Perché le turbine sono più efficaci delle eliche sugli aeroplani? [chiuso]
Ho letto questa domanda:
Perché i motori a turbina funzionano?
Il compressore genera un certo volume d'aria ad alta pressione. Nella camera di combustione, quest'aria viene riscaldata - questo porta a un volume d'aria molto maggiore. Osservando una sezione della turbina (che si assottiglia a una sezione più piccola quando lo stadio del compressore si avvicina allo stadio di combustione) vediamo che questo incoraggia ulteriormente il flusso di massa ad alta densità nello stadio di combustione. Nella fase di scarico il passo delle pale del ventilatore è tale che il lavoro è svolto dall'aria in rapido movimento senza provocare una grande caduta di pressione. In altre parole, è "più facile" per l'aria uscire dalla parte posteriore. Ma poiché c'è molta più aria che esce dalla parte posteriore (ha aggiunto molto volume bruciando carburante) la velocità con cui sta lavorando "meno duramente" in uscita non impedisce al motore di produrre potenza / spinta.
Questa è una spiegazione molto carina del perché le turbine funzionano.
Tuttavia, non ho trovato alcuna descrizione su questo sito perché le turbine siano più efficaci delle eliche sugli aeroplani. A quanto ho capito, la maggior parte degli aeroplani moderni (che volano ad alta velocità) ha le turbine invece delle eliche, e non ho nemmeno scoperto fino a che punto le turbine siano migliori delle eliche. A quanto ho capito, le turbine danno più gas delle eliche, ma non ho trovato alcuna spiegazione del perché. Oppure l'acceleratore dato per carburante usato è più efficiente.
Ho trovato questo:
https://en.wikipedia.org/wiki/Turboprop
Questo combina un'elica con una turbina. Ma ancora non fornisce spiegazioni sul perché le turbine sarebbero più efficaci delle eliche (ammesso che lo siano).
Domanda:
- Perché le turbine sono più efficaci delle eliche sugli aeroplani?
Risposte
I motori a turbina non sono necessariamente più efficienti o utili delle eliche. L'argomento è complicato; Descriverò brevemente i grandi problemi qui.
Se vuoi andare in trans o supersonico, non puoi usare le eliche perché le punte delle eliche diventano trans-soniche prima del resto dell'aereo e quando lo fanno, la loro efficienza propulsiva diminuisce drasticamente. I motori a reazione sono l'unica strada da percorrere in questo regime operativo.
Se vuoi andare piano su un piccolo aereo, le eliche (azionate da motori a pistoni!) Sono molto più efficienti dei jet perché quando riduci le dimensioni e la spinta di un motore a reazione, la sua efficienza propulsiva diminuisce rapidamente e il suo funzionamento è così antieconomico quanto non essere competitivo rispetto alle eliche a pistone.
Se vuoi pilotare un aereo molto grande alto e veloce, la propulsione a elica a pistoni non è pratica perché quando riduci un motore a pistoni, aumenti tutti i problemi fondamentali dei motori a combustione interna e diventano poco competitivi rispetto ai motori a reazione.
Puoi unire i vantaggi di eliche e turbine scartando il motore a pistoni e utilizzando il motore a turbina per azionare invece un'elica; questo è un mezzo di propulsione molto efficiente fintanto che non devi superare circa 450 MPH.
Infine, nota che puoi ottenere ancora più efficienza e prestazioni da una turbina azionata da un'elica infilando l'elica in una copertura anulare aderente proprio di fronte al motore a turbina. Per compensare il diametro dell'elica più piccolo che ciò richiede, si aggiungono più pale alla "ventola" e ora si dispone del turbofan ad alto bypass che attualmente domina l'attività di trasporto di jet.
IN SINTESI: volo transsonico e supersonico = niente eliche, solo turbine a reazione
volo subsonico veloce, grande aereo = turboventola ad alto bypass
aerei lenti e piccoli = niente turbine, solo pistoni e eliche
aerei di medie dimensioni, velocità subsoniche = turboelica
Ci sono eccezioni per gli aerei speciali (come per i militari) in cui i compromessi tra prestazioni, costo di acquisto e costo operativo sono diversi.