Perché gli aerei hanno bisogno dell'avviamento pneumatico?

Un motore a pistoni può essere girato da un motore elettrico e funziona dal primo ciclo di accensione. In una turbina a gas questo non è possibile. La sua camera di combustione funziona solo se un flusso costante d'aria la attraversa, e quest'aria proviene dal compressore, azionato dalla turbina, che a sua volta richiede la combustione in corso. Il ciclo deve essere portato in moto dall'esterno finché non riesce a sostenersi da solo. In un grande turbofan, questo significa portare l'albero di alta pressione a circa il 20-25 per cento del suo regime nominale prima di introdurre carburante e accensione, e continuare ad assisterlo finché il motore raggiunge il minimo. Far girare un compressore di queste dimensioni abbastanza velocemente richiede molta potenza in poco tempo, più di quanto un motorino elettrico convenzionale di peso ragionevole potesse fornire su aerei progettati nella seconda metà del XX secolo.

La soluzione standard è un motorino di avviamento ad aria compressa, una piccola turbina d'aria sulla scatola accessori del motore. Richiede aria compressa a circa 3 bar, e l'aereo ha tre modi per ottenerla. Il modo usuale è l'unità di potenza ausiliaria (APU), una piccola turbina in coda che, a terra, alimenta anche il condizionamento e l'elettricità. Il secondo è la procedura cross-bleed: una volta che un motore è in funzione, l'aria dal suo compressore può essere instradata attraverso le tubazioni d'aria compressa per avviare il successivo. Il terzo è esterno, l'unità di avviamento ad aria a terra, un compressore montato su un rimorchio, collegato a una presa sulla fusoliera dell'aereo. Le unità a terra mantengono in funzione un volo quando l'APU non è disponibile, e per questo un aereo con APU guasta può ancora partire da un aeroporto ben equipaggiato, ma non da uno remoto.

Le turbine più piccole usano da tempo motorini elettrici, e il Boeing 787 ha trasferito questo principio a un aereo wide-body. I suoi motori non hanno affatto un sistema di spillamento d'aria; grandi motorini-generatori su ciascun motore agiscono come motori per far girare il nucleo, e passano poi alla generazione di corrente una volta che è in funzione. Airbus ha mantenuto l'avviamento pneumatico sull'A350, ma la tendenza più ampia verso aerei più elettrificati dovrebbe continuare, man mano che l'elettronica di potenza diventa più leggera.

I piloti usano il termine anche per la riaccensione di un motore che si è spento in volo. In questo caso, il flusso d'aria attraverso il motore mantiene il nucleo in rotazione a mulino a vento (windmill), e se l'aereo si trova nel range di riaccensione di velocità e altitudine, l'equipaggio semplicemente reintroduce carburante e accensione; sotto questo regime di windmill, viene inserito il motorino di avviamento, alimentato dall'APU o tramite cross-bleed da un motore in funzione.