pulsoreattore
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Ingegneria AerospazialeTRANSCRIPT
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Obiettivi :
Esposizione sintetica ed esaustiva dei concetti base relativi al funzionamento del pulsoreattore, con opportuni riferimenti ai cicli termodinamici caratteristici;
Presentazione dei disegni particolari e di assieme del prototipo realizzati con il software di progettazione CAD 3D Solidworks;
Contestualizzazione storica;
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Contenuti :
Generalit Descrizione delle caratteristiche costruttive e
funzionali del pulsoreattore;
Principio di funzionamento Analisi del ciclo termodinamico
di Lenoir con opportuni riferimenti ai grafici caratteristici;
Lavoro utile Visualizzazione del lavoro compiuto dal ciclo;
Rendimento Espressione del rendimento con definizione dei parametri specifici;
Cenni storici Breve escursione storica sulle origini del sistema di propulsione, dai primi impieghi fino all evoluzione della moderna scienza missilistica;
Disegno e progettazione Presentazione multimediale dei disegni particolari e di assieme.
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GENERALIT
Il pulsoreattore una particolare configurazione di
esoreattore nel quale la combustione avviene in maniera
intermittente fornendo una spinta ad impulsi.
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L ignizione della miscela aria - combustibile avviene all interno della camera di combustione per mezzo di una candeletta all avvio.
Il conseguente aumento di pressione provoca l accelerazione e l espulsione dei gas combusti attraverso l ugello di scarico, fornendo cos la spinta.
La successiva depressione richiama combustibile e
nuova aria in camera di combustione,rendendo il
processo continuo ed autosostentato.
Animazione del
pulsoreattore a valvola.
A) Aspirazione e iniezione
del carburante
B) Valvola lamellare
C) Camera di combustione
D) Ugello di scarico
E) Gas espulsi
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PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Il funzionamento si basa
fondamentalmente sull Effetto Venturi, pi
precisamente in
concomitanza con la zona di
minore sezione della
camera di combustione.
Il ciclo termico descritto
detto di Lenoir ed
caratterizzato dall assenza totale del processo di
compressione, il che
determina un rendimento
termodinamico molto
inferiore rispetto ai classici
cicli Otto e Diesel.
Grafico pressione volume del Ciclo di Lenoir
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Fase di combustione (1-2)
Il punto 1 rappresenta la
condizione iniziale del fluido
( miscela aria combustibile ) che riempie la camera di
combustione.
L introduzione di calore q1 riferito all unit di massa, produce una combustione
isocora.
In questa fase il lavoro nullo.
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Fase di espansione (2-3)
L espansione avviene in modo adiabatico reversibile
e riporta il fluido alla
pressione originale.
Questa l unica fase attiva del ciclo.
Il lavoro dato dalla
relazione :
L3 = mcv ( T2 T3 )
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Fase di scarico (3-1)
Durante la fase di
scarico, il fluido viene
riportato alla
temperatura originale
attraverso un
raffreddamento a
pressione costante.
In questa fase il lavoro
dato dalla relazione:
L4 = p1(V1-V3)
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LAVORO UTILE E RENDIMENTO
Il lavoro utile
rappresentato
graficamente dall area racchiusa dal grafico p-V
e vale:
Ltot = L3+L4
Il rendimento invece dato dal
rapporto fra lavoro totale e il
calore Q2 necessario ad
avviare la combustione ed
dato dalla relazione:
)( 12tot
TTmc
L
v
tot
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CENNI STORICI Il primo prototipo di pulsoreattore venne brevettato nel 1907
dal francese Victor De Karavodine, sebbene si possa parlare di
applicazione pratica solo a partire dal 1939, data nella quale il
Ministero dell Aria del Reich decise di promuovere la ricerca nel campo dei motori a getto, affidando alla Argus e all ingegnere Fritz Gosslau, il compito di costruire per l aviazione il primo esemplare di pulsoreattore.
Il risultato di oltre due anni di progettazione e migliorie
l Argus As-014, il primo motore a getto della storia, in seguito equipaggiato sulla bomba volante V1 ( Fieseler Fi 103 ),
tristemente nota per le perdite civili causate alla popolazione
inglese tra il 1944 e il 1945.
Il poderoso motore sospingeva con 2,7kN di spinta il suo
carico di morte oltremanica alla velocit di 640 Km/h.
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La semplicit di costruzione e l irrilevante costo di produzione hanno reso la V1 il terrore dei cieli della II WW
ed ha gettato le basi della moderna missilistica militare,
pedina fondamentale nello scenario della Guerra Fredda,
dove i blocchi contrapposti di Unione Sovietica e America
minacciavano di distruggersi a vicenda schierando missili
balistici intercontinentali equipaggiati con testate nucleari.
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DISEGNO E PROGETTAZIONE
Parafiamma e presa daria
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Valvola lamellare
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In dettaglio, il sistema di iniezione dell aria e del combustibile.
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Rendering di assieme