Principio del motor turborreactor
Un motor turborreactor se denomina motor turborreactor y normalmente consta de una entrada, un compresor, una cámara de combustión, una turbina y una boquilla. Algunos motores militares tienen un postquemador entre la turbina y la boquilla de escape.
Un motor turborreactor es un motor térmico, y el principio de realización del trabajo es el mismo: la energía se introduce a alta presión y la energía se libera a baja presión.
Cuando está en funcionamiento, el motor primero inhala aire por la entrada de aire. Este proceso no se trata simplemente de abrir una entrada de aire, porque la velocidad de vuelo es variable y el compresor tiene requisitos estrictos sobre la velocidad de entrada de aire, por lo que la entrada de aire debe poder controlar la velocidad de entrada de aire dentro de un rango apropiado.
Como sugiere el nombre, el compresor se utiliza para aumentar la presión del aire de succión. El compresor tiene principalmente la forma de una paleta de ventilador, cuya rotación actúa sobre el flujo de aire, aumentando la presión y la temperatura del flujo de aire.
Luego, el flujo de aire a alta presión ingresa a la cámara de combustión. La boquilla de combustible en la cámara de combustión inyecta aceite. El aceite se mezcla con aire y se enciende para producir gas a alta temperatura y alta presión, que se descarga hacia atrás.
El gas a alta temperatura y alta presión regresa a través de la turbina de alta temperatura, y parte de la energía interna se expande en la turbina y se convierte en energía mecánica para hacer girar la turbina. Debido a que la turbina de alta temperatura está instalada en el mismo eje que el compresor, también hace que el compresor gire, comprimiendo así repetidamente el aire inhalado.
El gas de alta temperatura y alta presión que fluye desde la turbina de alta temperatura continúa expandiéndose en la boquilla de cola y se descarga hacia atrás desde la boquilla de cola a alta velocidad. Esta velocidad es mucho mayor que la velocidad a la que el flujo de aire ingresa al motor, lo que produce un empuje inverso en el motor e impulsa la aeronave hacia adelante.
Ventajas y desventajas de los motores turborreactores
Este motor acelera rápidamente y tiene un diseño simple. Es uno de los primeros tipos prácticos de motor a reacción. Para aumentar el empuje de un motor turborreactor, es necesario aumentar la temperatura y la relación de presión del gas delante de la turbina. Esto aumentará la velocidad de escape y perderá más energía cinética, creando así una contradicción entre aumentar el empuje y el empuje. reduciendo el consumo de combustible. Por tanto, los motores turborreactores consumen grandes cantidades de combustible, lo que constituye el punto débil fatal de los aviones comerciales.
La aplicación en la propulsión a chorro evita las debilidades inherentes de los cohetes y los motores ramjet. Debido a que se utiliza un compresor impulsado por turbina, el motor tiene suficiente presión para generar un fuerte empuje a bajas velocidades. Los motores turborreactores funcionan según un "ciclo de trabajo". Extrae aire de la atmósfera y, a través de un proceso de compresión y calentamiento, el aire con energía e impulso emerge de la boquilla de la hélice a velocidades de hasta 2000 pies/s (610 m/s) o aproximadamente 1400 mph (2253 km/h). Alta media. Cuando el chorro de alta velocidad sale del motor, hace que el compresor y la turbina sigan girando al mismo tiempo, manteniendo el "ciclo de trabajo". El diseño mecánico de un motor de turbina es relativamente simple, ya que contiene sólo dos partes giratorias principales, el compresor y la turbina, y una o varias cámaras de combustión. Sin embargo, no todos los aspectos de este motor tienen esta sencillez, ya que las cuestiones térmicas y aerodinámicas son más complejas. Estos problemas son causados por las altas temperaturas de funcionamiento de la cámara de combustión y la turbina, el flujo de aire cambiante a través del compresor y las palas de la turbina, y el diseño del sistema de escape que elimina los gases y crea un chorro de propulsión. A velocidades de avión inferiores a aproximadamente 450 mph (724 km/h), los motores a reacción puros son menos eficientes que los motores de hélice porque su eficiencia de propulsión depende en gran medida de la velocidad a la que viajan, por lo que los motores turborreactores puros son los más adecuados para velocidades de vuelo más altas; . Sin embargo, la eficiencia de la hélice cae rápidamente por encima de las 350 mph (563 km/h) debido a las perturbaciones del flujo de aire causadas por la alta velocidad punta de la hélice. Estas características permiten que algunos aviones de velocidad media utilicen una combinación de hélice y motor de turbina de gas en lugar de un dispositivo turborreactor puro.
Motor turbohélice. Las ventajas de la combinación hélice/turbina fueron reemplazadas hasta cierto punto por la introducción de motores con conductos internos y externos, motores con ventilador con conductos y motores con ventilador de hélice. Estos motores tienen mayor flujo y velocidades de chorro más bajas que los motores a reacción puros, por lo que su eficiencia de propulsión es comparable a la de los motores turbohélice y supera la de los motores a reacción puros.
El motor turborreactor/estatorreactor combina un motor turborreactor (comúnmente utilizado para varias velocidades por debajo de Mach 3) y un motor estatorreactor, y tiene un buen rendimiento con números altos de Mach.
El motor está rodeado por un conducto con entrada de aire ajustable en la parte delantera y un postquemador con boquilla ajustable en la parte trasera. Durante la aceleración de despegue y en condiciones de vuelo de Mach 3, el motor adopta el modo de funcionamiento de un turborreactor convencional cuando el avión acelera a Mach 3 o superior, su mecanismo de turborreactor está cerrado y el aire en el conducto de aire circula con el; Con la ayuda de paletas guía, el sobrecompresor fluye directamente al postquemador, que se convierte en la cámara de combustión del motor estatorreactor. Este tipo de motor es adecuado para aeronaves que requieren vuelos a alta velocidad y mantienen un estado de crucero con un número de Mach alto. En estas condiciones, el motor funciona como un estatorreactor.
Un motor de turbina/cohete es estructuralmente similar a un motor de turbina/ramjet, con la diferencia importante de que tiene su propio oxígeno para la combustión. Este motor tiene un compresor de baja presión impulsado por una turbina de múltiples etapas. La energía para impulsar la turbina se genera quemando combustible y oxígeno líquido en la cámara de combustión del cohete. Debido a que la temperatura del gas puede alcanzar hasta 3500 grados, es necesario inyectar combustible adicional en la cámara de combustión para enfriarlo antes de que el gas ingrese a la turbina. Esta mezcla rica en aceite (gas) luego se diluye con aire del compresor y el combustible restante se quema en un sistema de postcombustión convencional. Aunque este motor es más pequeño y ligero que un motor turbo/ramjet, consume más combustible. Esta tendencia lo hace más adecuado para interceptores o vehículos de lanzamiento de naves espaciales. Estos aviones requieren un rendimiento a gran altitud y alta velocidad, generalmente un rendimiento de aceleración alto y no requieren una larga resistencia.