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;

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.

GENERALIT

Il pulsoreattore una particolare configurazione di

esoreattore nel quale la combustione avviene in maniera

intermittente fornendo una spinta ad impulsi.

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

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

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.

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 )

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)

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

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.

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.

DISEGNO E PROGETTAZIONE

Parafiamma e presa daria

Valvola lamellare

In dettaglio, il sistema di iniezione dell aria e del combustibile.

Rendering di assieme