Estructura interna del motor de avión
Antes de la Segunda Guerra Mundial, la combinación de motores de pistón y hélices había logrado un gran éxito, permitiendo a la humanidad desafiar el cielo. Pero a finales de la década de 1930, el desarrollo de la tecnología de la aviación llevó esta combinación a su límite. Cuando la velocidad de vuelo de la hélice alcanza los 800 km/h, la punta de la hélice está realmente cerca de la velocidad del sonido. El campo de flujo transónico hace que la eficiencia de la hélice caiga bruscamente y el empuje disminuya en lugar de aumentar. La hélice tiene una gran superficie de barlovento y una alta resistencia, lo que dificulta enormemente el aumento de la velocidad de vuelo. Al mismo tiempo, a medida que aumenta la altitud de vuelo y la atmósfera se vuelve más delgada, la potencia del motor de pistón también disminuirá.
Esto dio origen a un nuevo sistema de propulsión de motor a reacción. El motor a reacción inhala una gran cantidad de aire, lo quema y lo expulsa a gran velocidad, lo que ejerce una fuerza de reacción sobre el motor e impulsa el avión hacia adelante.
Ya en 1913, el ingeniero francés René Rolland propuso el diseño de un motor ramjet y obtuvo una patente. Pero en aquella época no existían métodos ni materiales de propulsión correspondientes, y la propulsión a chorro era sólo una fantasía. Del 65438 al 0930, el inglés Frank Whittle patentó un motor de turbina de gas, el primer diseño práctico de motor a reacción. Once años más tarde, el motor que diseñó voló por primera vez, convirtiéndose así en el creador del motor turborreactor.
Principio del motor turborreactor
Un motor turborreactor, denominado motor turborreactor, generalmente 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 aspas de ventilador. La rotación de las aspas 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, lo que resultará en 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.
Esquema transversal de un motor turborreactor