I motori a reazione o a turbina forniscono energia per aeromobili dell’aviazione commerciale e generale in tutto il mondo. Gli aeromobili a elica hanno limiti di altitudine operativa a causa delle prestazioni dell’elica, ma le prestazioni del motore a reazione tendono ad aumentare a quote più elevate. Le prestazioni dei motori a turbina sono misurate dal consumo di carburante, dalla spinta e dalla resistenza a varie altitudini operative.
Un motore a turbina produrrà una grande quantità di spinta a basse quote a causa dell’alta densità dell’aria. Mentre l’aereo sale, la densità dell’aria diminuirà fino a quando l’aereo non raggiunge le normali altitudini di crociera, spesso sopra i 30.000 piedi (9.100 metri). Sebbene la densità dell’aria sia molto più bassa a queste altitudini, l’aereo può viaggiare più velocemente a causa della resistenza ridotta o dell’attrito dell’aria.
La spinta elevata del getto alle quote più basse è uno svantaggio per l’efficienza del motore. Un aereo a reazione che gira a quote più basse deve ridurre la potenza in modo significativo per prevenire velocità eccessive e danni alla cellula. La spinta inferiore risultante con elevata densità dell’aria crea scarse prestazioni del motore a reazione e il consumo di carburante sarà maggiore.
Le prestazioni del motore a reazione sono ottimizzate quando la turbina funziona quasi al 100 percento di potenza. Ciò si verifica perché solo una parte della spinta del motore è dovuta alla combustione del carburante. Una grande percentuale di spinta è l’aria compressa dalla sezione del compressore della turbina e passa attraverso il motore o bypassa il processo di combustione. La maggior parte dei motori a turbina sono chiamati motori di bypass, poiché solo una parte del flusso d’aria viene utilizzata per la combustione del carburante, mentre il resto ignora la sezione di combustione.
Quando l’aria entra nell’ingresso del motore, passa attraverso una serie di rotori e pale che comprimono l’aria a una pressione maggiore mentre passa attraverso una sezione trasversale più piccola. L’aria ad alta pressione viene utilizzata sia per la spinta di bypass che per l’aria di combustione. Un ugello di scarico è progettato per accelerare l’aria dal retro del motore mentre la pressione viene convertita in velocità, con conseguente spinta che spinge il velivolo in avanti. I gas di combustione guidano anche una serie di pale collegate ad un albero che fa funzionare la sezione del compressore di aspirazione.
Le prestazioni del motore a reazione sono spesso misurate in base al consumo specifico di carburante. Questo è definito come la quantità di carburante utilizzata divisa per la spinta netta del motore. La spinta netta è la spinta totale del motore meno la quantità di spinta prodotta dagli effetti del ram o l’aria che passa attraverso il motore a causa della velocità del volo. Il consumo specifico di carburante offre ai progettisti valori standard delle prestazioni del motore che possono essere confrontati per diverse altitudini e velocità.
È anche importante comprendere le prestazioni del motore a reazione per le situazioni in cui un motore si guasta su un velivolo a più motori. Il motore rimanente deve produrre una spinta sufficiente a un’altitudine specifica per consentire il volo controllato fino a quando non è possibile effettuare un atterraggio. Inoltre, il motore non funzionante crea resistenza a causa del passaggio dell’aria attraverso di esso, un effetto chiamato mulino a vento. I progettisti devono includere le prestazioni del motore nei requisiti di prestazione del motore.