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ⓘ Motore aeronautico. Nella primissima fase della storia aeronautica anche la tecnologia dei motori era ai suoi esordi. Quello che sarebbe diventato il principale ..




Motore aeronautico
                                     

ⓘ Motore aeronautico

Nella primissima fase della storia aeronautica anche la tecnologia dei motori era ai suoi esordi. Quello che sarebbe diventato il principale tipo di motore endotermico negli anni a venire venne perfezionato nel 1860 dallingegnere tedesco Nikolaus August Otto. Tuttavia bisogna aspettare un ventennio per la produzione delle prime autovetture ed un altro ventennio per la nascita dellaeronautica moderna.

I fratelli Wright riuscirono ad effettuare il loro celebre primo volo il 17 dicembre 1903, ma il loro Wright Flyer era spinto da un motore a 4 cilindri da 12 cavalli 9 kW non troppo dissimile da quelli automobilistici.

                                     

1. Gli sviluppi dellaeronautica

Nella prima parte della propria storia operativa, levoluzione dei motori aeronautici seguì levoluzione tecnica dei motori a pistoni impiegati per scopi automobilistici. La principale differenza stava nelle elevate dimensioni rispetto a questi ultimi, sia per riuscire ad erogare la potenza necessaria a far sollevare il velivolo da terra e mantenerlo in volo, e sia per una particolare architettura che per motivi di ingombro venne praticamente ignorata nel campo delle due e quattro ruote, il motore rotativo ed il motore radiale.

Questi erano i primi motori utilizzati in questo campo, e il loro vantaggio stava nella modularità del progetto, ovvero nellintercambiabilità delle principali componenti meccaniche, riducendo costi e tempi di progettazione e realizzazione. Era tipico che da un motore se ne ricavasse una serie, per poter equipaggiare la gamma di produzione di unità in fasce determinate in base alla potenza erogata. NellImpero tedesco tali classi avevano una nomenclatura ufficiale basata sulla numerazione romana, ad esempio i Mercedes D.III o BMW IV utilizzati su velivoli della prima guerra mondiale. Questultima diede una sferzata alla ricerca aeronautica, indirizzando i progettisti verso luso di materiali più leggeri e nel contempo ricercando doti di sempre maggiore affidabilità e potenza erogata. Da qui lo sviluppo tecnologico si fece sempre più veloce e nel giro di pochi anni i motori realizzati permisero di aumentare le dimensioni e la capacità di carico dei velivoli, inaugurando laviazione commerciale.

In questo periodo nacque la rivalità tra motori radiali e motori in linea, in quanto i primi, allaumentare della potenza aumentavano anche le dimensioni frontali a scapito dellaerodinamicità di tutto il velivolo. I secondi invece permettevano di contenere lingombro e nel contempo aumentarono anche la loro efficienza adottando il raffreddamento a liquido, tecnicamente meno complesso da realizzare che nei motori radiali. Nel periodo tra la prima e la seconda guerra mondiale si assistette ad una diversificazione di linee di pensiero. Se in Europa le aziende producevano sia motori di un tipo che dellaltro, negli Stati Uniti dAmerica la produzione e lorientamento venne influenzato dalla specifica richiesta della U.S. Navy per lutilizzo del motore radiale, considerato più affidabile anche in caso fosse stato colpito da fuoco nemico. Se infatti un colpo avesse messo fuori uso uno dei cilindri, il motore non avrebbe smesso del tutto di funzionare permettendo una possibile manovra di emergenza da parte del pilota, con evidenti vantaggi umani ed economici.

Della stessa linea anche laviazione giapponese che, a parte qualche esempio di motore "tradizionale" prodotto su licenza, rimase legata a questa configurazione. Fu in questo periodo che, per rincorrere lesigenza di poter disporre di sempre maggior potenza, vennero realizzati i primi motori radiali a doppia stella, raddoppiando il numero dei cilindri posizionati su due file, ottenendo motori dagli ingombri frontali comparabili a quelli a singola stella. Parallelamente i motori concorrenti in linea si trasformarono inizialmente in motori progettati per funzionare con i cilindri rivolti verso il basso, per consentire di abbassare lasse dellelica e di conseguenza aumentare la visibilità anteriore nei monomotori. Parallelamente si progettarono le più complesse architetture a V, a W e ad H, ottenute accoppiando due o più motori in linea.

Nella seconda parte del periodo si cominciò a dotare i motori aeronautici di compressori, in grado di aumentare la pressione di alimentazione e di mantenerla costante al variare della quota, e di riduttori di velocità, per poter essere meno vincolati alla velocità di rotazione del motore, prima obbligata dal mantenimento delle caratteristiche di velocità dellelica.

                                     

2. Il secondo conflitto mondiale

Un altro triste esempio di come la guerra possa essere determinante per lo sviluppo tecnologico è lo sforzo compiuto dagli ingegneri per sviluppare motori sempre più potenti per equipaggiare velivoli da combattimento. Durante la seconda guerra mondiale i progettisti migliorarono ulteriormente le prestazioni dei motori, aggiungendo compressori a più stadi, impianti di raffreddamento a liquido pressurizzati, turbocompressori per usufruire di tutta la potenza disponibile dal sistema e sistemi di iniezione, come il tedesco MW 50, che permettevano anche lutilizzo di carburanti ad alto rendimento.

Vennero realizzati i più grandi motori radiali, come lo statunitense Pratt & Whitney R-4360, detentore del primato, con i suoi 28 cilindri disposti su quattro stelle di sette cilindri ognuna: il motore a pistoni più grande mai prodotto in serie.

Ma si stava per approssimare una nuova fase, che avrebbe rapidamente relegato a ruoli minori la tecnologia fino ad allora utilizzata. Il problema da superare, infatti, era connesso alla limitata velocità di punta a cui poteva arrivare la propulsione ad elica circa 700 km/h, allepoca. Due ingegneri, il tedesco Hans von Ohain ed il britannico Frank Whittle, avevano messo a punto i motori che, nelle ultime fasi della guerra, resero evidenti i progressi ed i possibili sviluppi dei loro motori a getto.

La teoria del motore a getto, in particolare lesoreattore a getto, era stata studiata e sperimentata già agli inizi dellera aviatoria da fisici ed ingegneri, quali René Lorin, Boris Sergeevič Stečkin, Henri Coandă e Giovanni Battista Caproni. Primitivi esempi di propulsione a getto possono essere il Coandă-1910, il Campini-Caproni C.C.2, il Tsu-11 ed il MiG-13, aeroplani dotati di un motoreattore, ovvero di un motore a getto con compressore azionato da un motore a pistoni.

                                     

3.1. Le convenzioni nella nomenclatura Epoca imperiale

Nei primi anni di produzione dei motori aeronautici, quando questi vennero utilizzati a scopo militare si vide la necessità di identificarne rapidamente le caratteristiche con alcune convenzioni. Questo tipo di categorizzazione si riscontra per la prima volta nella nomenclatura attuata nei primi anni del ventesimo secolo nellImpero tedesco, convenzione introdotta dallIdflieg che resistette, anche se distorta nellapplicazione, fino allavvento del Reichsluftfahrtministerium dellepoca nazista.

Questa si basava su una serie di classi diversificate per potenza espresse in numerazione romana progressiva e su un prefisso che ne identificava il costruttore. Se la sigla del costruttore appariva anche dopo la coda identificava la produzione su licenza.

Classe di potenza
  • Gruppe IV, 200 - 299 PS
  • Gruppe V, 300 - 399 PS
  • Gruppe VII, oltre 500 PS
  • Gruppe II, 101 - 149 PS
  • Gruppe III, 150 - 199 PS
  • Gruppe 0, al di sotto di 80 PS nel sistema di misura tedesco il PS corrispondeva al cavallo vapore usato in altre nazioni.
  • Gruppe I, 80 - 100 PS
  • Gruppe VI, 400 - 499 PS
Suffisso identificativo
  • Daimler - D
  • Conrad - C
  • Rapp - Rp
  • N.A.G. - Nag
  • Reinhild Becker, Zurich - Br
  • Stoewer - St
  • Maybach-Motorenbau GmbH - Mb
  • Adler - Ad
  • Deutz - Dz
  • Argus Motoren GmbH - As
  • Goebel - Goe
  • MAN Augsburg - Man
  • Siemens & Halske AG Siemens-Schuckertwerke - Sh
  • Basse und Selve - Bus
  • Korting - Kg
  • Gülder - Gü
  • Rhemag - Rhemag
  • Opel - 0
  • Oberursel - U o/ UR
  • Riedinger - Rie

In base a queste convenzioni, un motore da 150 PS prodotto dalla Argus Motoren GmbH avrebbe avuto la denominazione Argus As.III, mentre se lo stesso motore veniva realizzato su licenza dalle aziende Gülder, MAN, Opel e Stoewer assumeva di conseguenza la denominazione As.III Gün, As.III Man, As.III O e As.III St.

La presenza di una "a" alla sigla, vedi il BMW IIIa, determinava un motore successivamente realizzato dalla stessa casa costruttrice ma, pur se appartenente alla stessa classe di potenza, poteva risultare di impostazione tecnica completamente differente.

Le classi oltre la settima VII non erano previste se risultano nella nomenclatura tedesca successiva è solo per un uso improprio della convenzione, passata da divisione per classe di potenza a semplice numero progressivo di progetto.



                                     

3.2. Le convenzioni nella nomenclatura Epoca nazista

Dopo il 1933, con lampliamento dei ministeri iniziato dal regime nazista, venne istituito il Reichsluftfahrtministerium RLM, il Ministero dellAria del Reich, che aveva il compito di coordinare e supervisionare tutte le attività legate allaeronautica civile e militare nella Germania dellepoca. Fu questo ministero ad assegnare una nuova nomenclatura per identificare i motori aeronautici in produzione, imponendo la nuova denominazione allazienda produttrice, e quelli di produzione futura.

Questo metodo si basava su un codice numerico a tre cifre che identificava un blocco assegnato allazienda costruttrice, con le ultime due riferite al progetto in numero progressivo.

  • 800-899 - Bayerische Motorenwerke GmbH BMW
  • 090-099 - varie aziende minori
  • 700-799 - Klöckner-Humboldt-Deutz A.G.
  • 400-499 - Argus-Motoren GmbH
  • 500-599 - Heinkel Hirth Motoren GmbH
  • 300-399 - BMW-Flugmotorenwerke Brandenburg GmbH BMW-Bramo
  • 200-299 - Junkers Flugzeug- und Motorenwerke A.G.
  • 100-199 - Bayerische Motorenwerke GmbH BMW; successivamente le venne assegnato il blocco 800
  • 600-699 - Daimler-Benz A.G.

A questa catalogazione sfuggivano i nuovi motori a reazione esoreattori o endoreattori che fossero che, a partire dal 1939, erano contraddistinti dal prefisso 109- seguito da un numero progressivo a tre cifre assegnato dal RLM. Dal numero 109-011 in poi, invece, la cifra finale identificava la casa costruttrice.