzando la sicurezza e l'affidabilità del motore.
07
GLI IMPIANTI ACCESSORI
DEL MOTORE A TURBINA
07. IMPIANTI ACCESSORI
FUNZIONAMENTO
SCATOLA ACCESSORI
1- Trasmissione della potenza2- Azionamento degli accessori 3- Controllo e monitoraggio 4-Avviamento del motore
La scatola accessori, o gear box, nei motori aeronautici svolge un ruolo cruciale nel trasferire la potenza dall'albero motore agli accessori necessari per il corretto funzionamento del motore stesso e per supportare i sistemi ausiliari dell'aeromobile. Il suo funzionamento è essenziale per garantire l'efficienza e l'affidabilità dell'intero sistema propulsivo.
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07.1. IMPIANTI ACCESSORI
Elementi dell'impianto di avviamento
AVVIAMENTO DEL MOTORE
l'avviamento del motore è un processo complesso che richiede il corretto funzionamento di diversi componenti e il monitoraggio attento dei parametri operativi per garantire un avvio sicuro ed efficiente del motore.L'avviamento di un turbogetto avviene mediante la rotazione del compressore, solitamente inizia con il primo stadio ad alta pressione. È fondamentale che il compressore raggiunga una velocità sufficiente per garantire una corretta combustione del carburante nella camera di combustione. Durante l'avviamento, il sistema di avviamento contribuisce ad accelerare il motore fino al raggiungimento della velocità di auto sostentamento, superando l'inerzia e gli attriti interni del motore.
Gli elementi principali sono il motorino di avviamento e le candele di accensione
Inconvenienti durante l'avviamento
1- Avviamento interrotto 2- Avviamento mancato 3- Avviamento caldo 4- Avviamento lento
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06. METhODOLOGy
07.2. IMPIANTI ACCESSORI
L'ACCENSIONE
Tecnologia dell'impianto di accensione
l'impianto di accensione nei motori aeronautici è essenziale per l'avviamento del motore e richiede tecnologie avanzate e precauzioni specifiche per garantire un funzionamento sicuro ed efficiente, considerando le elevate energie coinvolte e le possibili conseguenze di un malfunzionamento.L'impianto di accensione consente l'avviamento del motore innesando l'accensione della miscela aria-combustibile tramite le candele di accensione. Nei motori aeronautici, le candele forniscono una scintilla solo durante l'avviamento, poiché una volta avviato il motore, la combustione procede in modo continuo senza necessità di ulteriori scintille. L'accensione di un turbogetto presenta sfide durante il progetto e l'utilizzo, specialmente durante il riavvio in volo e in condizioni di temperatura e pressione estreme.
L'impianto di accensione deve erogare una tensione molto alta alle candele, con scintille ad elevata intensità di calore ed energia. Si utilizzano impianti di accensione di tipo capacitivo, capaci di produrre scintille ad alta tensione e temperatura. L'alimentazione dell'impianto di accensione avviene tramite una linea alternata, trasformata in tensione elevata, raddrizzata e accumulata nei condensatori prima di essere scaricata sulle candele. Le candele di accensione sono costituite da un elettrodo centrale isolato dalla carcassa del motore, spesso utilizzando materiali isolanti come ceramica o ossido di berillio.
07.3. IMPIANTI ACCESSORI
Componenti e funzionamento
L'IMPIANTO CARBURANTE
La regolazione della condizione di funzionamento avviene tramite la manetta, mentre il sistema di regolazione del combustibile è noto come Fuel Control Unit (FCU). Il combustibile dosato correttamente dall'FCU passa attraverso un flussometro che misura la quantità di carburante inviato al motore nel tempo. Nei motori moderni, l'FCU non solo controlla il combustibile, ma anche il flusso d'aria attraverso il compressore, regolando la geometria delle palette e le valvole di spillamento. In questo caso, l'FCU assume il nome di Main Engine Control (MEC), responsabile del controllo completo del motore.
l'impianto carburante nei motori aeronautici garantisce un corretto dosaggio e regolazione del combustibile per ottimizzare le prestazioni del motore in diverse condizioni di funzionamento e volo.L'impianto preleva il combustibile dai serbatoi dell'aeromobile e lo invia agli iniettori con la pressione corretta tramite un sistema di pompe. È fondamentale avere un sistema di regolazione del flusso di combustibile per selezionare e mantenere costante la condizione di funzionamento desiderata del motore, adattandola alle variazioni delle condizioni di volo e aspirazione, e per garantire un corretto utilizzo del motore
07.4. IMPIANTI ACCESSORI
L'IMPIANTO DI LUBRIFICAZIONE
Problemi e segnalazioni
Problemi e segnalazioni: I problemi nell'impianto di lubrificazione sono segnalati da alterazioni della pressione e della temperatura dell'olio. Valori di pressione troppo bassi riducono la lubrificazione e il raffreddamento, mentre temperature eccessive causano danni all'olio. La carenza nella lubrificazione può causare danni ai cuscinetti, rilevabili dalla presenza di particelle metalliche nei tappi magnetici e nel filtro.
l'impianto di lubrificazione nei motorI ha la funzione di lubrificare e raffreddare i punti di attrito interni. L'impianto è composto da un circuito di mandata, uno di recupero e uno di ventilazione. Esistono impianti a serbatoio caldo e a serbatoio freddo, differenziati dalla posizione del radiatore. Nei motori moderni, entrambi i tipi sono equivalenti grazie all'utilizzo di oli sintetici di alta qualità.
Componenti e funzionamento
1- La pompa di mandata2- Il filtro 3- La valvola regolatrice 4- Il tappo magnetico
PRESA D'ARIA SUPERSONICA
La presa d'aria supersonica è progettata per aeromobili che operano a velocità superiori a quella del suono, cioè a velocità supersoniche. A differenza delle prese d'aria subsoniche, quelle supersoniche devono gestire flussi d'aria ad alta velocità e pressioni variabili che si verificano durante il passaggio attraverso la barriera del suono.
Le caratteristiche principali di una presa d'aria supersonica includono:
Compressione dei flussi supersonici: Quando l'aeromobile si avvicina alla velocità del suono, l'aria anteriore alla presa d'aria viene compressa, causando un aumento della pressione statica e una diminuzione della velocità. Questo fenomeno è gestito attraverso un design appositamente progettato per comprimere e rallentare il flusso d'aria in modo efficiente. Shock wave management: Durante il volo supersonico, possono verificarsi onde d'urto all'interno della presa d'aria a causa delle variazioni di velocità e pressione dell'aria. Queste onde d'urto possono influenzare negativamente le prestazioni del motore. La presa d'aria supersonica è progettata per gestire e controllare queste onde d'urto in modo da minimizzare le perdite di prestazioni. Variabilità delle condizioni di volo: Le prese d'aria supersoniche devono essere in grado di adattarsi alle variazioni delle condizioni di volo, comprese le variazioni di velocità, altitudine e angolo d'attacco. Ciò richiede un design flessibile che possa regolare il flusso d'aria in modo ottimale per mantenere le prestazioni del motore in tutte le condizioni. Riduzione delle resistenze aerodinamiche: Anche se le prese d'aria supersoniche devono gestire flussi d'aria ad alta velocità, è comunque importante ridurre al minimo le resistenze aerodinamiche per garantire un'efficienza complessiva del sistema propulsivo.
TURBINA AD AZIONE
La turbina ad azione opera tramite un principio di aumento di velocità e diminuzione di pressione dei gas combusti. Questo avviene attraverso lo statore, dove i gas subiscono un aumento di velocità e una diminuzione di pressione. Successivamente, i gas entrano nel rotore con una velocità relativa costante, che li attraversa mantenendo la stessa velocità relativa. Alla fine del processo, i gas lasciano il rotore con una velocità assoluta inferiore a quella iniziale. Questa turbina, che assorbe principalmente energia cinetica, è nota come turbina ad azione.
I fattori che influenzano il rendimento
Design e tecnologia del motore: Motori avanzati con tecnologie di combustione efficienti possono migliorare il rendimento termico. Efficienza della combustione: Una combustione completa del carburante aumenta il rendimento termico complessivo. Efficienza della turbina o del propulsore: Una turbina più efficiente può aumentare la spinta o il lavoro utile per la stessa quantità di energia termica. Resistenza aerodinamica o idrodinamica: Una minore resistenza consente al sistema di propulsione di utilizzare l'energia disponibile in modo più efficiente. Perdite meccaniche e termiche: Le perdite riducono il rendimento complessivo del sistema. Condizioni operative: Variabili come la velocità del veicolo, l'altitudine e la temperatura influenzano tutti e tre i rendimenti.
APPROFONDIMENTO DELLO STALLO
Si manifesta quando c'è una perdita di flusso d'aria attraverso il compressore a causa di un angolo di incidenza eccessivo delle palette del compressore. Le palette del compressore sono progettate per guidare l'aria in modo efficiente attraverso il compressore, aumentandone la pressione. Questo fenomeno può essere innescato da varie condizioni, tra cui brusche accelerazioni o decelerazioni del compressore stesso. Durante queste variazioni di velocità, gli angoli con cui l'aria colpisce le palette possono cambiare drasticamente, portando allo stallo. Se la velocità del compressore aumenta improvvisamente, ad esempio durante l'accelerazione del motore, gli angoli d'incidenza delle palette possono diventare troppo elevati. In questa situazione, le palette non riescono più a gestire il flusso d'aria in modo efficace, causando una perdita di portata e una diminuzione della pressione dell'aria compressa. Per prevenire lo stallo del compressore, vengono adottate diverse soluzioni. Tra queste, le palette del compressore a incidenza variabile sono progettate per adattarsi alle variazioni della velocità relativa del flusso d'aria, consentendo una guida più efficace dell'aria attraverso il compressore. Inoltre, vengono impiegati sistemi di controllo della portata d'aria e valvole di sfiato automatiche per gestire eventuali eccessi di portata o picchi di pressione che possono verificarsi durante l'accelerazione o la decelerazione del motore.
V.O.R.U
Considerando un velivolo in volo orizzontale rettilineo uniforme, sul quale agiscono le forze aerodinamiche di portanza P e resitenza R. In p(kg/m^3) indica la densità dell'aria, S la superficie alare (m^2), V la velocità relativa tra il velivolo e aria (m/s), Cp e Cr rappresentano i coeficienti di portanza e resistenza (adimensionali). Se il volo è rettilineo orizzontale uniforme, vuol dire che quota e velocità sono costanti. Perciò valgono le seguenti condizioni di equilibrio:
La presa d'aria subsonica è progettata per aeromobili che operano a velocità inferiori a quella del suono, cioè a velocità subsoniche. Questi tipi di prese d'aria sono progettati per assicurare un flusso d'aria uniforme e privo di turbolenze verso il motore, al fine di massimizzare l'efficienza del compressore e del motore stesso.
PRESA D'ARIA SUBSONICA
Le caratteristiche principali di una presa d'aria subsonica includono:
Disegno divergente: La sezione della presa d'aria è progettata per avere una sezione più stretta all'ingresso e più larga all'uscita. Questo design divergente aiuta a diminuire la velocità dell'aria e aumentare la pressione, consentendo al motore di operare in modo efficiente. Uniformità del flusso d'aria: È essenziale che la presa d'aria fornisca un flusso d'aria uniforme e privo di turbolenze al motore, al fine di evitare stalli nel compressore e surriscaldamento della turbina. Questo contribuisce a mantenere le prestazioni del motore in varie condizioni di volo. Minimizzazione delle resistenze aerodinamiche: La presa d'aria subsonica è progettata per ridurre al minimo la resistenza aerodinamica, consentendo al velivolo di volare in modo efficiente e riducendo il consumo di carburante. Riduzione delle interferenze: È importante che la presa d'aria non causi interferenze con altre parti dell'aeromobile, sia dal punto di vista aerodinamico che strutturale. Ciò significa che il suo design deve essere integrato armoniosamente con il resto dell'aeromobile.
RENDIMENTO PROPULSIVO
COSA MISURA ?
Il rendimento propulsivo misura l'efficienza con cui un sistema di propulsione converte l'energia disponibile in spinta o lavoro utile per muovere un veicolo. Dipende dalla quantità di spinta generata per unità di energia consumata, dalla resistenza del veicolo, dall'efficienza del motore, dalla velocità del veicolo e dalle condizioni ambientali come l'altitudine o la profondità. In sostanza, un buon rendimento propulsivo è ottenuto quando si genera una spinta elevata con un consumo energetico ridotto, superando efficacemente la resistenza del veicolo e considerando le condizioni operative.
COMPRESSORE CENTRIFUGO
Il compressore centrifugo è costituito da due parti: il rotore mobile, mosso dall'albero motore e la turbina, e lo statore o diffusore fisso. Il rotore accelera l'aria verso la periferia radialmente, mentre lo statore trasforma questa velocità in aumento di pressione attraverso condotti divergenti che rallentano e comprimono l'aria. Il rotore può essere a singolo o doppio effetto, con palette che possono essere dritte, piegate in avanti o indietro, influenzando la velocità dell'aria in uscita. La configurazione delle palette del rotore determina la velocità dell'aria in uscita, variando la sua curvatura.
APPROFONDIMENTO DEL POMPAGGIO
Il pompaggio del compressore è un altro fenomeno problematico che può verificarsi nei motori aeronautici durante il funzionamento del compressore. Si manifesta quando il flusso d'aria attraverso il compressore viene interrotto o ridotto al di sotto di un certo limite critico, causando instabilità nell'accoppiamento tra il compressore e la camera di combustione. Questo fenomeno si verifica spesso durante le fasi di avviamento o accelerazione del motore, quando la portata d'aria attraverso il compressore può diminuire improvvisamente a causa della chiusura di una valvola o di un altro dispositivo di controllo della portata. Quando il flusso d'aria attraverso il compressore diminuisce al di sotto di un certo livello critico, si verifica una zona di instabilità di funzionamento nota come "pompaggio" o "surge". In queste condizioni, il flusso d'aria tende a rifluire all'indietro verso l'ingresso del compressore anziché proseguire verso la camera di combustione. Ciò può causare oscillazioni nel flusso d'aria e, in casi estremi, danneggiare il compressore e compromettere l'integrità del motore. Per prevenire il pompaggio del compressore, è fondamentale garantire un adeguato sistema di avviamento del motore che sia in grado di mantenere la portata d'aria attraverso il compressore entro valori sicuri durante le fasi di avviamento e accelerazione. Inoltre, vengono impiegati sistemi di controllo della portata d'aria e valvole di sfiato automatiche per regolare la pressione a valle del compressore e prevenire il surriscaldamento.
COMPRESSORE ASSIALE
Il compressore assiale è composto da palette distribuite intorno al perimetro del rotore, chiamato palettatura del compressore, che hanno una forma simile ai profili alari. Le palette sono inclinate dalla radice all'estremità per ottimizzare l'angolo di attacco dell'aria. L'aria, entrando nel compressore, subisce un rallentamento e una deviazione rispetto alla direzione radiale a causa delle caratteristiche delle palette. Questo rallentamento porta a un aumento di pressione. Dopo il passaggio attraverso il rotore, l'aria entra nello statore dove avviene un ulteriore aumento di pressione. La combinazione di rotore e statore forma uno stadio del compressore, che permette di aumentare la pressione mantenendo le velocità di ingresso e uscita abbastanza vicine. Tuttavia, per ottenere rapporti di compressione elevati, è necessario utilizzare più stadi. Oltre agli effetti aerodinamici, le palette sono soggette a sollecitazioni centrifughe dovute alla rotazione del compressore.
RENDIMENTO TERMICO
COSA INDICA ?
Il rendimento termico di un motore a turbina è fondamentale per misurare l'efficienza nella conversione dell'energia termica del combustibile in lavoro meccanico utile. Dipende dalla combustione efficiente, dall'efficienza della turbina e dal possibile recupero del calore residuo. La combustione ottimale, con un buon miscelamento aria-carburante e una completa combustione, massimizza l'energia termica disponibile. L'efficienza della turbina nel trasformare l'energia termica in lavoro meccanico è essenziale, mentre i sistemi di recupero del calore residuo possono migliorare ulteriormente l'efficienza complessiva del motore.
CAMERA DI COMBUSTIONE
La camera di combustione è un componente vitale all'interno dei motori aeronautici basati su turbine a gas, dove avviene la trasformazione dell'energia chimica del combustibile in energia termica. La sua funzione principale è quella di mescolare aria e combustibile e di avviare la combustione per generare il fluido di lavoro necessario a muovere la turbina e produrre spinta propulsiva. Durante il funzionamento, il flusso d'aria proveniente dal compressore deve essere rallentato per consentire una combustione efficace. La camera di combustione è progettata per creare una zona di flusso a bassa velocità, garantendo la continuità della fiamma in diverse condizioni operative . Il rapporto aria-combustibile varia notevolmente durante il funzionamento, ma deve essere mantenuto intorno al valore stechiometrico per una combustione ottimale. Per gestire il flusso d'aria in ingresso, viene utilizzata una suddivisione in tre flussi distinti: primario, secondario e terziario. La camera di combustione deve affrontare sfide come elevate temperature, sollecitazioni termiche e meccaniche durante l'avviamento e accelerazioni, oltre a garantire un'efficiente combustione e ridurre l'inquinamento atmosferico. I moderni motori aeronautici utilizzano due tipi principali di camera di combustione: a tubi multipli e anulare di tipo integrale, progettate per ottimizzare la combustione e garantire l'integrità del motore.
RENDIMENTO GLOBALE
DA COSA DIPENDE ?
Il rendimento globale di un sistema di propulsione è una misura dell'efficienza complessiva con cui il sistema converte l'energia disponibile in lavoro utile per muovere il veicolo, considerando tutte le perdite e le inefficienze del sistema. Dipende dal rendimento propulsivo, che misura l'efficienza nella generazione di spinta o lavoro utile, e da altre perdite di energia durante il processo di conversione e trasmissione dell'energia.
Inconvenienti durante l'avviamento
Avviamento interrotto: È possibile interrompere l'avviamento in caso di anomalie o parametri al di fuori dei limiti prestabiliti. Avviamento mancato: Può essere causato da varie anomalie, come avaria del motorino, delle valvole del regolatore di flusso o delle candele di accensione. Avviamento caldo: Può verificarsi un aumento improvviso della temperatura dei gas di scarico durante l'accelerazione del motore verso il regime minimo. Avviamento lento: Il motore impiega più tempo del previsto per raggiungere il regime minimo di rotazione, spesso correlato a problemi nella pressione dell'aria compressa o avarie interne al motore.
TURBINA A REAZIONE
Nel principio di funzionamento della turbina a reazione, i gas provenienti dalla camera di combustione vengono accelerati attraverso il vano convergente tra le palette stazionarie, aumentando la loro velocità e diminuendo la pressione. Successivamente, entrano nel vano tra le palette mobili, dove la velocità relativa aumenta ulteriormente, grazie alla diminuzione di pressione causata da un condotto convergente. Alla fine del processo, i gas lasciano il rotore con una velocità assoluta simile a quella all'ingresso dello statore. Questa turbina, che assorbe principalmente energia di pressione, è conosciuta come turbina a reazione.
DETTAGLI SUL FUNZIONAMENTO
Il funzionamento della scatola accessori può essere suddiviso in diverse fasi: Trasmissione della potenza: L'albero motore del motore aeronautico, che è alloggiato all'interno del motore stesso e non è direttamente accessibile dall'esterno, trasmette il movimento alla scatola accessori attraverso una coppia di ingranaggi conici. Questa trasmissione di potenza avviene direttamente o tramite riduzioni a seconda delle esigenze del sistema. Azionamento degli accessori: Una volta che la potenza è stata trasferita alla scatola accessori, questa fornisce il movimento agli accessori essenziali per il funzionamento del motore e del velivolo. Tra gli accessori comuni che prendono il movimento dalla scatola accessori ci sono la pompa carburante, il modulo FCU (Fuel Control Unit) per il controllo del carburante, la pompa di lubrificazione e i generatori elettrici. Controllo e monitoraggio: La scatola accessori può anche essere responsabile della misurazione del numero di giri dell'albero motore e può essere collegata a sistemi di monitoraggio per garantire il corretto funzionamento degli accessori e del motore nel suo complesso. Avviamento del motore: Durante la fase di avviamento del motore, la scatola accessori può essere coinvolta nel fornire il movimento all'albero motore tramite il sistema di avviamento, garantendo così l'avvio del motore in modo sicuro ed efficiente.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Compressione dell'aria: L'aria viene aspirata e compressa da un compressore all'interno del motore. Questo aumento di pressione e temperatura prepara l'aria per il processo di combustione. Combustione del carburante: Il carburante viene iniettato e bruciato all'interno della camera di combustione. Questo processo produce una rapida espansione dei gas e un notevole aumento di pressione e temperatura. Espansione attraverso la turbina: I gas caldi e ad alta pressione prodotti dalla combustione passano attraverso la turbina, dove parte dell'energia termica viene convertita in energia meccanica per azionare il compressore e altri dispositivi del motore. Uscita dei gas di scarico: I gas di scarico ad alta velocità vengono espulsi attraverso l'ugello di scarico del motore. Questa espulsione dei gas con una grande velocità genera la spinta secondo il principio di azione e reazione di Newton.