La cambera di combustione di un motore a turbina ha una dimensione fissa, essa non varia come invece avviene con un motore a pistoni con la variazione di volume prodotta dal movimento del pistone. I gas caldi prodotti dal processo di combustione continuo aumentano la loro velocità, cercando una via di fuga che viene attraversata dalla turbina, che ricevendo il flusso dei gas caldi in uscita dalla camera di combustione trasforma l'energia cinetica dei gas caldi da lineare in rotativa.
La camera di combustione è costituita da due tubi; uno dentro l'altro e tra i due vi è uno spazio, una intercapedine attraverso la quale l'aria proveniente dal compressore, si immette nel tubo interno mediante dei fori appositi, oltre che a raffreddare entrambi i contenitori. L'aria dal compressore infatti non può entrare direttamente all'interno della camera dicombustione, poichè spegnerebbe la fiamma che mantiene il combustibile in accenzione. L'aria che attraversa l'intercapedine tra il contenitore esterno (Air casing) e la camera di combustione (Combustion chamber) è chiamata Aria Secondaria (Secondary air), essa si muove ad una velocità di circa 500ft/sec, ma viene distribuita attraversando i fori della camera di combusitone ad una velocità di circa 80ft/sec ed è chiamata Aria Primaria (Primary air).

I fori che sono presenti tutti intorno alla cambera di combustione, hanno un diametro diverso a senconda della distanza che essi presentano rispetto all'iniettore. L'aria che li attraversa per entrare nella camera di combustione crea una zona di bassa pressione che circonda l'iniettore creando una specie di anello che non lambisce direttamente la fiamma. L'iniettore è protetto da un anello che previene la formazione di carbone o di incrostazioni, dovute al continuo processo di combustione. L'iniettore è provvisto di un circuito elettronico con una serie di resistenze che hanno il compito di dissipare la carica elettrica, dopo che esso ha terminato il suo funzionamento.

Flusso dell'aria nella camera di combusione

L'aria che si muove attraverso il sistema di combustione che proviene dal compressore è classificata come Primaria; Secondaria e Terziaria, ed in questo stadio del motore il rapporto carburante/aria può variare tra i 45:1 fino ai 130:1.
L'aria Primaria come detto sopra è quella che attraversa i fori della camera di combustione. Il 12% circa attraversa i fori chiamati anche deviatori (Swirl vanes) che generano un flusso a forma toroidale, qualcosa che ricorda una sorta di anello di fumo.

Una volta innescato il combustibile, che produce la fiamma, questa viene accorciata ed assume la forma di una specie di cono che si trova esattamente al centro del flussi di aria toroidale o ad anelli, che si generano nella camera di combustione. La fiamma rimane cosi stabile ed omogenea lungo tutto il funzionamento del motore, fino allo spegnimento. Poichè il carburante viene nebulizzato in quella fase, il comportamento toroidale dell'aria primaria, favorisce e migliora la miscelazione tra combustibile e comburente, cioè tra il Kerosene e l'aria che lo circonda.

La temperatura più alta che si registra all'interno di un motore a turbina è concentrata nel pressi dell'iniettore, dove la fiamma può raggiungere tra i 1800 ed i 2000° ed è proprio il flusso toroidale che impedisce alla fiamma di toccare le pareti della camera di combustione, cioè di non essere danneggiata o peggio fondersi, anche se i materiali con cui è costruita sono di estrema eccellenza e particolarmente adatti a temperature elevate come le lege di titanio.
L'aria secondaria invece è in buona sostanza utilizzata per raffreddare il sistema di combustione all'esterno della camera di combusione, tra lo spazio che c'è tra questa ed il contenitore esterno.
L'aria terziaria infine ha lo scopo di raffreddare gli elementi più esterni del contenitore, oltretutto viene miscelata ai gas di combustone che sono diretti alla turbina, miscelati ad essi per mantenere le turbine in condizioni ottimali ad un livello termo-meccanico accettabile.
Il processo più delicato di un motore a turbina è quello relativo alla combustione, ecco perchè è necessario gestire la potenza disponibile con estrema attenzione, proprio per evitare il generarsi di condizioni di stress estremo all'interno dello stadio di combustione, con conseguenze gravi sulla struttura sopratutto delle turbine.

©Gino D'Ignazio Gizio