L’aviazione moderna deve il suo successo al motore a reazione. La tecnologia è stata originariamente sviluppata alla fine degli anni ’30 e all’inizio degli anni ’40 per uso militare nella seconda guerra mondiale, ma da allora ha alimentato la rivoluzione degli aerei passeggeri.
Ci sono molte varianti diverse del motore a reazione, ma quella più comunemente usata negli aerei passeggeri è chiamata turbofan (perché contiene una turbina e una ventola). La descrizione che segue riguarda in particolare i turbofan, ma molte cose si applicano più in generale.
Come funzionano queste meraviglie dell’ingegneria?
Al livello più semplice, il modo in cui funziona un motore a reazione può essere ridotto a sole quattro parole: succhiare, spremere, sbattere, soffiare. Analizziamo cosa significa.
Suck
Quando si guarda un motore a reazione, la prima cosa che generalmente si nota è che la parte anteriore è una ventola gigante a molte pale, dentro quella che è conosciuta come la presa. Le pale agiscono esattamente nello stesso modo in cui funzionano le pale di un’elica o di un ventilatore da tavolo, aspirando l’aria e spingendola fuori dall’altra parte ad alta velocità. La ventola di un motore a reazione ha però molte più pale di una ventola da tavolo: spesso più di 20. Pensate alla ventola come a un’elica sotto steroidi.
Nella maggior parte dei motori a reazione moderni, la ventola da sola può generare fino al 90% della spinta, o “potenza di spinta” del motore. Per scoprire da dove proviene l’altro 10%, dobbiamo continuare a seguire l’aria nel suo viaggio.
Squeeze
Ora ci stiamo lasciando alle spalle la tecnologia dei motori pre-jet. Una volta che la ventola aspira l’aria, una parte di essa non è solo forzata intorno al motore, ma è incanalata in quello che è conosciuto come il compressore. All’interno, l’aria è spinta da molti dischi rotanti caricati con piccole lame lungo un tubo che diventa sempre più piccolo. Questo comprime rapidamente l’aria, rendendola molto più densa, più calda e più esplosiva quando viene aggiunto il carburante.
Bang
Per i piromani là fuori, è qui che inizia il divertimento. Il carburante viene aggiunto all’aria compressa, creando una miscela altamente volatile che richiede una semplice scintilla per bruciare. Questo è ciò che accade nella camera di combustione, dove la miscela carburante/aria viene spruzzata e accesa, espandendo rapidamente l’aria e generando il resto della spinta del motore.
Soffio
La rapida espansione dell’aria durante la combustione genera un’enorme quantità di pressione che deve trovare una via d’uscita. La via d’uscita di un motore a reazione è alla fine di un altro tubo pieno di dischi che ruotano con lame che vengono fatte girare dalla forza del gas in espansione. Questa parte è conosciuta come la turbina. Una volta alla fine della turbina, i gas lasciano il motore ad alta velocità, esercitando una forza sul motore nella direzione opposta. (In accordo con la terza legge di Newton: per ogni azione, c’è una reazione uguale e contraria).
La parte ingegnosa del moderno motore a reazione è che la ventola di aspirazione, il compressore, la camera di combustione e la turbina sono collegati da un unico albero che corre lungo l’interno del motore. Così, quando i gas in espansione fanno girare la turbina nella parte posteriore, aiutano a far girare la ventola nella parte anteriore, il che mantiene il processo in corso e genera più spinta.
Si tratta di un motore a reazione moderno.