Come viene instradata l'aria in entrata all'interno dei diversi sistemi di un motore a reazione?

Jul 09, 2023

L'aria in entrata è caratterizzata da diversi getti all'interno del motore.

I motori a reazione funzionano comprimendo l'aria in ingresso attraverso una serie di compressori e combinandola con il carburante atomizzato nella camera di combustione. La miscela aria-carburante viene accesa, espansa e rilasciata attraverso lo scarico per produrre spinta. Un altro flusso d'aria più grande passa semplicemente attraverso il flusso di bypass senza essere compresso o acceso.

Il rapporto di bypass è il rapporto tra la portata massica dell'aria che bypassa il nucleo del motore (flusso secondario) e la portata massica dell'aria che entra nel nucleo del motore (flusso primario). Un terzo flusso, il flusso d'aria parassita (aria di spurgo), passa dal compressore e viene utilizzato all'esterno della camera di combustione per il raffreddamento e la pressurizzazione di vari sistemi. Questo articolo esplora i tre flussi d'aria nel motore a reazione.

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L'aria in entrata dal ventilatore entra in una serie di stadi di compressione a bassa pressione (LP) (booster) prima di entrare nel compressore ad alta pressione (HP). Ciascuno stadio di compressione è costituito da una componente rotante e da una componente stazionaria. L'aria viene compressa e condizionata mentre attraversa ciascuna fase. La velocità dell'aria diminuisce all'aumentare della pressione (e della temperatura).

L'aria proveniente dal compressore LP viene guidata nel compressore HP attraverso le palette guida di ingresso (IGV) per ridurre eventuali turbolenze residue causate dalla rotazione. L'aria pressurizzata ad alta temperatura viene miscelata con il carburante pressurizzato per la combustione. I gas caldi si espandono, trasferendo l'energia alle turbine HP e LP. L'aria esiste attraverso lo scarico del motore, generando la spinta.

L'aria parassita viene utilizzata per la pressurizzazione e il raffreddamento dei componenti interni del motore. L'aria di scarico dal flusso primario viene utilizzata per pressurizzare vaschette, valvole e altri sistemi interni. L'aria parassita viene utilizzata anche per il raffreddamento delle coppe e dei componenti ad alta temperatura, comprese le pale delle turbine e gli ugelli.

È interessante notare che, sebbene l'aria sia già riscaldata a circa 930 gradi F (500 gradi C), è relativamente più fredda delle temperature all'interno e intorno al combustore (~ 2.730 gradi F/1.500 gradi C).

L'aria parassita viene utilizzata anche per la pressurizzazione della cabina, l'aria condizionata e altri sistemi interni. Fornisce inoltre aria calda per i sistemi antighiaccio di ingresso del motore e delle ali degli aerei. In particolare, qualsiasi quantità di aria sottratta alla sezione di compressione influisce negativamente sull'efficienza del motore. Tuttavia, l'aria di spurgo viene controllata con precisione attraverso numerose valvole e fornita ai motori critici e ai sistemi dell'aeromobile.

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Il flusso d'aria secondario è quello che bypassa il nucleo del motore e scorre all'esterno del motore, fornendo la maggior parte della spinta del motore. L'aria in entrata dalla ventola viene convogliata attraverso le palette guida di uscita (OGV) per ridurre al minimo l'effetto delle forze centrifughe della ventola rotante. Il flusso d'aria secondario mantiene l'intero motore raffreddato dall'esterno contribuendo a ridurre al minimo il rumore del motore.

Una parte dell'aria secondaria viene utilizzata per un ulteriore raffreddamento delle coperture e delle casse della turbina. I componenti della turbina si espandono e si contraggono a causa delle variazioni di temperatura. Di conseguenza, il gioco tra le scatole e le pale cambia, influenzando l'efficienza del motore. L'aria secondaria viene trasmessa alle linee di controllo attive del gioco installate sulle casse delle turbine per ottimizzare il gioco delle pale in tutte le fasi del volo.

Poiché la temperatura dell'aria secondaria dipende in gran parte dall'altitudine dell'aereo, il flusso di massa dell'aria viene controllato tramite valvole di controllo del gioco. L'aria secondaria viene utilizzata anche su altri componenti esterni, compreso il vano centrale e il raffreddamento del sistema di accensione.

Cosa ne pensi dei vari flussi d'aria all'interno del motore a reazione? Raccontacelo nella sezione commenti.

Scrittore - Omar è un appassionato di aviazione che ha conseguito un dottorato di ricerca. in Ingegneria Aerospaziale. Con numerosi anni di esperienza tecnica e di ricerca al suo attivo, Omar mira a concentrarsi sulle pratiche aeronautiche basate sulla ricerca. Oltre al lavoro, Omar ha una passione per i viaggi, la visita ai siti aerei e l'avvistamento di aerei. Con sede a Vancouver, Canada