Differenza tra motore a turbina a gas e motore alternativo (motore a pistoni)

Motore a turbina a gas e motore alternativo (motore a pistoni)
 

Come tutti gli altri macchinari, gli aerei necessitano di una fonte di energia per funzionare, in particolare per generare la spinta necessaria per far muovere l'aereo in avanti. Fin dai primi tentativi, i motori alternativi funzionanti a benzina venivano utilizzati per il volo a motore.

Il primo aereo più pesante del mondo è stato realizzato dal Wright Flyer I, ed era alimentato da un singolo motore a pistoni raffreddato ad acqua a 4 cilindri che produceva al massimo 12 cavalli. Fino alla seconda guerra mondiale, ogni aereo era alimentato con motori alternativi / a pistone.

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 concept e il design sono stati sviluppati dal 1930, l'implementazione di successo del motore jet è arrivata solo dopo la fine della seconda guerra mondiale.

Da allora, a causa dei loro numerosi vantaggi rispetto ai motori alternativi, il motore a reazione e le varianti sono diventati la forma predominante di centrale elettrica per aeromobili.

Maggiori 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 dell'albero. Il tipo di motore principale utilizzato negli aerei si basa sulla combustione di combustibili fossili e chiamato motori a combustione interna.

La meccanica del motore deve spostare 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, vengono classificati in categorie rettilinee (verticali), rotanti, radiali, di tipo V e orizzontali opposte.

I tipi di motore sopra menzionati funzionano su ciclo Otto, e sono stati utilizzati nella maggior parte degli aerei nei primi 20 anni^esimo secolo. Solitamente sono usati per guidare un'elica, che genera la spinta. Qualsiasi aereo che opera su motori a pistoni ha velocità massime relativamente basse e la potenza prodotta dai motori è relativamente inferiore a quella dei motori a reazione. Il motivo è che il rapporto peso / potenza dei motori a pistone è molto basso e, se è richiesta più potenza, è necessario aumentare la dimensione del motore e aumentare il peso complessivo dell'aeromobile, cosa non auspicabile per gli aeromobili. La progettazione e la produzione dei motori a pistoni sono meno complesse e richiedono meno manutenzione e anche i costi dei motori a pistoni sono bassi.

Maggiori informazioni su Gas Turbine Engine

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 delle turbine a gas funzionano in base a componenti rotanti e, pertanto, hanno un fluido di lavoro che scorre continuamente attraverso il motore in direzioni radiali o assiali. Sono il componente principale sottostante del motore a reazione.

I componenti principali del motore a turbina a gas sono il compressore, la camera di combustione e la turbina e, a volte, un ugello. Operano portando il fluido di lavoro in diversi stati termodinamici e estraendo il lavoro dell'albero o la spinta allo scarico. Se viene utilizzata la spinta generata dallo scarico, è noto come un motore a turbina; se la turbina estrae parte del lavoro e aziona un ventilatore, è noto come un motore turboventilato. Il tipo di motore che estrae quasi tutto il lavoro in quanto il lavoro dell'albero della turbina è noto come un motore turboalbero; se un propulsore è guidato dall'albero, è conosciuto come un motore turbo prop.

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 potenza / peso, meno vibrazioni, alte velocità di funzionamento e affidabilità.

Qual è la differenza tra turbina a gas e motore alternativo (motore a pistoni)?

• I motori a pistoni hanno meccanismi alternativi (da e verso il movimento) 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 potenza / peso dei motori a turbina a gas è molto più alto di quello dei motori alternativi.

• Le turbine a gas sono sofisticate nel design e nella fabbricazione, 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 aerei di grandi dimensioni e potenti come aerei da caccia militari o aerei di linea commerciali, ma i motori a pistoni vengono utilizzati su velivoli più piccoli e corti.