Gracias por la A a la A.
Muy buena pregunta técnica. Me pregunto por qué nadie preguntó esto antes.
Solo puedo hablar de motores a reacción en aviones comerciales modernos (¡y viejos!), Desde 1971 hasta 2015. Como la aviación cambia constantemente, debe mantenerse actualizado sobre los desarrollos.
Lo primero que te enseñan cuando haces un curso de motor es la distribución de presiones, temperaturas y velocidades en un motor a reacción, de adelante hacia atrás.
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¡Voy a tomar el último y más potente motor comercial del mundo hoy para ilustrarlo y mantenerlo interesado!
Los ensayos y tribulaciones del aire en un motor a reacción
Desde el momento en que el aire ingresa a un moderno motor a reacción de alto bypass, toma dos caminos.
1. El aire que ingresa a la parte externa del ventilador es comprimido por el ventilador (para el motor GE90: relación de compresión: 1.58 en el despegue, 1.65 en el crucero – punto de diseño). Luego se descarga por la boquilla del ventilador a una velocidad relativamente baja. La mayor parte del aire entrante sale de esta manera. Hay un ligero aumento de temperatura debido a la compresión.
Este aire tiene suerte.
2. El aire que no ingresa a la parte externa del ventilador (aproximadamente 1/10 del aire total que ingresa al motor) requiere mucho trabajo y castigo .
Pasa a través del ventilador, luego a través del compresor de baja presión (LPC), luego a través del compresor de alta presión (HPC), luego a través de la combustión a presión constante, luego a través de dos etapas de turbinas y finalmente sale por la boquilla de escape. En este momento, el aire está agotado (¡juego de palabras!).
En el proceso, es pulverizado y golpeado por rotores que giran violentamente, empujado a un espacio estrecho con otras moléculas y quemado hasta quebradizo.
Estos procesos absorben energía, en forma de trabajo o calor.
Una y otra vez se suelta y se pone a trabajar girando violentamente otro conjunto de rotores.
Este proceso libera energía, en forma de trabajo.
Cuando toda su energía se agota, se expulsa a través de la tobera sin previo aviso.
Sin respeto, sin recompensas! ¡Solo usado y tirado! ¡Al igual que las personas que pagan impuestos en la India! No hay beneficios de jubilación, no hay nada! ¡Solo paga tus impuestos y piérdete!
Las diversas relaciones de compresión para una versión del GE90 son las siguientes, en el despegue estático a nivel del mar, así como en el punto de diseño (crucero a 10 km de altitud a 0,85 Mach):
RAMPR = relación de presión de ram. El aumento de presión del aire entrante antes de que ingrese al ventilador, debido al efecto del pistón y al diseño de la entrada de aire.
FPR: relación de presión del ventilador
LPCPR: relación de presión del compresor de baja presión
HPCPR: relación de presión del compresor de alta presión
OPR: relación de presión general; es decir, el cambio de presión total sufrido por el aire desde la entrada al ventilador y la salida del compresor de alta presión
SFC = Consumo específico de combustible
¿Quieren más?
Motor GE90
Aquí se muestra un diagrama de un turborreactor de compresor axial algo más antiguo, con varios valores de presión y temperatura del aire dentro del motor:
Distribución de presiones de aire, temperaturas y velocidades en un motor a reacción con compresor axial. Tenga en cuenta que la combustión tiene lugar a presión constante.
Por supuesto, este diagrama se aplica solo a un motor a reacción particular. Tenga en cuenta que este es un motor a reacción puro, es decir, no hay etapa de ventilador y, por lo tanto, no hay derivación. Los aviones comerciales modernos tienen mucho bypass.
Los motores a reacción han experimentado cambios evolutivos considerables después de su aparición en el último año de la Segunda Guerra Mundial. Las relaciones generales de compresión han aumentado. Las temperaturas de entrada de la turbina han aumentado. Sobre todo, las relaciones de derivación han aumentado de menos de 1 a más de 10.
Aquí hay una imagen de la evolución de las relaciones de presión generales en el compresor axial a lo largo de los años:
Relaciones de compresión generales en los motores de compresores axiales a lo largo de los años. ¡He trabajado en el motor Conway 508 (Rolls-Royce) (extremo izquierdo)!
Tome el caso del GE90. Durante las pruebas de certificación en 2002, el motor GE90-115B estableció un récord mundial de 127,900 libras. de empuje. El GE90-115B funcionó durante aproximadamente 60 horas en condiciones de triple línea roja (velocidad máxima del ventilador, velocidad central y temperatura de los gases de escape) para evaluar el motor en sus límites operativos y demostrar su capacidad más allá de las condiciones operativas más extremas. El GE90-115B alimenta el Boeing 777-200LR y el carguero bimotor más grande y capaz del mundo: el Carguero 777 de Boeing.
La relación de compresión general a la potencia máxima es 40: 1. ¡Esto significa que el aire que ingresa en la entrada se comprime 40 veces cuando sale del compresor y entra en la cámara de combustión para mezclarse con combustible y quemarse!
Las nuevas entregas de los motores GE90 más grandes están programadas para finalizar alrededor de 2020 con la eliminación gradual de la serie Boeing 777 original. ¿Qué vendrá después?
¡Esperemos y veamos!