El
principio de funcionamiento del motor turborreactor es muy sencillo, hay 5 partes
basicas.Conducto de entrada de aire, compresor,camara de combustion,turbina y tobera de
salida. La entrada de aire suele estar integrada en la celula del avion y trasforma la
presion del aire de impacto en presion estatica. El compresor admite grandes cantidades de
aire, lo comprime a gran presion y lo envia a la camara de combustion. Aquí se divide la
corriente de aire en dos. Una pasa a traves de la zona de combustion, donde, donde se
mezcla con el combustible purverizado y arde a muy altas temperaturas, de unos 4000 F
(2200 C).La otra parte de la corriente de aire se emplea para enfriar las camaras de
combustion y se mezcla entonces con los productos de la combustion para obtener una masa
de gases a temperaturas entre 1600 F y 2400 F (870 C a 1315 C).Posteriormente, los gases
calientes pasan a traves de la turbina, donde parte de su energia se emplea para hacer
girar la turbina, que a su vez mueve el compresor y diversos accesorios. Entonces los
gases pasan al exterior a traves del tobera de salida (donde se puede inyectar combustible
adicional para realizar poscombustion y aumentar el empuje) y de la garganta de salida
(nozzle), que incrementa la cantidad de movimiento de los gases expandiendolos y
acelerandolos a altas velocidades de salida. El cambio de la cantidad de movimiento de los
gases desde la entrada hasta la boquilla de salida de tobera produce la mayor parte del
empuje que impulsa el avion. El combustible agrega al flujo una pequeña masa de gases y
se puede incorporar agua o mezcla de alcohol-agua para añadir flujo y obetener un empuje
adicional para el despegue.
Para intriducir empuje es muy importante la eficiencia de funcionamiento de los partes
basicas del turborreactor, especialmente la turbina y el compresor. Como la turbina
consume unos 2/3 de la energia de los gases calientes producidos, para mover el compresor
y de la turbina. Los primeros modelos fallaban porque los diseños de compresor y de la
turbina eran ineficaces, ademas, la calidad de los meteriales de fabricacion eran
inferiores a los actuales. Como las leyes de la termodinamica enseñan que la energia que
se pueden obtener aumenta con la presion y la temperatura, los diseñadores trantan de
desarrollar compresores que produzcan relaciones de compresion mas elevadas y turbinas que
soporten temperaturas mas elevadas.
Compresores
Compresor Centrifugo
Se empleo en los primeros reactores reactores , pero rara vez se usa en los diseños
modernos, exepto combinandolos con un compresor axial. En el compresor centrifugo el aire
penetra en el rodete o impulsor giratorio por la parte central, a traves de los alabes
guia. Rotando a gran velocidad el impulsor comprime el aire por accion centrifuga. El aire
pasa por el anillo del impulsor a traves de un difusor, que reduce la velocidad y aumenta
la presion estatica, y entra a la camara de combustion.Durante el periodo entre 1935 y
1940 el compresor centrifugo era el único tipo suficientemente desarrollado en las
siguientes aplicaciones de turborreactores.En la actualidad todavía se encuentra
aplicación turbina de gas y en motores cohetes como bombas centrifugas, o
sobrealmentadores de motores a combustión interna.Refiriéndose a grupos propulsores de
aeronaves, aquellos que poseen entre 500 a 2000 CV o empujes reducidos, se utilizan
compresores centrífugos sea, como una sola unidad, con dos unidades formando dos etapas o
reforzado con varias etapas axiales.

DESCRIPCION DEL
COMPRESOR CENTRIFUGO
3 componentes básicos el rotor (A), el difusor (B) y el colector (C). A su vez, el rotor
esta constituido por dos elementos: El impulsor (1) y el Inductor (2).
Compresor Axial
Se usa en casi todos los motores turborreactores, turbofan o turbohelices actuales. La
ventaja caracteristicas de este tipo de compresor es su pequeño diametro. Se puede
añadir muchos escalones sin incrementar el diametro del motor. Los alabes del compresor
son muy similares en su apariencia a los alabes de una turbina. La combinacion de una
hilera de alabes rotatarios del rotor y una hilera de alabes fijos del estator constituye
un escalon. Los alabes del estator estan situados para desacelerar mientras aumentan la
presion estatica y dirigen el flujo de aire con el angulo adecuado al escalon siguiente de
alabes del rotor. Conforme pasa el aire por cada escalon, aumentando la presion y la
temperatura. El aire sale del ultimo escalon del compresor por un difusor que reduce la
velocidad angular y axial y aumenta la presion estatica. Desde el difusor el aire pasa a
las camaras de combustion, donde el calor de combustion antes de entrar a la turbina.
El compresor axial esta constituido
por dos conjuntos principales denominados rotor y estator.
Asimismo estos compresores poseen varias etapas y cada una de ellas esta constituida
por un subconjunto formado por un disco de alabes móviles (rotor) y una corona de alabes
fijos (estator).
El conjunto rotor esta formado por filas de palas montadas sobre un tambor. Este también
esta formado por discos generalmente soldados entre ellos.
El estator comprende segmento provisto de alabes fijos soldados sobre un anillo. Como se
puede observar en la figura, el rotor esta formado por una pieza (tambor) coaxial con el
eje de giro y sobre dicho tambor van situados una serie de alabes, constituyendo de esta
manera un plato que gira solidario con el eje, asimismo el estator o difusor esta
constituido por una serie de alabes fijos a carcaza del motor.
Los alabes que se utilizan en las diferentes etapas están formados por perfiles
aerodinámicos de mayor o menor espesor, según que el movimiento que se desarrolle sobre
ellos sea subsonico o supersónico

MOTOR TURBORREACTOR
DE FLUJO AXIAL Y DOS EJES.
Este motor emplea
dos compresores, cada uno accionados independientemente por su propio juego de ruedas de
turbina y a diferentes velocidades. Esto se consigue haciendo girar la transmisión del
compresor delantero dentro de el. Las ventajas de esta disposición se basan en la mayor
facilidad para arrancar y controlar motores de gran relación de compresión y poder
alcanzar velocidades mas elevadas con un menor tamaño del compresor trasero. El resultado
de estos diseños ha sido aumentar las prestaciones del motor. Algunos diseñadores
modernos han llegado a emplear tres compresores para permitir una mayor flexibilidad de
actuación. Los motores de este tipo se denominan a menudo motores de tres ejes molinetes.
En algunos motores modernos de tipo turbofan o turborreactor se emplean compresores de
alta presión que llegan a tener 17 escalones en solo rotor. Estos compresores se utiliza
la geometría variable (cambio de ángulo de los alabes del estator en varios escalones)
para permitir la necesaria flexibilidad de funcionamiento.

CAMARA DE
COMBUSTIÓN
Las prestaciones de la cámara de combustión son muy importantes para el funcionamiento
satisfactorio del motor. El hecho de que las cámaras deban funcionar adecuadamente con
una variada gama de flujo de aire aumenta la complicación del diseño.
Hay tres tipos de cámara, la de compartimentos quemadores individuales, la cánula y la
anular. Los primeros turborreactor empleaban cámaras de compartimentos donde la corriente
de aire que descarga el compresor se reparte entre un gran numero de cámaras individuales
que son como latas de conservas conos paredes perforadas.
La cámaras de diseño cánula llevan un canal de flujo de diseño anular dentro del cual
hay cámaras quemadoras individuales, del tipo de lata como las anteriores , que se
emplean para controlar la combustión primaria del aire y combustible. La mayoría de los
turborreactores modernos y de los turbofan emplean cámaras de combustión anulares, que
tienen un canal anular de flujo con una camisa metálica alrededor en la que hay varias
boquillas de inyección de combustible estratégicamente distribuidas.Estos dispositivos
de combustión rodean al motor para proporcionar un reparto uniforme del flujo de gases a
la turbina. La combustión tiene lugar dentro de la camisa, que esta perforada para
permitir la entrada del aire utilizado para la combustión. El flujo de aire restante,
llamado aire de licuacion, pasa entre el forro por su parte posterior. En la parte trasera
de la cámara de combustión se mezclan las dos corrientes de aire para controlar la
temperatura de entrada de la turbina. El combustible se inyecta en la parte anterior del
forro y esta regulado para el arranque y la marcha normal. Normalmente se instalan bujías
de encendido para iniciar la combustión en dos sitios opuestos, cuando hay cámaras
separadas, están todas conectadas mediante tubos para la propagación de la llama. Cuando
la combustión esta estabilizada, las bujías dejan de actuar. Por este motivo, una
interrupción del flujo de combustible posterior al arranque puede causar una extinción
de la combustión en los motores, obligando a un arranque en el aire.
RODETES DE TURBINA
Es posible que una de las realizaciones mas importantes para el progreso de los
turborreactores sea el desarrollo de aleaciones que puedan soportar las temperaturas y
fatigas propias de los rodetes de turbinas. No solo exige a los rodetes de turbina que
soporten los esfuerzos debidos a las cargas axiales y centrifugas, sino que además deben
hacerlo en contacto con gases a temperaturas de 1600 F a 2400 F (870 C a 1315 C).
El rodete de la turbina se compone de un cierto numero de alabes o paletas. Los alabes,
que suministran la fuerza giratoria, son piezas individuales que se insertan en ranuras
que se sujetan con chavetas al pesado anillo o corona del rodete. La fuerza giratoria del
rodete se transmite al compresor mediante un eje adecuadamente soportado por cojinetes de
bolas o de rodillos. La capacidad del rodete de turbina para soportar las altas
temperaturas de los gases se aumentan mediante una corriente de aire frío sangrado del
compresor.
Los alabes guías de entrada en la turbina suelen estar huecos para que puedan pasar por
su interior una parte del aire de refrigeración. Los nuevos motores de elevadas
características tienen también alabes huecos y refrigerados en la turbina. Actualmente
se están desarrollando turbinas de geometría variable que se emplean diafragmas
ajustables en las boquillas para mejorar las prestaciones de la turbina en una amplia gama
de condiciones de funcionamiento.
Esto influirá también en el diseño de las entradas de aire en los aviones, ya que varia
la cantidad de aire que fluye a través del motor.
Los compresores grandes pueden necesitar mas de un rodete para mover el compresor.Los
motores de compresores partidos o de dos ejes necesitaran también mas de un rodete de
turbina.Si se requiere mas de un rodete de turbina, se coloca entre cada escalón de la
turbina una hilera de alabes guías estacionarios, que a menudo se denominan diafragma de
la turbina que van fijos a la carcasa del motor.
CONOS DE SALIDA
El cono de salida y el cono de salida,situados detrás del rodete de turbina, tienen un
papel muy importante en las prestaciones del motor. Controlando, el tamaño relativo de
los conos en cada posición de dicha parte móvil posterior, se establece un arrea
de paso predeterminada para los gases de escape.
TOBERA Y GARGANTA DE LA TOBERA
La tobera de salida esta unida al extremo del cono posterior. En realidad ,de la tobera es
solo la garganta, boquilla o adelgazamiento posterior, pero se suele denominar tobera a
todo el conducto. Las toberas son de longitud muy variable, dependiendo de la
instalación. Cuando los motores van instalados en barquillas montadas en mástiles debajo
de los planos, puede ser suficiente un conducto de salida muy corto. Los motores situados
en el fuselaje o en la raíz del ala pueden necesitar toberas de gran longitud. Los
motores que emplean dispositivos de postcombustion, llamados postquemadores, necesitan
toberas especiales.
SUPRESION DEL RUIDO
Tanto el conducto de entrada de aire al motor como la tobera de salida son fuentes de
ruido. El componente de alta frecuencia del sonido irradiado por la entrada de aire, que
es generado por el compresor (y por el ventilador en los motores turbofan), pueden ser
atenuado. La reducción se puede conseguir empleando revestimientos superiores del ruido
en los conductos de entrada, disminuyendo la velocidad de las puntas de los alabes del
compresor y/o ventilador, o aplicando las técnicas modernas de diseño al perfil de los
alabes.
INVERSION DE EMPUJE
La inversión del empuje para ayudar a la frenada de las ruedas en la carrera de
aterrizaje se consigue deteniendo el flujo posterior del motor y dirigiéndolo en parte
hacia adelante en la dirección del movimiento del avión. Casi todos los grandes aviones
de transporte comerciales disponen de este dispositivo.
Para evitar que los gases calientes entren al conducto de entrada de aire del mismo motor
o de los adyacentes, el inversor de empuje dirige el chorro hacia afuera con un ángulo
adecuado desde la góndola. Debido a este ángulo y a las perdidas durante el giro de los
gases, el empuje disponible en la dirección de reversa es del 40% del empuje hacia
delante del mismo motor con las misma rpm.
Existen 2 tipos de inversores de empuje en uso general. En un tipo los gases primarios de
escape y el aire del turboventilador se dirigen hacia delante por medio de aletas
giratorias.
El otro sistema es del tipo de rodela, que hace oscilar una parte del capo hacia atrás y
hacia afuera para dirigir los gases hacia adelante. Este sistema se utiliza instalaciones
de motor donde el aire del ventilador y el aire primario se mezclan en el interior del
motor o en la tobera.
INVERSOR DE EMPUJE

ACCESORIOS
Los accesorios para el funcionamiento del motor son, bombas de combustible, bobinas de
ignición, transformadores que accionamiento del motor, generadores eléctricos.
SISTEMA DE LUBRICACION
En los turborreactor se necesita un sistema de lubricación sencillo, pocas parte
móviles. El aceite que circula proporciona la lubricación de los rodamientos del eje y
de las cajas de accesorios, además de servir para refrigerar los rodamientos. Se
necesitan una presión bastante baja para hacer que penetre el aceite en los rodamientos y
en los engranajes. Después de pasar por los rodamientos y engranajes, el aceite se
recupera por la gravedad y unas bombas de recuperación lo envían de nuevo al deposito.
SISTEMA DE COMBUSTIBLE
El sistema de combustible (en realidad es solo el sistema de suministro de combustible al
motor desde los depósitos).Desde los depósitos de combustible se envía este a una
bomba accionada por el motor donde se eleva la presión a varios centenares de psi (libras
por pulgada cuadrada equivalentes a 0,0703 kg/cm cuadrado) para asegurar su adecuada
pulverización en los inyectores.
Durante el arranque a bajas rpm una válvula de muelle (llamada divisor de flujo) dirige
el combustible al colector pequeño hasta que las rpm y la presión de combustible
sobrepasen unos valores determinados. Durante este periodo se suministra combustible por
el colector pequeño al orificio pequeño de la boquilla para asegurar su pulverización
adecuada a la bja presión y bajo flujo del combustible.Al aumentar la presión y la
demanda de combustible entre el colector grande y sea pulverizado a través del orificio
grande de la boquilla.
Algunos motores tienen distintas maneras de sistema de pulverización del combustible.
Prestaciones
La magnitud del empuje de los motores turborreactores y turbuan esta determinada por la
masa de los gases que fluye a través del motor y por la velocidad del masa que sale de la
tobera.
EMPUJE
Esta ecuación representa el empuje cuando el reactor y el avión están quietos.
Cuando el avión y el motor están en movimiento, el aire entra por presión dinámica al
compresor del moto, lo cual tiende a retardar el movimiento hacia adelante. Esta fuerza
retardatriz se llama resistencia aerodimanica debido a la presión dinámica y su magnitud
esta determinada por la masa de aire que pasa e través del motor y la velocidad del
avión.

RESISTENCIA-EMPUJE NETE-RENDIMIENTO

El empuje neto es igual al producto de la masa del flujo por el cambio de velocidad dentro
del motor. En realidad, la masa del flujo de gases de la tobera se ve incrementada por la
cantidad de combustible que se añade en la combustión.
FLUJO DE AIRE
Los factores que determinan el flujo de aire en el compresor afectaran también al empuje
producido. En los motores turbofan el estudio se realiza sobre el flujo total de aire
(ventilador y compresor). El flujo de aire del compresor esta determinado por el tamaño
del compresor ( y del ventilador en un turbofan), las revoluciones del compresor,
velocidad del avión el aire y densidad del aire. El flujo de aire del compresor varia en
función de las rpm.
FLUJO D DE AIRE (EMPUJE EN FUNCION DE LAS RPM)
Relacion entre las rpm, el flujo del compresor y el empuje. El flujo de aire del compresor
aumenta también con la velocidad porque la presión dinámica introduce mas aire por la
entrada del compresor. Esto aumenta el empuje total del motor, pero también aumenta la
resistencia aerodinámica debida a la presión dinámica.
Aumento de empuje
Este termino se aplica a los métodos empleados para aumentar el empuje del motor durante
el despegue. Se suele utilizar dos métodos, en los aviones de caza y lo transporte
supersónico se emplea la postcombustion.Como su nombre indica, este sistema
consiste en añadir combustible a los gases calientes en la torea despues de que ya han
pasado por el rodete de la turbina.
Otro metodo para obtener el aumento del empuje es la inyección de agua, que puede llegar
a producir un aumento de empuje de 25 %.
Para obtener el aumento de empuje por inyección de agua, se inyecta el agua en el
compresor o se envía a presión a las cámaras de combustión mediante unas boquillas
especiales, a veces se emplean ambos métodos conjuntamente. Cuando se introduce el agua
en el compresor, se evapora enfriando el aire y permitiendo al compresor mas flujo de masa
de aire a las máximas rpm
MUNDO AERONAUTICO EWM / DATOS
TECNICOS /

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