¿Cuándo tiene sentido la turboalimentación de un motor de avión?

Answer 1

Los cargadores turbo son súper cargadores, por lo que tiene dos opciones:

1. Turbo normalización. A medida que el avión sube, la presión atmosférica cae, lo que hace que el motor de pistón pierda potencia. Si, mediante el uso de un turbocompresor, mantiene la presión del colector a nivel del mar, el motor puede producir de forma segura su potencia máxima a una altitud donde el aire es más delgado y el avión puede ir mucho más rápido. Por supuesto, hay un límite en el que el esfuerzo por comprimir el aire es igual al rendimiento que obtienes con mayor potencia, en resumen, te topas con la ley de rendimientos decrecientes, pero los beneficios son muy reales hasta este punto. Otro beneficio es que el motor puede producir su máxima potencia a nivel del mar para despegar en aeródromos que ya están en altitud, es decir, Flagstaff, que está a 10,000 pies. Sin Turbocharging, el despegue puede no ser posible porque el motor no puede producir suficiente potencia. El inconveniente es la necesidad de control de gestionar el aumento en la salida del turbocompresor para igualar la caída atmosférica de presión, y eso es un poco un acto de equilibrio.
2. Como un turbocompresor es un sobrealimentador, puede usarlo para aumentar la potencia aumentando la presión del múltiple por encima de la atmosférica (presión de refuerzo) al nivel del mar, y esto se puede mantener hasta que el avión alcance una altitud considerable. El inconveniente es que la presión de refuerzo debe controlarse cuidadosamente o el aumento de la carga en el motor acortará su vida útil o causará fallas catastróficas por una variedad de causas.
3. En respuesta a su pregunta, la mayoría de las veces, pero es costosa y compleja. Los turbocompresores no dan impulso en configuraciones de baja potencia, y a menudo hacen demasiado impulso en configuraciones de alta potencia, son muy eficientes, pero difíciles de controlar, y deben considerarse como consumibles. A diferencia de la mayoría de los otros sobrealimentadores, los turbocompresores viven en un entorno muy hostil que eventualmente los hará fallar, y esa falla no siempre es predecible.
4. Entonces pagas tu dinero y tomas tu elección …

Answer 2

La turboalimentación es útil cuando desea hacer lo siguiente:

1. Use un motor más pequeño y liviano para una potencia de salida específica
2. Mejore la economía de combustible y el rango para velocidades de crucero
3. Mantenga la potencia del motor a nivel del mar en altitud
4. Aumentar el límite de altura del techo para la central eléctrica

Originalmente, los motores de los aviones estaban equipados con sobrealimentadores centrífugos de etapas múltiples simples y posteriores desde la Primera Guerra Mundial. En la Segunda Guerra Mundial, casi todo estaba sobrealimentado, incluido el famoso Rolls-Royce Merlin que impulsó el Supermarine Spitfire temprano y el Mercedes-Benz DB601 que impulsó el Messerschmidt BF109 de mitad de guerra.

Sin embargo, los estadounidenses comenzaron a adoptar el turbocompresor, a veces además del sobrealimentador (conocido como carga compuesta). El turbocompresor permitió que el B-17 y el P-47 tuvieran un excelente rendimiento a gran altitud.

¿Notan que la velocidad lineal aumenta a medida que aumenta la altitud? Esto se debe a que el turbocompresor responde a la disminución de la densidad del aire haciendo girar el compresor más rápido para mantener la presión del múltiple de admisión.

La configuración del supercargador de etapas múltiples en el Mustang P-51 crea un diagrama de velocidad irregular porque el sobrealimentador se maneja mecánicamente a solo dos velocidades (alta / baja) que se cambia en la cabina.

Eso es probablemente más de lo que querías saber, pero ¡oye! Ahí tienes.

Answer 3

Tiene sentido Turbocargar cualquier motor de pistón de un avión. Los aviones están hechos para volar alto en el aire, y lo que pasa con el aire es que se vuelve muy delgado cuando te pones alto. Pregúntale a cualquier tipo de la costa que pensó que iría de vacaciones a las montañas. Es difícil respirar.

Las aeronaves también necesitan oxígeno. Lo mezclan con combustible y lo queman en el motor, como un automóvil. Pero si el avión sube a gran altitud, no hay tanto oxígeno y, por lo tanto, no puede quemar tanto combustible. Entonces su motor tiene un rendimiento inferior. Desafortunadamente, en altitud, también necesita más rendimiento de su motor, porque el aire que pasa sobre sus alas (que lo eleva y lo mantiene en el aire) también se vuelve más delgado. Entonces, si no está haciendo algo al respecto, el rendimiento general de su avión disminuye exponencialmente.

Los turbocompresores y los supercargadores son dos métodos que podemos usar para aumentar el rendimiento en altitud.

Un turbocompresor es básicamente un pequeño ventilador, conectado a una pequeña turbina, a través de un eje común. La turbina entra en su sistema de escape, de modo que cuando el aire caliente expulsado por el proceso de combustión sale del motor, gira esa pequeña turbina por un momento antes de arrojarla por el tubo de escape. La pequeña turbina enciende el ventilador. Ese está conectado a su toma de aire. Tan pronto como se pone en marcha, comienza a bombear aire a su consumo, mucho. Más aire significa más quemaduras. Más quemado significa más potencia y mejor rendimiento. Por lo tanto, tan pronto como ejecute su motor con una determinada configuración de potencia, los gases de escape hacen girar el turbo lo suficientemente rápido como para darle más potencia.

En los automóviles, puede sentir el turbo pateando un poco después de comenzar a acelerar, pero en los aviones el piloto lo controlará cuidadosamente para que el motor y el turbo produzcan solo la potencia que se necesita. Los turbocompresores en realidad pueden producir suficiente energía para dañar el motor a baja altitud donde el aire es denso. Realmente solo los usas cuando subes muy alto. Es por eso que algunos aviones no los tienen.

No necesita un turbo para un plumero. O un entrenador (practicar despegar y aterrizar todo el día, girar ese turbo hacia arriba y hacia abajo lo destrozaría). Algunos aviones son para divertirse o para trabajos muy específicos. Turboalimentarlos sería una pérdida de dinero, simplemente porque los motores turboalimentados son más caros de adquirir y mantener. Entonces, si bien definitivamente tendría sentido aumentar la turbocompresor y arrojaría el rendimiento de sus aeronaves por el techo. En algún momento no es necesario.

Entonces, al final del día, todo se trata de lo que su avión necesita hacer y de lo que los diseñadores pretendieron.

PD: Los sobrealimentadores son los mismos que los turbocompresores, pero en lugar de que la turbina en el escape conduzca ese pequeño ventilador en la entrada de aire, simplemente funciona directamente del motor como un alternador.

Editar: Correcto, olvidé responder la pregunta real. Tiene sentido turboalimentar un avión con motor de pistón si va a pasar la mayor parte de su tiempo de vuelo a gran altitud donde necesita el rendimiento. Entonces, si se va a usar para viajar, por ejemplo, en lugar de algo como usarlo para ver el ganado en su granja o algo así.

Answer 4

Para aeronaves de pistón pequeño: cuando va a volar en la montaña. Si se trata de un avión presurizado, entonces cuando vueles largas distancias y los vientos favorecen mayores altitudes.

El turbo le permite mantener la potencia hasta altitudes mucho más altas. También significa que rara vez usa la potencia total al nivel del mar. Esto aumentará demasiado el motor y puede dañarlo. Sin embargo, a medida que asciende, puede mantener la potencia que no pueden hacer los aviones turbo en el aire más delgado.

Answer 5

Cuando necesita potencia adicional sin mucha penalización de peso y, por supuesto, opera en altitudes más altas.