Motore propfan

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Il motore propfan è un motore a getto turbofan modificato con le ventole poste all'esterno della gondola motore, sullo stesso asse delle palette del compressore. In apparenza il propfan ha una configurazione simile a quella di un motore con elica spingente. Il concetto che ha portato alla creazione di questa tipologia di motore era quello di unire la velocità e le prestazioni di un turbofan con quelle di economia di carburante di un motore turboelica. Il motore propfan è anche conoscuto come motore a grande rapporto di diluizione (Ultra High By-Pass).

Le pale delle eliche del propfan, e dei moderni motori turboelica, hanno una forma particolare. Non sono più diritte come avveniva per esempio sui caccia della Seconda guerra mondiale, ma sono curvate e ricordano la forma di un boomerang. Questo disegno è necessario perché all'avvicinarsi della velocità a quella del suono, le pale dell'elica, come avviene per tutto il velivolo, perdono la loro efficienza. Con l'avvicinarsi della cosiddetta barriera del suono, quando il velivolo o una parte di esso vola ad una velocità di poco inferiore a quella alla quale viaggia il suono, si creano delle onde di pressione che comportano effetti negativi sul volo. Per fare un'esempio si possono avere forti vibrazioni o l'inversione dei comandi, quando cioè il velivolo risponde al comando del pilota con il suo opposto, fenomeni registrati in grande quantità già sugli ultimi velivoli da caccia della seconda guerra mondiale che spesso, in picchiata, raggiungevano alte velocità subsoniche. Se per avere questo effetto su di un velivolo lo si deve spingere ad una determinata velocità, su di una elica questo si può avere in qualsiasi momento, anche ad aereo fermo al suolo ma con l'elica in moto. Infatti a determinare questo effetto è la velocità di rotazione dell'elica, che può raggiungere alle sue estremità la velocità critica.

Per risolvere questo problema, che limita parecchio anche la possibilità di utilizzare tutta la potenza erogata dal motore, in un primo tempo si aggiunsero delle pale all'elica che da bipala (2 pale) divenne pentapala (5 pale) o addirittura si montarono su uno stesso albero 2 eliche controrotanti (una destrorsa e una sinistrorsa). Tutto questo venne fatto per mantenere la velocità di rotazione dell'elica la più bassa possibile. La vera soluzione al problema fu ottenuta dagli ingegneri tedeschi che durante la seconda guerra mondiale per primi utilizzarono l'ala a freccia. Questa particolare configurazione di ala, oggi diffusissima su qualsiasi velivolo militare o commerciale che voli ad alte velocità subsoniche o transoniche, è caratterizzata dalla sua particolare forma che fa sì che le estremità si trovino spostate all'indietro rispetto alla sua radice. Lo stesso concetto venne applicato alla forma delle pale dell'elica e sperimentato, durante gli anni '70, dalla NASA. Ne scaturirono le nuove eliche con le pale flesse in modo che la velocità di rotazione della loro base fosse più bassa di quella alla quale ruota la parte esterna. Queste pale vennero utilizzate per molte eliche e anche per il propfan. Secondo i calcoli questa configurazione di motore avrebbe permesso un risparmio del 35 per cento nel consumo di carburante rispetto ad un normale motore turbofan. La limitazione più grande al propfan venne però dalla sua elevata rumorosità, che mal si conciliava come le moderne normative antirumore Stage III e Stage IV.

Il propfan venne provato in volo su di un McDonnell Douglas MD-94X. Questo velivolo montava al posto degli usuali General Electric GE-36 due propfan. La Boeing lo propose quale motorizzazione possibile per il suo progetto denominato 7J7. In tutti e due i casi i motori erano montati sulla parte posteriore della fusoliera. Alla fine non ci fu richiesta per questo motore che quindi rimase allo stadio di prototipo.

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