Propulsori aereonautici

[Vainamoinen]

Ciao a tutti, c'è un'anima pia su questo forum che mi spiega, in dettaglio, alcune differenze fra i vari tipi di propulsione aereonautica?

Che differenza intercorre fra un banale turboelica e un prop-fan (come lo ZMKB D-27 dell'An70)?

E nei turbogetti, che differenza passa fra flusso assiale e flusso centrifugo?

Ancora, come funzioona di preciso uno scramjet?


Grazie per eventuali cortesi risposte.
Buona giornata!
Vainamoinen

[Alejp4]

Allora... vediamo ...
Differenze tra Prop-Fan e normale Turboelica
Il primo tipo Russo AN70 credo abbia il collegamento delle pale controrotanti direttamente collegate al compressore-Turbina sia di bassa Press che di alta Press
Il Tipo GE montato su alcuni DC9 aveva le pale posizionate posteriormente e collegate direttamente alle turbine .
Mente nei turboelica l'elica è mossa da una scatola di trasmissione ripartitore di moto ok?
le differenze principali sono queste.

Turbogetti assiali e centrifughi:
Centrifughi sono composti da un solo disco rotante che invia l'aria compressa
alle camere di combustione esempio pratico.. turbocompressore automobilistico hai presente la girandola...(non siamo alle giostre) che comprime l'aria.. solo che ai lati sono presenti le camere di combustione.
Vantaggi:
elevato rapporto di pressione per stadio basso costo di realizzazione
però in campo aeronautico sono ultra passati perchè il loro sviluppo è limitato, convengono solo per basse potenze e per piccoli motori
Svantaggi:
Ingombro laterale notevole se li hai mai visti sono corti e larghi

Assiali
composti da rotori e statori quelle miriade di palette che si vedono
nei spaccati
Il tipo + diffuso praticamente Jet militari civili e non
composto da
Monoflusso
un compressore+camera di combustione+turbina
Doppio flusso
due compressori bassa/alta press+camera di combust+2turbine alta/bassa
Vantaggi..pressione e potenze elevati..minor ingombro..

Scramjet:
nuovi tipi di motori supersonici denominati ramjet a combustione supersonica, o più brevemente: "scramjet", una variazione del ramjet dove la combustione esterna avviene all'interno dell'aria che fluisce a velocità supersoniche.
Lo Statoreattore, in inglese Ramjet, è un tipo di motore a getto progettato da William Avery.
Lo statoreattore riduce la complessità del motore a reazione eliminando molte delle parti in movimento. In particolare viene eliminato il compressore in quanto è la velocità stessa del velivolo a comprimere l'aria che entra nella presa d'aria. In questo modo diventano superflue le ventole del compressore.

Il principio di funzionamento dello statoreattore è lo stesso del motore a reazione tradizionale. L'aria aspirata dall'esterno entra in una presa, viene compressa e miscelata con il carburante, passa poi nella camera di combustione e quindi viene espulsa dalla parte posteriore a velocità superiore di quella di entrata. Quando l'aria entra in ogni motore a reazione, anche se il velivolo procede a velocità supersonica, viene rallentata a velocità subsonica. In questa fase la sua velocità diminuisce mentre aumenta la sua pressione. Si produce il cosiddetto Ram compression effect. Ad alta velocità questo processo può essere molto efficiente e può comprimere abbastanza aria, quindi sufficiente ossigeno, per permettere una combustione efficace nel motore. Lo statoreattore è costruito appositamente per sfruttare questo effetto di compressione attraverso una progettazione accurata della forma della presa d'aria. In pratica il questo motore può venire descritto come nulla più che un lungo tubo ben progettato. Lo statoreattore non contiene grandi parti in movimento e pertanto è più leggero di un motore turbofan. Risulta pertanto molto indicato per quelle applicazioni che richiedono un motore semplice e piccolo per raggiungere alte velocità.

Lo statoreattore è inefficiente a velocità che vanno dai 500 km/h a velocità pari a Mach 1. Per poter entrare in funzione devono essere spinti ad alte velocità. Risultano quindi poco utilizzabili per le applicazioni generiche quali la motorizzazione di velivoli civili o militari. Per renderli utilizzabili su un ampio spettro di velocità come avviene per i motori a reazione oggi utilizzati, cioè permettere loro di poter passare dalla bassa alla alta velocità e di venire utilizzati 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 motori a razzo sono più efficienti di quest'ultimi per quello che riguarda il consumo di carburante....
Spero di averti chiarito la situazione.

Ti consiglio di documentarti con alcuni testi che trovi tranquillamente nelle librerie aeronautiche..

Alessandro

[Airspeed]

Testo originale scritto da Alejp4
Mente nei turboelica l'elica è mossa da una scatola di trasmissione ripartitore di moto ok?

Nei turboelica l'elica comunque è mossa dalla turbina: si tratta sempre di una turbomacchina. Non ho capito cosa intedevi con la frase che ho quotato. Intendevi che l'elica non è mossa da una turbina?

Ciao
airspeed

[Alejp4]

Si effettivamente rileggendo.....non è chiaro.
Certo intedevo dire si che è sempre mossa dalla turbina.

Grazie per la precisazione Airspeed

Ale

[I-DISA]

Testo originale scritto da Alejp4
Allora... vediamo ...
Mente nei turboelica l'elica è mossa da una scatola di trasmissione ripartitore di moto ok?

le differenze principali sono queste.

Turbogetti assiali e centrifughi:
Centrifughi sono composti da un solo disco rotante che invia l'aria compressa
alle camere di combustione esempio pratico.. turbocompressore automobilistico hai presente la girandola...(non siamo alle giostre) che comprime l'aria.. solo che ai lati sono presenti le camere di combustione.
Vantaggi:
elevato rapporto di pressione per stadio basso costo di realizzazione
però in campo aeronautico sono ultra passati perchè il loro sviluppo è limitato, convengono solo per basse potenze e per piccoli motori
Svantaggi:
Ingombro laterale notevole se li hai mai visti sono corti e larghi

Assiali
composti da rotori e statori quelle miriade di palette che si vedono
nei spaccati
Il tipo + diffuso praticamente Jet militari civili e non
composto da
Monoflusso
un compressore+camera di combustione+turbina
Doppio flusso
due compressori bassa/alta press+camera di combust+2turbine alta/bassa
Vantaggi..pressione e potenze elevati..minor ingombro..

Scramjet:

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

1)
I turbgas con compressori centirfughi sono composti da un numero di stadi rotorici di compressione che va da 1 a 2 o3. Qeulli degli APU aeronautici ne hanno 2.

Vantaggi dei compressori centirfughi:
il rapporto manometrico di compressione di stadio è di 3-4 che è molto elevato. Con solo un paio di schiere ri raggiunge un rapporto di compressione attorno ai 9-16.

Svantaggi dei compressori centrifughi:
basso rendimento abiabatico di compressione stadio per via dell'elevato rapporto manometrico di compressione di stadio. Adatti per macchine di piccolo taglio (1-5MW max) o per impianti il cui uso e breve e sporadico (apu aerei)

2)
I turbogas che si usano per la propulsione aeronauticha hanno sia i compressori che le turbine assiali.

Vantaggi del compressore assiale:
Elevato rendimento adiabatico di compressione di stadio.

Svantaggi del compressore assiale:
Basso rapporto manometrico di compressione di stadio (1,1-1,3). Necessità di disporre molti stadi in cascata.

3)
Lo scramjet elimina tutte le parti in movimento. Diventano superflue le schiere rotoriche di compressore che sono sostituite nello scramjet da un convergente e diventano superflue le schiere rotoriche di turbina che sono sostituite da un divergente.

[Vainamoinen]

Grazie per le risposte. Gli scramjet più o meno avevo già idea di cosa fossero (leggo la solita RID), ma volevo una conferma. Idem per i motori assiali e centrifughi.

Sui prop-fan: se ho ben capito quindi, si tratta di avere le centrifughe di BP "fuori" dal motore, invece che dentro a movimentare il flusso di aria fredda. E' corretto?
Ma in un prop-fan ad eliche controrotanti quanti alberi possiedo: due o tre?


Ciao!

[I-DISA]

Testo originale scritto da Vainamoinen

Sui prop-fan: se ho ben capito quindi, si tratta di avere le centrifughe di BP "fuori" dal motore, invece che dentro a movimentare il flusso di aria fredda. E' corretto?
Ma in un prop-fan ad eliche controrotanti quanti alberi possiedo: due o tre?


Ciao!

Dunque:
I prpfan che hanno 2 schiere di pale in corrente libera ne hanno una alettata sull'albero di alta uno su quello di bassa. A volte ne hanno una sola. Da evidenziare che nei propfan gli organi della turbina a gas contribuiscono a fornire spinta anche essi, come si può notare daglu ugelli di scarico.
http://www.airliners.net/open.file/537804/L/
Di solito i propulsori aeronautici sono bialbero. I modelli RR più grandi sono trialbero.

Il grosso vantaggio del propfan era il bypass ratio che toccava i 20-25.

Mi sembra di ricordare che la strada del propfan fu abbandonata anche per problemi di rumore (anche se a fare un ragionamento logico a riguardo non mi tornano i conti).

[Vainamoinen]

Ok, lentamente mi stò facendo un'idea sempre più corretta del prop-fan...

Tornando ai turbofan classici, c'è una cosa che mi incuriosisce. Se non vado errando, il Kuznetsov NK-321 che equipaggia il Tu-160 BLACKJACK ex-sovietico ha ben tre stadi di compressione: qualcuno sa spiegarmi quindi come funziona? Ha tre flussi, oppure lo stadio intermedio serve solo a comprimere ciò che verrà nuovamente compresso nell'AP (cioè, hanno lo stesso flusso)?
Spero di esser stato chiaro nella domanda...

Ciao!
Vainamoinen

[I-DISA]

Testo originale scritto da Vainamoinen
Ok, lentamente mi stò facendo un'idea sempre più corretta del prop-fan...

Tornando ai turbofan classici, c'è una cosa che mi incuriosisce. Se non vado errando, il Kuznetsov NK-321 che equipaggia il Tu-160 BLACKJACK ex-sovietico ha ben tre stadi di compressione: qualcuno sa spiegarmi quindi come funziona? Ha tre flussi, oppure lo stadio intermedio serve solo a comprimere ciò che verrà nuovamente compresso nell'AP (cioè, hanno lo stesso flusso)?
Spero di esser stato chiaro nella domanda...

Ciao!
Vainamoinen

Stop.
Mi sa che stiamo facendo confusione, mi spiego perchè:

tre stadi di compressione sono nulla; se consideriamo un rapporto manometrico di compressione di stadio di 1,3 (in media è così), otteniamo un rapporto globale di compressione di 2,2. I propulsori aeronautici hanno un rapporto manometrico di compressione che va dai 20 ai 40.
Forse quel 3 sono i numeri di alberi motore. Di solito sono bialbero ma quancuno opta per la soluzione trialbero.
Riforumla la domanda in modo più chiaro e vediamo se riusciamo a rispondere in maniera esauriente.
Ciao!

[Vainamoinen]

Si, mi sono esptresso male! Mrea culpa!
L'NK321 ha tre alberi: ventola a 3 stadi, compressore intermedio a 5 e compressore AP a 7 stadi. Cosa devo dedurne? Che l'IP e l'AP (o HP) comprimono lo stesso flusso?