I motori a reazione sono efficienti solo ad altitudini elevate e ad alta velocità (25.000 piedi o giù di lì e 300+ nodi circa di velocità reale). Il costo per costruire e far funzionare un aeroplano in grado di volare lì è molto alto e la maggior parte dei voli dell'aviazione generale non ha bisogno di tali prestazioni (o spese), quindi gli aeroplani ad elica.

Gli aeroplani a elica con motore alternativo sono relativamente efficienti a basse altitudini e velocità sono più economici per i tipi medi di voli dell'aviazione generale. Sono anche molto più economici da costruire e da usare rispetto a un aeroplano a turbina.

I turboprop riempiono il divario di efficienza tra motori alternativi e motori a reazione puri, essendo più efficienti a medie altitudini e velocità. Tuttavia, maggiori costi e prestazioni rispetto alla maggior parte dei voli dell'aviazione generale.

È tutto correlato alla missione.

I motori a elica - e includo i turboelica - sono molto più efficienti a velocità e altitudini inferiori. Esempio: l'aereo cargo C-130 Hercules. Può entrare e uscire dai campi molto più brevi di quanto possa fare un turbogetto o un turbogetto, mentre trasporta un grande carico, perché ha quelle enormi eliche che artigliano l'aria. I jet, come detto prima, hanno il vantaggio alto e veloce. Ma non è questa la missione dell'Ercole.

Come accennato, sono efficienti a quote inferiori (e servono abbastanza bene la missione GA) ma per molti versi si riduce semplicemente al costo. Ci sono aziende là fuori che progettano e lavorano su jet più piccoli come Cirrus con SF50. Poi ci sono alcuni jet là fuori come il Cessna Citation Mustang che sono certificati per pilota singolo e possono essere pilotati con valutazioni appropriate su un PPL. Ma resta il fatto che è non economico né facile portare un nuovo aereo sul mercato. Cirrus ha pilotato per la prima volta il suo jet nel 2008 e non è ancora ufficialmente sul mercato. Ciò li pone a quasi 8 anni dal prototipo al lancio e sono sicuro che le prime linee sono state tracciate ben prima del 2008.

D'altra parte aziende come Piper e Cessna ha progetti approvati che sono ancora veloci e facili da mantenere anche per gli standard odierni. Molto il problema "Se non è rotto, non risolverlo". Non è un mistero che le vendite di GA siano in calo e che alcune delle società potrebbero fare di meglio.

C'è un piccolo problema di sicurezza. Gli aerei a elica sono belli e facili da pilotare con una rapida risposta dell'acceleratore e velocità inferiori sono ottimi allenatori. Alcuni potrebbero obiettare che i jet sono troppo aerei da gestire per un nuovo pilota.

Per quel che vale, ci sono alcuni pistoni singoli molto veloci là fuori. Il Glasair rivendica una crociera di 252 Ktas (sebbene sia sperimentale) e la piena produzione Mooney Acclaim Type S arriva a 242 Kt mentre entrambi questi aerei si avvicinano alla velocità del turboelica al motore a pistoni mentre un vecchio design può ancora offrire prestazioni (e velocità elevate).

Ci sono anche alcuni incroci con i motori a pistoni delle automobili. Nel corso della storia ci sono stati alcuni motori automobilistici certificati per gli aerei. C'era una volta Ford aveva alcuni motori che trovavano la loro strada negli aerei. Mooney ha tentato di utilizzare i motori delle automobili almeno due volte a partire dal motore Crosley che è stato trovato nei primi Mites e culminato con l'epico (se sei un fan di Porsche come me) PFM3200 che presentava il Motore Porsche 3.2 della Carrera di fine anni '80. Mentre il PFM3200 era pieno di problemi e Porsche alla fine ha abbandonato la certificazione FAA per il motore, è stata un'interessante dimostrazione di ingegneria. Le parti per il 3.2 erano probabilmente più facili da acquistare e c'erano molte persone che sapevano come lavorarci. Attualmente Diamond offre un DA42 diesel che funziona con motori di automobili modificati. Ancora una volta usando un motore provato e vero su strada. Quindi i costi non sono solo perché i motori sono più economici da produrre, ma realizzati in quantità molto più elevate, oltre a poter compensare alcuni dei costi di ingegneria con questo ingombro.

I propulsori ad elica azionati da pistoni sono:

• Più economici. Poiché il motore è un design collaudato e ben compreso, sono più economici da progettare , per realizzare e mantenere tutte le spese inferiori per il pilota. Puoi prendere un vecchio Piper Cherokee per circa \ $ 40k ben equipaggiato con molte ore prima della sua prossima revisione. Il turboelica Piper più economico in assoluto che riesco a trovare con una ricerca rapida è un Cheyenne bimotore per $ 275.000, e probabilmente ha bisogno di lavoro in quanto si avvicina in media a $ 400k. Altri velivoli turboelica si avvicinano ai 2 milioni di dollari l'uno.

• Più piccolo. Un motore a pistoni aspirato raffreddato ad aria a quattro cilindri non è molto più grande del V-twin su una moto. Più piccolo tende ad essere più leggero e consente anche più spazio in cabina in una fusoliera dello stesso volume totale e una minore varianza del CG con il peso della cabina (che è un grosso problema negli aerei piccoli).

• Più semplice. Non c'è molto da sbagliare con un aereo con motore a pistoni raffreddato ad aria a passo fisso. Ciò riduce ancora i costi di manutenzione, ma aumenta anche la sicurezza allungando il "tempo medio tra i guasti" che richiederebbe procedure di emergenza. Le eliche a velocità costante sono un po 'più meccanicamente complesse, ma non troppo male. I turbopropulsori sono ancora un po 'più complessi.

• Migliori prestazioni a basse altitudini. La maggior parte dei turbofan sono progettati per funzionare sopra i 10.000 piedi, mentre la maggior parte è azionata da un'elica le imbarcazioni sono progettate per volare a 8.000 o meno perché la loro cabina non è pressurizzata. A quote inferiori, dove l'aria è più densa, i motori a pistoni funzionano in modo più efficiente e più fresco dei turbofan e molto meglio dei jet puri.

I jet ultraleggeri erano di moda dieci anni fa e non sono mai decollati: erano troppo inefficienti dal punto di vista del consumo di carburante. Le eliche fanno un lavoro molto migliore nel convertire l'energia chimica del carburante in spinta che spinge l'aereo in avanti, rispetto ai jet.

La spinta aerodinamica può essere scritta come $ T = \ dot {m} \ cdot \ Delta V $ , con $ \ dot {m} $ la massa d'aria in kg / s e $ \ Delta V $ l'aumento di velocità della massa d'aria propulsa in m / s. Per ottenere la massima efficienza propulsiva, accelerare la maggior quantità d'aria fino al minimo $ \ Delta V $. Le eliche hanno un'area del disco effettiva molto più alta rispetto ai motori a reazione puri e forniscono molta più spinta per potenza del motore installato rispetto ai jet puri.

Il turbofan è molto più efficiente in termini di consumo di carburante di un jet puro perché il grande bypass il ventilatore funziona un po 'come fa un'elica. Tuttavia, il turbofan è ancora meno efficiente di un turboelica, semplicemente a causa del raggio della pala più ampio.

La questione del motore a pistoni rispetto al motore a turbina per l'aviazione generale è completamente separata. I motori a pistoni sono più pesanti ma hanno un migliore risparmio di carburante. Dal punto di vista del peso si scalano molto male, mentre è qui che le turbine entrano pienamente in gioco: niente batte una grande turbina nel rapporto peso / potenza. Le turbine più piccole non sono molto efficienti a causa dei rapporti di pressione più bassi dagli spazi tra lama e rivestimento.

È molto semplice: gli aerei a propulsione vengono prodotti perché la maggior parte degli aeroporti in tutto il mondo ha piste troppo corte per i jet.