Aripile științei

Autorul Articolului: Octavian Butnariu, clasa 7-a C

Avioanele cu reacție sunt propulsate cu ajutorul motoarelor cu reacție, care transformă energia de presiune in propulsie. La construirea unui avion se folosesc aliaje de aluminiu, titan sau oțel si nichel. În imaginea de mai sus  putem vedea un avion de tipul Boeing 747.

Piesele metalice sunt componente importante ale unei aeronave moderne. În cei peste 80 de ani de când sunt construite, avioanele au evoluat mult în ceea ce privește materialele utilizate în construirea lor. De-a lungul anilor, selectarea materialelor a fost grea. Proiectanții și producătorii avioanelor s-au gandit la mai mulți factori, pornind de la cerinte funcționale până la minimalizarea costurilor de producție si la intreținerea acestora. Însă principalul motiv a fost dorința de a reduce greutatea lor, concepând aparate fiabile din metal. Reducerea greutății crește nivelul de siguranța a piloților, pasagerilor, mărfurilor și a aeronavei. Reducerea ajută și la performanța aeronavei, consumul optim de combustibil și domeniul de zbor. Astăzi, conceptul de inginerie modernă este axat pe extinderea utilizării de materiale compozite în ingineria aerospațială. Aceste materiale oferă un echilibru ideal între greutatea aeronavei și rezistența la oboseală și coroziune, reducând, în același timp, costurile de întreținere.

Încă de când mi-am descoperit pasiunea pentru avioane m-a preocupat secretul tehnologiei lor. Cum poate fi făcut metalul să zboare?  Inginerul german Hugo Junkers și-a dat seama că nu doar militarii sau pasionații de sporturi vor vrea să zboare cu avioanele, ci toți oamenii, căci zborul însemna viitorul călătoriilor. Urma să înceapă era postbelică a transportului aerian de masă pentru călători și marfă. Noile aplicații impuneau folosirea unor materiale complet diferite la fabricarea aeronavelor. Legendarul avion J1, care care a fost numit în glumă „Blechesel” („măgar de staniu”) a lansat o revoluție în industria aviației. Era primul avion din istorie realizat integral din piese metalice și nu doar că a fost proiectat și construit așa, dar a putut și să decoleze.

Avioanele cu reacție erau deja cunoscute la finalul celui de-al Doile Război Mondial. În acea perioadă, din cauza consumului mare de carburant, ele puteau parcurge doar distanțe mici. Deoarece mai multe avioane cu reactie s-au prăbușit făcând numeroase victime, o perioadă s-a dat întâietate aparatelor de zbor cu motoare cu pistoane. În anul 1952, după îmbunătățirea adusă motorului cu reacție, a fost inaugurată prima cursă aeriană de pasageri Johannesburg-London, deservită de un avion cu reacție.

Astăzi, traficul aerian modern este de neconceput fără avioanele cu reacție care au devenit mai rapide și mai economice. La fel ca la motorul de autovehicul, într-un motor de reacție este ars un amestec de aer și carburant. În camera de combustie se realizează amestecul dintre aerul puternic comprimat și gazul pulverizat ( kerosen, parafină ), care apoi se aprinde. La motoarele cu reacție, compresorul, camera de ardere si turbina se afla pe o axă comuna. Mai întâi aerul este aspirat de compresor. În camera de ardere, o mare parte din cantitatea de aer este amestecată cu carburant, după care are loc aprinderea amestecului. În timpul arderii, iau naștere gaze fierbinți, care se dilată și sunt evacuate cu mare putere înspre spate. În acest fel, avionul primește un impuls înainte. O parte din aerul aspirat este readus in turbine, ocolind camera de ardere. El răcește motorul și se unește în partea din spate cu aerul încins. Astfel, jetul de gaze de eșapament devine și mai puternic, la fel si forța de împingere.

Prin această împingere, avionul primește un impuls și în sens invers pe peretii interiori ai turbinei cu gaze, de unde forța este transmisă de la carcasa motorului către aripi si fuzelaj, împingând avionul înainte. Cu puțin înainte de evacuarea gazului, o parte a energiei este utilizată pentru a antrena o turbina cu palete. Rolul acesteia este de a aduce compresorul ce comprimă aerul la o turație suficient de mare.

În cazul motoarelor turbofan, o parte a aerului proaspăt este condusă mai departe în afara camerei de ardere și se amestecă cu gazele fierbinți. Aerul se încinge, iar propulsia este mai puternică. La rândul lor, turbopropulsoarele sunt echipate suplimentar cu o elice acționată de o turbină cu gaze. Avioanele cu astfel de motoare deservesc cu precădere rutele scurte, deoarece sunt adecvate pentru viteze de zbor mai reduse. În schimb, așa-numitele ramjeturi funcționează numai la viteze maxime. Viteza foarte mare asigură o compresie sporită a aerului, astfel încât aceste avioane nu au nevoie de turbină sau compresor. Cu ajutorul motoarelor statoreactoare, pot fi atinse viteze de zbor supersonice. Singurul tip de avion supersonic de pasageri a fost celebrul Concorde. Aeronava zbura la altitudini foarte mari cu o viteza de peste 2300 km/h , adică 2,2 din viteza sunetului. Fabricarea acestui tip de aparat de zbor a fost sistată însă în 1979, iar, după prăbușirea unui Concorde în anul 2000 în Paris, avionul a fost scos definitiv din circulație în 2003.