¿Los motores de combate queman petróleo directamente para producir empuje?
Turborreactor: Un turborreactor es un motor de turbina. Su característica es que depende completamente del flujo de aire para generar empuje. A menudo se utiliza para propulsar aviones de alta velocidad. El consumo de combustible es mayor que el de los motores turbofan. Hay dos tipos de motores turborreactores: centrífugos y axiales. El motor centrífugo fue patentado por el inglés Sir Frank Whittle en 1930, pero no fue hasta 1941 que un avión equipado con dicho motor surcó los cielos por primera vez. No participó en la Segunda Guerra Mundial. El Eje nació en Alemania y participó en 1945 como el primer avión de combate práctico Me-262. En comparación con los motores turborreactores centrífugos, el flujo axial tiene las ventajas de una sección transversal pequeña y una relación de compresión alta. Los motores turborreactores actuales son todos de flujo axial. Los motores turborreactores utilizan propulsión a chorro, evitando las debilidades inherentes de los cohetes y estatorreactores. Debido al uso de un compresor accionado por turbina, el motor también tiene suficiente presión para producir 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 aeronaves 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 lo son; más adecuado 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 (un motor turbohélice) en lugar de un dispositivo turborreactor puro.
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 aire sobrecomprimido fluye directamente al postquemador y se convierte en la cámara de combustión del motor ramjet. 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.
Motor turbofán: Motor de turbina de gas en el que el empuje de reacción lo genera el gas descargado por la boquilla y el aire descargado por el ventilador. Un motor turbofan consta de un ventilador, un compresor, una cámara de combustión, una turbina de alta presión que impulsa el compresor, una turbina de baja presión que impulsa el ventilador y un sistema de escape. El compresor, la cámara de combustión y la turbina de alta presión se denominan colectivamente motor central. Una parte de la energía disponible en los gases de escape del motor central se transfiere a un ventilador accionado por turbina de baja presión y el resto se utiliza en la boquilla para acelerar los gases de escape. El rotor del ventilador es en realidad un compresor con una o varias etapas de palas largas. Después de que el aire fluye a través del ventilador, una parte fluye hacia la máquina central, llamado flujo de aire interno, y se descarga desde la boquilla a alta velocidad para generar empuje. La otra parte fluye alrededor de la periferia de la máquina central, llamada flujo de aire externo. que también genera empuje. Este tipo de motor turbofan con conductos internos y externos también se denomina motor con conductos internos y externos. La relación entre el flujo de aire a través de la connotación y la connotación se llama relación de alcantarilla o relación de flujo.
La relación de derivación tiene una gran influencia en el rendimiento del motor turbofan. Una relación de derivación grande da como resultado un bajo consumo de combustible, pero el motor tiene una gran superficie a barlovento. Cuando la derivación es pequeña, el área de barlovento es pequeña, pero la tasa de consumo de combustible es alta. Un motor turbofan en el que los dos flujos de aire se descargan a la atmósfera por separado se denomina motor turbofan de descarga dividida. Cuando los dos flujos de aire dentro y fuera del conducto se mezclan entre sí en el mezclador detrás de la turbina interna y luego se descargan a la atmósfera a través de la misma boquilla, se denomina motor turbofan híbrido. Un motor turbofan también puede equiparse con un postquemador para convertirse en un motor turbofan con postcombustión. El postquemador se puede instalar detrás de la turbina interna o en un conducto externo en los motores turbofan de hileras divididas, o detrás del mezclador en los motores turbofan de hileras mixtas.
Cuando el motor central es el mismo, el caudal de fluido de trabajo del motor turbofan está entre el del motor turborreactor y el del motor turbohélice. En comparación con los motores turborreactores, los motores turbofan tienen un mayor flujo de fluido de trabajo, una menor velocidad de inyección, una mayor eficiencia de propulsión, un menor consumo de combustible y un mayor empuje. El motor turbofan de primera generación desarrollado en la década de 1950 tenía una relación de derivación, una relación de presión del compresor y una temperatura del gas más bajas. Su consumo de combustible era sólo aproximadamente un 25% menor que el del motor turborreactor, alrededor de 0,06 ~ 0,07 kg/n-h (0,6 ~ 0,7). kg/kg-HR). A finales de la década de 1960 y principios de la de 1970, se desarrolló el motor turbofan de segunda generación con una alta relación de derivación (5 ~ 8), una alta relación de impulso (25 ~ 30) y una alta temperatura del gas (1600 ~ 1750k), y el consumo de combustible fue reducido a 0,03 ~ 0,04 kg/n-h (0,3). En comparación con los motores turbofan, los motores de alto bypass tienen menos ruido y menos contaminación de escape. Se utilizan principalmente como plantas de energía para grandes aviones de pasajeros. Este tipo de avión de pasajeros puede volar a una velocidad de 950 km/h a una altitud de 11 kilómetros, pero este tipo de motor turbofan de alta relación de derivación tiene una velocidad de inyección de escape baja y una gran área de barlovento, lo que no es adecuado para aviones supersónicos. Los aviones de combate utilizan motores turbofan con relación de derivación pequeña y posquemadores, pero no utilizan postquemadores cuando vuelan a velocidades subsónicas. El consumo de combustible y la temperatura de escape son más bajos que los de los motores turborreactores, por lo que la intensidad de la radiación infrarroja es débil y no es fácil. ser alcanzado por misiles guiados por infrarrojos cuando vuela a velocidad sónica con más del doble de fuerza adicional puede exceder el motor turborreactor de postcombustión, y la relación empuje-peso ha alcanzado aproximadamente 8 en condiciones atmosféricas terrestres estándar. >
1. Motor turborreactor
Admisión de aire-sobrealimentación del compresor - Calentamiento de la cámara de combustión - La potencia de expansión de la turbina impulsa el compresor - Aceleración de expansión de la boquilla de cola - Descarga al exterior
Después de que el motor gira, el compresor envía continuamente aire comprimido a la cámara de combustión trasera, donde se liberan el aire y el combustible. Aquí, los gases de alta temperatura, alta velocidad y alta presión se descargan hacia atrás, lo que hace girar la turbina. La turbina y el compresor están conectados a través de un eje, por lo que la turbina gira y el compresor también gira, y el aire se comprime continuamente
2. Motor turbofan
2.1 Turbofan de escape dividido. motor
Sobrealimentación del ventilador de entrada-el flujo de aire se divide en dos corrientes
Flujo de aire inherente: Sobrealimentación del compresor - calentamiento de la cámara de combustión - expansión de la turbina para accionar el ventilador y el compresor - boquilla de cola interna. expansión y aceleración - escape hacia el exterior: conducto exterior - conducto exterior La tobera de cola se expande y acelera - escape hacia el exterior
La mayoría de los motores utilizados por nuestros aviones de aviación civil comunes son motores turbofan de escape separado, como. como los famosos V2500, PW4000, GE90, etc.
2.2 Motor turbofan de escape mixto
El flujo de aire de sobrealimentación del ventilador de entrada se divide en dos corrientes
Interno flujo de aire: sobrealimentación del compresor-calentamiento de la cámara de combustión-potencia de expansión del turbo acciona el ventilador y el compresor-mezclador
Flujo de aire de bypass externo: Mezclador de bypass externo
Los dos flujos de aire se mezclan en el mezclador. - Se acelera la expansión de la tobera de cola y se ventila hacia el exterior.