Motore a turbina a gas vs motore alternativo (motore a pistoni)
Come tutti gli altri macchinari, l'aereo ha bisogno di una fonte di alimentazione per funzionare, in particolare per generare la spinta necessaria per far avanzare l'aereo. Dai primi tentativi sono stati utilizzati motori alternativi funzionanti a benzina per il volo a motore.
Il primo volo al mondo più pesante dell'aereo è stato realizzato dal Wright Flyer I, ed era alimentato da un unico motore a pistoni a 4 cilindri raffreddato ad acqua che produceva una potenza massima di 12 cavalli. Fino alla seconda guerra mondiale, ogni aereo era alimentato con motori alternativi/a pistoni.
Nelle ultime fasi della seconda guerra mondiale, i tedeschi usarono il motore a reazione per alimentare gli aerei e presto seguirono altri paesi. Anche se il concetto e il design sono stati sviluppati sin dagli anni '30, l'implementazione di successo del motore a reazione è arrivata solo dopo la fine della seconda guerra mondiale.
Da allora, a causa della moltitudine di vantaggi rispetto ai motori alternativi, il motore a reazione e le sue varianti sono diventati la forma predominante di centrale elettrica per gli aerei.
Ulteriori informazioni sul motore alternativo (motore a pistoni)
Un motore alternativo, noto anche come motore a pistoni, è una macchina con pistoni alternativi, che converte l'energia termica da un processo di combustione in un lavoro meccanico, come il lavoro sull'albero. Il tipo di motore principale utilizzato negli aerei è basato sulla combustione di combustibili fossili e chiamato motori a combustione interna.
La meccanica del motore consiste nel muovere un albero collegato a un meccanismo del cilindro del pistone creando una grande pressione all'interno del cilindro. A seconda del modo in cui i cilindri sono disposti attorno all'albero, sono classificati in categorie diritte (verticali), rotanti, radiali, a V e orizzontalmente opposte.
I tipi di motori sopra menzionati funzionano a ciclo Otto e sono stati utilizzati nella maggior parte degli aerei all'inizio del 20esimo secolo. Solitamente vengono utilizzati per azionare un'elica, che genera la spinta. Qualsiasi aeromobile che opera con motori a pistoni ha velocità massime relativamente basse e la potenza prodotta dai motori è relativamente inferiore ai motori a reazione. Il motivo è che il rapporto potenza/peso dei motori a pistoni è molto basso e, se è richiesta più potenza, è necessario aumentare la cilindrata e ciò aumenta il peso complessivo dell'aeromobile, cosa non desiderabile per gli aerei. La progettazione e la produzione dei motori a pistoni sono meno complesse e richiedono una minore manutenzione e anche il costo dei motori a pistoni è basso.
Ulteriori informazioni sul motore a turbina a gas
Il motore a turbina a gas o semplicemente una turbina a gas è un motore a combustione interna, che utilizza gas come l'aria come fluido di lavoro. L'aspetto termodinamico del funzionamento della turbina a gas è idealmente modellato dal ciclo di Brayton. I motori a turbina a gas funzionano sulla base di componenti rotanti e, quindi, hanno un fluido di lavoro che scorre continuamente attraverso il motore in direzione radiale o assiale. Sono il componente principale alla base del motore a reazione.
I componenti principali del motore a turbina a gas sono il compressore, la camera di combustione e la turbina e, talvolta, un ugello. Funzionano portando il fluido di lavoro in diversi stati termodinamici ed estraendo il lavoro dell'albero o la spinta allo scarico. Se viene utilizzata la spinta generata dallo scarico, è noto come motore turbo jet; se la turbina estrae parte del lavoro e aziona una ventola, è noto come motore turbofan. Il tipo di motore che estrae quasi tutto il lavoro come albero della turbina è noto come motore turboalbero; se un'elica è azionata dall'albero, è noto come motore turboelica.
Esistono molte varianti delle turbine a gas, progettate per compiti specifici. Sono preferiti rispetto ad altri motori (principalmente motori alternativi) per il loro elevato rapporto peso/potenza, vibrazioni ridotte, velocità di funzionamento elevate e affidabilità.
Qual è la differenza tra turbina a gas e motore alternativo (motore a pistoni)?
• I motori a pistoni hanno meccanismi alternativi (andata e ritorno) mentre i motori a turbina a gas hanno meccanismi rotanti.
• Entrambi utilizzano l'aria come fluido di lavoro, ma il flusso nelle turbine a gas è continuo mentre i motori alternativi hanno un flusso intermittente.
• Il rapporto peso/potenza dei motori a turbina a gas è molto superiore a quello dei motori alternativi.
• Le turbine a gas sono sofisticate nella progettazione e nella produzione, mentre i motori alternativi sono più semplici nella progettazione e più facili da produrre.
• La manutenzione dei motori alternativi è più semplice e deve essere eseguita frequentemente, mentre la manutenzione dei motori a turbina a gas è complessa, ma l'ispezione e la manutenzione avvengono a intervalli più lunghi.
• I motori a turbina a gas o le sue varianti sono costosi, mentre i motori alternativi sono relativamente economici.
• I motori a turbina a gas alimentano velivoli grandi e potenti come i caccia militari o gli aerei di linea commerciali, ma i motori a pistoni vengono utilizzati in velivoli a corto raggio.
