VIAGGIO ALL’INTERNO DEI MOTORI TURBOGETTO

Come è noto, la parte anteriore di un motore turbogetto è considerata ” fredda” e quindi le parti che la compongono non necessitano di materiali particolari, il compressore e le varie parti che lo compongono, possono essere realizzati il lega di alluminio, tipo dural e anticoradal con costi relativamente bassi, specialmente per motori ad uso aeromodellistico, mentre per le zone considerate ” calde” come la camera di combustione e sopratutto la girante della turbina, necessitano di materiali particolarmente resistenti alle alte temperature.
Quindi, si rende necessario realizzare questi particolari con materiali particolarmente resistenti, generalmente viene usato l’Inconel.
Inconel è un marchio registrato dell’azienda statunitense Special Metals Corporation e fa riferimento alla famiglia delle superleghe a struttura austenitica a base di nichel-cromo. Altri nomi commerciali usati per indicare questa lega sono Chronin, Altemp, Haynes, Nickelvac e Nicrofer.

L’Inconel è una lega, principalmente a base di nichel (48%-72%) e cromo (14%-29%). Presenta un’ottima resistenza all’ossidazione alle alte temperature ed alla corrosione; per queste sue caratteristiche viene impiegato in parti di turbine a gas ed in particolar modo della girante.

Come abbiamo accennato prima, il rendimento dipende anche dalla temperatura T3 che hanno i gas prima di investire le turbine, temperatura che non si può aumentare all’infinito, perché bisogna tenere conto della resistenza dei materiali. I materiali con cui sono costruite le turbine sono frutto
delle più moderne tecniche metallurgiche: si pensi che, per ottenere rendimenti elevati, le estremità delle palette della turbina di alta pressione devono sopportare velocità periferiche dell’ordine dei 450 m/s, mentre vengono investite da un flusso di gas a temperature anche superiori ai 1000 gradi
centigradi e dotati di velocità di deflusso dell’ordine dei 750 m/sec: enormi sollecitazioni sia termiche che meccaniche. La possibilità di ottenere turbine capaci di rendimento e durata adeguati a soddisfare le esigenze dei moderni motori è perciò subordinata all’impiego di speciali procedimenti
costruttivi (come la tecnica monocristallo) e di materiali dotati di particolari caratteristiche di resistenza al calore e alle sollecitazioni meccaniche (come le leghe Nimonic, usate anche per le camere di combustione). Importante è poi il sistema di raffreddamento, che utilizza aria spillata dal compressore del motore: indirizzata opportunamente, essa raffredda i dischi e inoltre provvede
anche al raffreddamento interno delle palette, da cui esce tramite sottilissimi fori. Ciò permette la creazione di un sottilissimo strato di aria che in pratica “isola” le superfici delle palette dai gas, permettendo alle stesse di resistere alle altissime temperature.

Un problema che si pone è il controllo della clearance esistente tra carter e turbina: essa deve essere più piccola possibile, ma non deve azzerarsi se non si vuole che le palette “grippino” contro il carter. I motori moderni utilizzano un sistema di controllo attivo della clearance sulle turbine, sia HP che LP: esso mantiene sempre la clearance tra paletta e case della turbina al valore ottimale, modulando il raffreddamento esterno a seconda delle condizioni operative del motore. I propulsori aeronautici a turbina, utilizzano come combustibile il Cherosene. In particolare il combustibile usato da tutta l’aviazione civile nel mondo, e quindi reperibile in tutti gli aeroporti,
prende il nome di JET A-1. Esso è rigorosamente standardizzato nelle sue caratteristiche, uguale in tutto il mondo. Oltre alla base di Cherosene, contiene alcuni additivi, come un anticongelante, per evitare che l’acqua in sospensione congeli e un elemento che impedisce la formazione di microrganismi e muffe (comunque il combustibile viene di solito riscaldato prima di essere inviato
al motore, ad esempio tramite scambiatori olio-combustibile.

Fine della terza ed ultima parte.

Info su Daniele

Salve, pratico l'aeromodellismo dal 1988, dopo aver appreso il pilotaggio rc. con motoalianti, mi sono dedicato ai modelli, prima da acrobazia e poi da riproduzione. Il mio interesse e curiosità verso la progettazione degli aeromodelli, mi spinge a dedicarmi alla realizzazione di riproduzioni in scala progettandoli in proprio. Ancora oggi, dopo molte realizzazioni, continuo a progettarli, realizzarli, collaudarli e metterli a punto con grande piacere e divertimento. Per qualsiasi domanda, non avete che da contattarmi. Ciao. Daniele.
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3 risposte a VIAGGIO ALL’INTERNO DEI MOTORI TURBOGETTO

  1. LUIGI scrive:

    Stupendo affascinante articolo benché anche io li abbia studiati e possegga innumerevoli libri….non mi sono mai sentito in grado di farne uno in miniatura perché avrei bisogno di altri 12 anni di prove e studi come ho fatto sui radiali, e francamente preferisco che la faccia chi li ama e vi a passato anni di passione…..come dico sempre ad ogni uno il suo.

    Complimenti per l’articolo e le profonde cognizioni tecniche es esperienze in merito.

    Luigi

    • Daniele scrive:

      In effetti, sia io che i miei collaboratori ci stiamo documentando in modo approfondito già da diverso tempo, leggendo tutto quello troviamo, in special modo testi Universitari sia Italiani, ma sopratutto esteri. Ti posso assicurare che la documentazione acquisita è enorme e ancora non è completa.
      Mi spiace non poterti dire di più, ma il progetto è veramente riservato, posso solo dirti che “l’intuizione” che ho avuto, merita di essere presa in seria considerazione e sviluppata, con tutte le difficoltà annesse. Se, riusciamo a sciogliere alcuni “nodi”, forse, si semplificherà la situazione.
      Poi, già che c’ero, ho deciso di pubblicare un articolo sui Turbogetto, tanto per chiarire, a chi magari non lo sapeva, il funzionamento e alcuni interessanti aspetti di questo propulsore.
      A proposito, Luigi, mi aspetto che tu pubblichi qualcosa sui tuoi motori.

  2. LUIGI scrive:

    Ti ringrazio sarà fatto non appena avrò finito i disegni della nuova gamma come già accennato in altra sede da te conosciuta, e appena avrò già assemblato qualche pezzo in modo da fare un bell’articolo degno di nota. Magari anche unito alla pubblicazione del Libro in ambito.

    Grazie ancora Daniele

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