I compressori centrifughi producono solo un motore più compatto con una portata di massa ridotta, il che significa una spinta ridotta.
La quantità di spinta che un motore può produrre è proporzionale alla sua area di aspirazione moltiplicata per la velocità di scarico. Aumentare quest'ultimo è indesiderabile, poiché l'energia e quindi il consumo di carburante è proporzionale alla velocità al quadrato . Quindi i progettisti di motori mirano al flusso di massa per ottenere più spinta, non più velocità.
Poiché sono strutture 3D, in un design solido di base (che avresti trovato nei primi jet e nelle piccole turbine moderne), il volume di un compressore centrifugo cresce in proporzione cubica al suo diametro, mentre l'area frontale, che limita la sua portata massica e quindi la sua spinta, aumenta solo al quadrato del diametro. Questo crea una legge del cubo quadrato.
Le parti di grandi dimensioni della vita reale sono riempite con canali di illuminazione e raffreddamento, quindi la legge massa ad area è più complessa. Tuttavia, non è possibile eliminare completamente l'effetto volume. Il risultato finale è che la massa dei compressori centrifughi cresce notevolmente più velocemente del loro flusso di massa.
Ai massimi livelli di potenza, i compressori centrifughi diventano proibitivamente pesanti anche per le macchine motopropulsori fisse, dove la durata altrimenti prevale sul peso, quindi i motopropulsori con carico di base più grandi funzionano su tutti gli assi. Con i compressori assiali, il design piatto con un percorso del flusso d'aria corto consente alla massa di crescere solo in proporzione diretta al flusso di massa, e motori molto potenti possono essere costruiti entro dimensioni ragionevoli.
Non è pura legge del cubo quadrato in entrambi i casi, ma è qualcosa come k1 * massflow ^ [2.5, 2.8] per centrifugo contro k2 * massflow ^ [2.2, 2.4] per assiale, dove k2> k1, dando ai compressori centrifughi qualche vantaggio nelle piccole dimensioni. Le centrifughe sono anche molto più economiche da produrre (almeno quelle piccole).
Anche i motori ad alte prestazioni, come quelli degli aerei commerciali, devono contenere più spinta nella sezione trasversale più piccola possibile, mantenendo l'efficienza, in modo da ridurre la resistenza aerodinamica e adattarsi anche sotto le ali, consentendo getti più pesanti. I compressori assiali offrono molta più area di aspirazione per una data sezione trasversale, quindi più spinta.
I getti più piccoli, dove i requisiti di spinta sono ridotti e la sezione trasversale del motore è molto piccola rispetto alla fusoliera, possono permettersi il diametro extra di un compressore centrifugo o a flusso diagonale. Sì, è la stessa legge del cubo quadrato (anch'essa leggermente ridotta in pratica) che mantiene il rapporto tra sezione trasversale del motore e sezione trasversale totale in aumento con l'aumentare delle dimensioni dell'aereo . I compressori centrifughi piccoli sono più semplici, più facili da costruire e più robusti di quelli assiali di piccole dimensioni.
Quindi in ogni settore, man mano che la potenza cresce, c'è un punto di passaggio dal centrifugo all'assiale. Per gli aeromobili in cui la resistenza è fondamentale, è appena sopra i piccoli bizjet, le turbine di terra mobili e di elicotteri rimangono centrifughe o miste fino a pochi MW, e nelle decine di megawatt anche i propulsori fissi passano da assiali / centrifughi a tutti assiali.
I motori vicini a quel punto di incrocio combinano tipicamente stadi assiali e centrifughi. I compressori diagonali più recenti sono intermedi e abbastanza buoni, offrendo un compromesso ancora più personalizzato.