Teoria di Laboratorio di operabilità motore

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Author: appunti_uni_ing

Revisionato il 10/09/2026

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Esame Laboratorio di operabilità motore

Facoltà Ingegneria

Università Università degli Studi di Firenze

A.A. 2024-2025

78 pagine

Appunti esame

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Estratto del documento

Laboratorio di Operabilità Motore Laboratorio di Operabilità Motore

Propulsione nelle turbine a gas

Tipologie di motori

Turboprop: propulsore a elica
Turbojet: accelerazione del fluido che genera una spinta (no elica)
Turbofan: una via di mezzo fra turbojet e turboprop, è dotato di 1º elica intubata (fan)
Ramjet: non hanno componenti rotanti

Bilancio forze sull'aereo

Per avere equilibrio le forze si devono bilanciare:

Vo = velocità di volo
L = ½ ρ Vo² Cl A

Il lift è sempre proporzionale all’area del profilo alare e normale alla traiettoria.

Fr = ½ ρ Vo² Cd A

La forza resistente è in direzione della velocità ma con verso opposto.

P = ½ ρ Vo³ Cd A

La resistenza è proporzionale a Vo³.

La potenza del motore necessaria a mantenere l’aereo in quota dipende da:

Parametri aerodinamici
Densità
Velocità

Spinta: è la forza esercitata dal motore grazie all'accelerazione del fluido di lavoro (propellente).

Polare lift-drag

Coefficiente di drag Cd e coefficiente di lift Cl sono legati dalla polare:

CD = K1 Cl² + K2 Cl + Cdo

Se mi trovo in angolo di incidenza nulla di lift e nulla non si trova c’è un minimo attorno come andamento del cdo
K1 esprime l’influenza della forma alare
K2 esprime l’influenza della conformazione del profilo alare (spessorato)

Formule per la spinta

Turbojet

La spinta è estratta incrementando la quantità di moto dell'aria che scivola nel motore.

ṁ_a: portata d'aria in ingresso
ṁ_f: portata propellente (fuel)
ṁ: portata d'aria in ingresso
V_o: velocità di volo & relativa in ingresso
p_o: pressione ingresso
V_e, p_e: velocità, portata & pressione dei gas di uscita

T_e = | d(mV)_j | / dt = (m_a + m_f) V_e + (P_e - P_o) A_e - m_a V_o

Spinta del getto

Spinta pressione (=0 se subsonico)

Ram drag (uguale alla sezione frontale)

Spinta a motore non installato nell'aereo (no. bonific): T_e = ṁ_a (M_{e_g} - V_o) (ṁ_f trascurabile)

Relazione equivalente: M_{e_g} = F_e + (P_e - Po) A_e / ṁ_a

Turboprop

T_e = ṁ_a.el (M_u.v - V_o)

M_u.v: velocità di uscita
V_o: velocità di ingresso
ṁ_a.el: portata d'aria dell'elica

L'aria che attraversa l'elica viene eulotta quindi la velocità di uscita è maggiore di quella di ingresso. L'elica è in stallia di fermo d'insieme e non potrebbero introiezione, se aggregasse eulotte non torno a chiudere, ma ne è probabil altro ma mantenendo favlessa portata la sezione dell'elisse l'ulu v quindi => S_out.el = S_in.el

Somma: T = 1/2 ρ Ap (M_u.v² - V_o²)

Turbofan

Turbofan = ṁ_a.el (M_u.v - V_o) + ṁ_a (M_{e_g} - V_o) = ṁ_a EPR (M_u.v - V_o) + (M_{e_g} - V_o)

All'aumentare di BPR é aumentincim del gaso dell'eli.

By-pass ratio

BPR = ma,el / ma

Rapporto tra la portata che bypassa il motore ma,el e quella che attraversa il motore ma.

Bilancio di potenza

P_av → MOTORE → P_j → P_p → P_d

P_av: potenza totale resa disponibile del combustibile
P_j: potenza del getto (potenza come variazione di energia cinetica per unità di tempo fornita dal motore)
P_p: potenza effettiva (potenza propulsiva)
P_d: potenza dispersa. La relazione in uscita del getto è maggiore di quella in ingresso V_o, quindi, non c'è stato un guadagno di energia cinetica diversa.

Se il razzo non è sostentato (marcia ellittica e pressione dell'uscita dell'ugello diversa da quella ambiente) deve essere considerata anche la spinta dovuta alla differenza di pressione P_e-P_a.

Potenza disponibile

P_av= m_g (Q_c + V_o³ / 2)

Dove Q_c è il potere calorifico del combustibile e V_o² / 2 è l'energia cinetica del combustibile stesso (spoché vol

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