Propulsione.

Operazione con cui viene impressa a un veicolo la forza necessaria a vincere la resistenza che si oppone al suo avanzamento. • Tecn. - P. aerea: la fonte principale dell'energia utilizzata nella p. aerea è quella potenziale chimica del combustibile, che genera calore grazie alla combustione con il comburente, l'ossigeno. L'energia termica viene convertita in energia meccanica, utilizzata prima per raggiungere la velocità necessaria al decollo, poi per vincere le resistenze dell'aria, la gravità e per variare velocità. La forza propulsiva, detta anche spinta, può essere valutata come la differenza tra la quantità di moto del flusso di gas uscente dal sistema di p. e il flusso di gas entrante (legato alla velocità di avanzamento del velivolo); per tutti i propulsori, inoltre, si introduce un rendimento propulsivo, pari al rapporto tra la potenza utilizzata dal velivolo (data dal prodotto scalare tra la velocità di avanzamento e la spinta) e la potenza disponibile per la p. (somma della potenza utilizzata e dell'incremento di energia cinetica che il fluido interessato assume nel passaggio attraverso il propulsore nell'unità di tempo). Compatibilmente con altre esigenze (leggerezza, sicurezza di funzionamento, costo, durata, ecc.), la scelta del sistema di p. maggiormente idoneo alle diverse applicazioni in campo civile e militare è basata sulla ricerca del rendimento ottimale. ║ P. a getto non diretto: p. adatta per velocità massime fino a 750 km/h, che utilizza come propulsore l'elica. L'elica può essere azionata mediante un motore alternativo (motoelica) o mediante una turbina a gas (turboelica); l'aria utilizzata dall'elica per la p. è distinta da quella utilizzata dal motore o dalla turbina. ║ P. a getto diretto o a reazione: p. adatta a velocità di avanzamento di 800 km/h, nella quale la stessa aria di alimentazione provvede anche alla p. (a differenza di quanto accade nei gruppi a elica). I propulsori a reazione si distinguono in turboreattori semplici e in turboreattori a doppio flusso (detti anche turbofan): nei primi, caratterizzati da un peso ridotto, la spinta è assicurata totalmente dalla sola aria di alimentazione, mentre nei secondi, caratterizzati da un maggior peso e ingombro, una corrente d'aria secondaria contribuisce alla spinta. L'esigenza di ottenere elevati rendimenti propulsivi a elevate velocità di avanzamento ha portato allo sviluppo di turboreattori con eliche controrotanti: l'adozione di stadi controrotanti assicura una maggiore energia al fluido in ingresso e una maggiore assialità al fluido in uscita, con riduzione di perdita dell'energia cinetica nella fase di scarico. In tal modo è possibile ottenere velocità fino a 900 km/h. ║ P. a razzo: p. utilizzata per conferire a missili e a velivoli intercettori velocità rilevanti, per il volo in aria molto rarefatta e nella p. astronautica. La p. a razzo si basa sull'utilizzo di endoreattori, nei quali i propellenti si trasformano in gas ad elevata pressione e temperatura, per poi espandersi a grande velocità attraverso un effusore o ugello di scarico: la differenza di pressione che si produce a un'estremità tende a far spostare la camera di combustione, e il veicolo in cui è installata, in direzione opposta al getto di eiezione, producendo così la spinta. ║ P. a fotoni: sistema propulsivo in fase di studio, nel quale la spinta viene ricavata per mezzo di emissione di quanti di luce, ossia di fotoni (la cui velocità, 300.000 km/sec, si ritiene la massima possibile nell'universo). ║ P. navale: la p. navale dipende sia dalle caratteristiche della carena o dello scafo, sia dal sistema propulsivo adottato. Il problema dello studio delle caratteristiche delle carene e degli scafi, al fine di ottenere la minima resistenza al moto, viene affrontato sperimentalmente, basandosi su elementi raccolti su navi reali o su loro modelli; per quanto, invece, riguarda i sistemi di p., essi si distinguono in p. remica, p. velica e p. meccanica. ║ P. remica: basata sulla forza muscolare dell'uomo, è di origine remotissima, risalente forse all'epoca neolitica. Nell'epoca greco-romana raggiunse la perfezione; oggi è limitata alle manovre di imbarcazioni da pesca, da diporto o sportive. ║ P. velica: basata sull'utilizzo della forza del vento, ha anch'essa origini antichissime; risale ai tempi delle prime dinastie faraoniche e delle navi egee e fenicie. La p. velica, che univa i pregi di una grande economia e di un'autonomia illimitata, raggiunse il suo massimo sviluppo nel XIX sec., con i clippers, velieri mercantili di 2.000 ÷ 4.000 t, che riuscivano a compiere traversate oceaniche a velocità medie di 15 nodi; grazie a tali pregi, per quasi un secolo la p. velica poté resistere alla concorrenza della p. meccanica, soprattutto sulle grandi rotte. Attualmente solo una trascurabile frazione del tonnellaggio mondiale è costituito da velieri, amatoriali o sportivi. ║ P. meccanica: fu introdotta all'inizio del XIX sec. come combinazione dell'apparato motore a vapore e del propulsore a ruote (R. Fulton, 1807) e successivamente perfezionato con l'introduzione dell'elica intorno al 1830. Attualmente la p. meccanica può essere classificata in base a diverse caratteristiche: con riferimento alla modalità con cui viene prodotta la spinta propulsiva, si distingue tra p. ad azione e p. a reazione. In base al tipo di apparato motore, si distingue tra turbonavi (dotate di motrici e turbine a vapore), motonavi e motoscafi (con motori a combustione interna), p. nucleare (turbine a vapore alimentate da un reattore nucleare). Infine, i diversi tipi di p. meccanica possono essere suddivisi in sistemi propulsori convenzionali e non convenzionali: alla prima categoria appartiene il solo sistema costituito dalla elica subcavitante non intubata, mentre alla seconda categoria appartengono sistemi di recente concezione, limitati ad applicazioni particolari. ║ P. a ruote: tipica delle prime navi a p. meccanica, è oggi in disuso, a causa del suo ingombro, della minore efficienza rispetto all'elica e alla difficoltà di applicazione a sistemi motori moderni. ║ P. con sistema Voith-Schneider: p. ottenuta mediante un disco orizzontale ruotante posto sul fondo dello scafo, dotato di pale verticali orientabili rispetto a un asse verticale. ║ P. a elica subcavitante: sistema di p. normalmente adottato nella navigazione militare e mercantile. La p. deriva dalla rotazione di un'elica posta a poppa, azionata dalla coppia motrice di un motore: l'elica espelle la corrente d'acqua, aspirata dal lato della direzione del moto, in direzione opposta e con velocità più elevata, provocando una variazione della quantità di moto del fluido nell'unità di tempo che dà luogo alla spinta. ║ P. a coppia di eliche controrotanti: sistema propulsivo costituito da due eliche poste su un solo asse e azionate da due alberi coassiali indipendenti. Viene utilizzata normalmente nei mezzi subacquei. ║ P. a elica intubata: è caratterizzata dalla sistemazione dell'elica all'interno di un condotto di diametro pari circa a quello dell'elica stessa, con lo scopo di migliorare il rendimento propulsivo. Viene applicata ai rimorchiatori e ad unità militari veloci. ║ P. a elica supercavitante: sistema propulsivo nel quale l'elica, dotata di un caratteristico profilo a cuneo, è progettata espressamente per lavorare in regime di piena cavitazione. Viene applicata per unità molto veloci, come gli aliscafi, i motoscafi da competizione, ecc. ║ P. a idrogetto: sistema propulsivo nel quale la spinta viene creata variando la quantità di moto di una corrente d'acqua, incanalata in un condotto di aspirazione, tramite una pompa meccanica. Offre il vantaggio di un ottimo rendimento propulsivo a grandi velocità. ║ P. con elica aerea: p. adatta solo per unità destinate a navigare in acque basse, in presenza di flora subacquea e nei veicoli anfibi a cuscino d'aria (hovercraft). ║ P. nucleare: sistema propulsivo dotato di una turbina a vapore alimentata da scaricatori di calore di un reattore nucleare. Oltre a numerosi sommergibili a p. nucleare, nel 1962 venne varata la prima nave mercantile Savannah, di 21.840 t a pieno carico; la rapida diffusione di questo moderno sistema di p. fu ostacolata dall'eccessivo costo dell'impianto e dal problema dello smaltimento delle scorie nucleari.