I motori ad uso singolo (single-use) sono motori che si utilizzano una volta e poi si gettano. I materiali di cui sono fatti non permettono alcun riutilizzo.
Fino agli anni Novanta sono stati gli unici tipi di motori esistenti, dapprima solo di piccole dimensioni e successivamente anche di potenze notevoli. Oggi esistono motori ad uso singolo di tutte le classi, dalla più piccola (1/4A) fino alla classe K.

Si dividono in due categorie: a combustibile tradizionale e a combustibile composito.

Motori a combustibile tradizionale (a “polvere nera” o BP – Black Powder)

I primi motori per modelli spaziali sono stati inventati nel 1957 ad opera di Orville Carlisle. Agli inizi degli anni Sessanta, Vernon Estes ha dato inizio ad una produzione industriale in grandi quantità fondando la omonima azienda che porta tutt’ora il suo nome ed è diventata sinonimo di modellismo spaziale.
Questi motori vengono abitualmente detti a “polvere nera” perchè al principio il combustibile usato era lo stesso dei fuochi artificiali. Negli anni la fabbricazione si è raffinata al punto che oggi il combustibile utilizzato non ha più nulla a che vedere con la polvere nera, a parte il colore. Il combustibile di questi motori è una miscela di prodotti sotto forma di polveri ed additivi liquidi che fanno da legante. Il tutto viene compresso da macchine specialzzate che lo “sinterizzano”, ovvero lo trasformano in un blocco compatto duro come pietra. In questo modo si può dargli la forma desiderata e si ottiene la necessaria costanza di combustione.

La struttura e il funzionamento di questi motori sono riamasti gli stessi sino dai primi anni:

Fasi del funzionamento

Il combustibile ha una geometria detta “end burning” ovvero la combustione inizia ad una estremità e prosegue fino all’estremità opposta. Per ottenere il picco di spinta iniziale viene ricavata una piccola infossatura che aumenta la superficie di combustione all’estremità del combustibile.

L’involucro è sempre in cartone spesso perchè è economico ed un ottimo isolante dal calore. L’ugello è sempre in ceramica per semplicità di fabbricazione e per economia. Non servono materiali più sofisticati per un uso singolo, nei decenni questi hanno dimostrato di essere perfettamente adatti. Dopo oltre quaranta anni di perfezionamento, questi motori sono ora di una affidabilità assoluta.

I motori single-use a combustibile tradizionale sono i più adatti per le classi di impulso totale comprese tra 1/4A ed E. In queste categorie i motori compositi sarebbero troppo costosi, e nelle categorie superiori i motori tradizionali presentano problemi di affidabilità.

Le dimensioni di questi motori sono:

Diametro x Lungh.	Classe
13 x 45 mm	1/4A, 1/2A, A
18 x 70 mm	1/2A, A, B, C
24 x 70mm	C, D
25 x 70mm	D
24 x 95mm	E

Ad oggi i motori di questo tipo sono prodotti da Estes (il maggior produttore mondiale), e da una fabbrica tedesca, la Sachsenfeuerwerk, che li commercializza direttamente col marchio WECO e li produce per la americana Quest.

Consigli

I motori tradizionali soffrono gli sbalzi di temperatura e gli urti. Non vanno lasciati in automobile al caldo, ne’ vanno usati in giornate molto fredde. Se dovete usarli in giornate fredde teneteli in tasca o in un luogo relativamente caldo fino all’istante prima di utilizzarli.

Non lasciateli mai cadere su una superficie dura (pavimento). L’urto può facilmente creare fessure all’interno del combustibile o far distaccare il blocco di combustibile dall’involucro esterno e causare una combustione estremamente rapida che distrugge il motore e sicuramente anche il modello.

Motori compositi

Negli anni Ottanta la richiesta di potenze maggiori e il travaso di tecnologia dall’industria aerospaziale a quella dell’hobby ha portato alla realizzazione di un nuovo tipo di motori che utilizzano un combustibile detto “composito”. Questo tipo di combustibile è stato studiato per le applicazioni aerospaziali per ottenere risultati superiori e maggiore sicurezza rispetto ai propellenti in uso nei primi decenni della missilistica. Il combustibile composito è costituito da una resina sintetica gommosa che fa da legante (binder) per gli altri componenti (ossidante e correttori del rateo di combustione) che sono sotto forma di polveri. La resina è un liquido denso che si trasforma in gomma con la polimerizzazione. Questo sistema permette di colare il combustibile in qualunque forma e una volta indurito può essere tagliato e fresato. La consistenza relativamente elastica elimina i problemi di fessurazione tipici del combustibile tradizionale e lo rende estremamente insensibile agli urti e agli sbalzi di temparatura, e quindi molto sicuro.
Il combustibile composito ha una temperatura di accensione molto maggiore rispetto al tradizionale. Per la sua accensione sono necessari accenditori particolarmente energetici (vedi Accensione)

Il combustibile composito ha un impulso specifico molto maggiore del combustibile tradizionale. I valori di impulso specifico tipici per il combustibile utilizzato nei motori per modellismo è va da 160 a 210 secondi, mentre i motori a combustibile tradizionale sono attorno agli 80 secondi.

Ne consegue che a parità di quantità di combustibile un motore composito genera una energia pari al doppio o quasi al triplo rispetto agli altri motori. Questo permette di costruire motori compositi con le stesse dimensioni di quelli tradizionali ma con potenze molto maggiori.

I motori single use a combustibile composito contengono gli stessi elementi dei motori tradizionali, ovvero l’ugello, il combustibile, il delay e la carica di espulsione.

Il contenitore (case) è realizzato in resina fenolica, robusta ed isolante, così come l’ugello. Motori single use di grandi dimensioni (high power) hanno un case in alluminio.
Il combustibile presenta una geometria C-slot, ovvero una fresatura laterale che arriva al centro del blocco di combustibile.

Fasi del funzionamento

A differenza dei motori tradizionali, questi motori si accendono all’estremità superiore del combustibile.

La geometria end burning non è la più adatta per i motori compositi in quanto la velocità di combustione di questo combustibile è molto più bassa del combustibile tradizionale e quindi la spinta che si otterrebbe sarebbe molto limitata.

Dimensioni e potenze

I motori compositi sono prodotti in dimensioni standard, che in alcuni casi sono le stesse dei motori tradizionali.

Diametro x Lungh.	Classe
18 x 70mm	D
24x70mm	E
29x73mm	F
29x98mm	F,G
29x124mm	G
29 x (varie)	H
38 x (varie)	H,I
54 x (varie)	I, J, K

I motori compositi ad uso singolo sono più costosi di qiuelli tradizionali a causa del maggior costo della materie prime e della fabbricazione. Quelli di maggiore potenza (H, I, J, K) hanno costi notevoli dovuti anche al maggior costo dell’involucro metallico che va gettato dopo l’uso.

Tipi di combustibile

Uno dei vantaggi del combustibile composito è che può essere prodotto con caratteristiche diverse a seconda dei componenti e degli additivi che si mescolano.

Ogni produttore ha le sue formule ognuna caratterizzata da un certo impulso specifico e con effetti di fumo e fiamma di colori e densità diverse. Normalmente i propellenti hanno nomi di fantasia che richiamano il loro comportamento.

Di seguito facciamo rieferimento ai propellenti prodotti da RCS/Aerotech perchè sono i più diffusi e pressochè gli unici disponibili in Europa.

Nei motori single-use questo produttore utilizza due dei quattro propellenti che produce:

White Lightning (W): ha un impulso specifico di circa 190 secondi, e produce spinte di valori medi, con durate attorno ai 2-3 secondi. Produce una fiamma molto luminosa e un denso fumo bianco. I motori che utilizzano questo tipo di combustibile hanno il codice che termina con la lettera W (es.: G40-7W)

Blue Thunder (T): ha un impulso totale più alto (circa 210 secondi), spinta alta e tempo di combustione breve, attorno a 0,8-1,5 secondi. Produce una fiamma azzurro-violetta e quasi niente fumo. I motori che utilizzano questo tipo di combustibile hanno il codice che termina con la lettera T (es.: G80-7T)

Sfruttando le caratteristiche diverse dei propellenti vengono prodotti motori che pur avendo pari dimensioni hanno spinte e durate diverse.

Nella tabella sotto sono riportati alcuni esempi:

Dimensioni	Tipo combustibile	Tipo motore
24 x 70 mm	W	E15-x
24 x 70 mm	T	E30-x
29 x 98 mm	W	F25-x
29 x 98 mm	T	F50-x
29 x 124 mm	W	G40-x
29 x 124 mm	T	G80-x

Come si vede lo stesso motore ha una spinta doppia se realizzato con combustibile Blue Thunder (T), e di conseguenza anche una durata pressochè dimezzata.

Ulteriori informazioni sui propellenti si trovano nella sezione Motori Ricaricabili