Ugello propulsivo: come influisce sul motore?

[tmox]

Gentili utenti,

Ho un dubbio in merito agli esoreattori ed agli endoreattori che, da tempo ormai, cerco di risolvere senza successo.
Purtroppo anche la lettura di vari testi e dispense non è stata sufficiente a sciogliere la mia perplessità.

Vi espongo la questione, sperando di incontrare utenti che, sapendone più di me, possano aiutarmi a risolvere questo dilemma.
Il mio libro accademico, relativo ai motori aeronautici, afferma quanto segue:

In assenza di qualunque contatto con un solido esterno, un motore primo, posto in un fluido di densità finita o anche nulla, può spingere se stesso attraverso l’espulsione di massa fluida o solida dalla parte posteriore. Per convenzione si dice che questo motore primo è propulso da propulsione a getto, sebbene la spinta propulsiva in realtà risulti dagli effetti di pressione e attrito esercitati sulla parete dell’interno cavo del motore dai solidi o fluidi che si muovono all’interno verso l’ugello di scarico.

In particolare, la spinta ottenuta da un motore aeronautico può essere riassunta valutando "la variazione di quantità di moto" indotta all'aria che lo attraversa, fermo restando che tale variazione sarà inevitabilmente legata alle pressioni che agiscono sulle pareti interne del motore le quali, in ultima analisi, sono responsabili della spinta materialmente esercitata sul propulsore.
Per questa ragione in fondo al motore è in genere presente un ugello propulsivo. Esso, dotato di forma convergente nel caso in cui si abbia a che fare con un flusso subsonico, provoca un accelerazione del fluido che lo attraversa. Questa accelerazione comporta un'aumento della quantità di moto del flusso e quindi, per i principi della fisica,
il motore vanta una maggior spinta.

Fin qui tutto chiaro. Il problema è che nessun libro spiega la cosa dal punto di vista delle pressioni agenti internamente al motore.
Montando un ugello sul mio propulsore, dov'è che rileverò un'aumento delle pressione all'interno del motore?
La trattazione dei vari stadi del motore (diffusore, compressore, camera di combustione e turbina ) sembra del tutto trasparente alla presenza o assenza di un ugello propulsivo.
Sembra quasi che "se lo montiamo abbiamo magicamente più spinta, altrimento no". Ma non può essere così semplice. Per quanto affermato nel lembo di testo che vi ho proposto, la spinta è il risultato delle azioni di pressione e sforzi di taglio interne al motore. Premesso che installando un ugello otteniamo una maggior spinta, questa dovrà essere "provocata" da un aumento di pressione da qualche parte del motore, altrimenti la definizione iniziale viene tradita e abbiamo ottenuto più spinta a parità di pressioni interne.

Dunque il mio dubbio era questo: come interpretare il contributo propulsivo dell'ugello non con una formula matematica riassuntiva, ma valutando il suo effetto sulle pressioni interne al motore, almeno qualitativamente.

[Meditabondo]

Non sono esperto sull'argomento, comunque a naso credo che la presenza di un ugello all'uscita di un reattore serva soprattutto a diminuire le perdite rendendo il flusso il più possibile laminare e non vorticoso. In questo senso può influire anche sulle pressioni interne al motore facilitando il flusso stesso del fluido. Ti sembra convincente?

[tmox]

Non sono esperto sull'argomento, comunque a naso credo che la presenza di un ugello all'uscita di un reattore serva soprattutto a diminuire le perdite rendendo il flusso il più possibile laminare e non vorticoso. In questo senso può influire anche sulle pressioni interne al motore facilitando il flusso stesso del fluido. Ti sembra convincente?

Purtroppo no. L'ugello è senz'altro utile nel "direzionare" la spinta, in quanto induce una "forma" al flusso in uscita e impedisce un espansione disorganizzata. Tuttavia l'ugello viene descritto come l'elemento del motore che provvede a sfruttare l'entalpia del gas per generare una spinta propulsiva. Poiché il flusso accelera all'interno del condotto convergente, l'equazione della quantità di moto conviene sul fatto che esso provochi un aumento della spinta ricevuta in risposta dal motore. Tuttavia nessun testo sembra spiegare la cosa in termini di pressione.

[Meditabondo]

Scusa ma penso che la velocità aumenta nel condotto convergente proprio perché la portata risulta costante, come pure quindi,la quantità di moto.Quindi da dove nascerebbe l'aumento di spinta?

[anonymous_40e072]

La spinta che riceve l'aereo ha direzione uguale al centro di massa del fluido che cambia la sua quantità di moto e verso opposto. Se la vuoi vedere in termini di sollecitazioni (non di pressioni), devi analizzare la dinamica dell'aereo