Via il calore: raffreddare i motori (Seconda parte)

Semplicità ed estetica sono sicuramente i punti di forza del raffreddamento ad aria.

Niente radiatore, pompa, manicotti, serbatoio di espansione e liquido refrigerante. Alcuni lo definiscono giustamente raffreddamento diretto, per differenziarlo da quello indiretto, nel quale un liquido asporta il calore rimosso dalla testa e dal cilindro per poi cederlo all’aria tramite il radiatore. 

In quanto all’estetica del gruppo termico, difficile battere una alettatura ben disegnata. In effetti in alcuni motori raffreddati ad aria il complesso testa-cilindro sembra quasi una scultura! Vantaggiosi sono anche l’assenza di tubazioni esterne e in genere anche una certa riduzione del peso. Pure la possibilità di arrivare rapidamente alla temperatura di regime dopo una partenza a freddo è positiva.

Parlando di refrigerazione ad aria meritano un cenno i motori stellari d’aviazione, che invariabilmente la adottavano. La loro grande diffusione sui velivoli militari si spiega con la minore vulnerabilità in combattimento, rispetto ai motori raffreddati ad acqua. Però la sezione frontale era maggiore. Nel corso della evoluzione che ha interessato il settore questo svantaggio è stato però sensibilmente ridotto adottando capottature particolarmente evolute sotto l’aspetto aerodinamico.

Pure il peso era inferiore rispetto a quello dei motori raffreddati a liquido di analoga potenza, e questo in campo aeronautico era un vantaggio tutt’altro che trascurabile. 
Gli ultimi grandi motori a pistoni, impiegati sugli aerei commerciali e da trasporto, erano stellari raffreddati ad aria. Al culmine della evoluzione i cilindri e le teste sono stati dotati di alettature fittissime, ottenute non di fusione ma mediante lavorazione alle macchine utensili. Fondamentale era l’elevata velocità dell’aria che le attraversava, ovvero la grande quantità di fluido refrigerante che lambiva le alette nell’unità di tempo.

Nella seconda metà degli anni Quaranta comunque si era arrivati davvero al limite. Non era infatti possibile realizzare alettature più fitte ed estese, che sarebbero state necessarie se le potenze fossero ancora aumentate (grazie a pressioni di sovralimentazione più elevate).
Nei motori Pratt & Whitney, a parità di cilindrata unitaria, tra la metà degli anni Trenta e il 1946 la potenza per cilindro è raddoppiata e l’area dell’alettatura è cresciuta in misura ancora maggiore (oltre due volte e mezzo). Per dare un’idea del grado di esasperazione al quale si era arrivati, si pensi che in fase di decollo (quando occorreva la massima potenza ma la velocità del velivolo era bassa) nel famoso motore R-2800 si impiegava una miscela straordinariamente ricca per asportare più calore di quanto sarebbe stato possibile con la sola aria. Circa il 54% della benzina fornita ai cilindri non veniva bruciato (l’ossigeno non era sufficiente!).
Si sfruttava cioè il calore latente di vaporizzazione del carburante per ottenere un vigoroso raffreddamento interno, assolutamente indispensabile in tali condizioni.