El principio de funcionamiento de los motores de avión.

Los sistemas de propulsión de motores aeronáuticos se pueden dividir en dos categorías según su composición y principios de funcionamiento: sistemas de propulsión de reacción directa y sistemas de propulsión de reacción indirecta. 1. Sistema de propulsión de reacción directa: el motor acelera directamente el medio de trabajo para generar empuje inverso. Los motores aeronáuticos que pertenecen a esta categoría incluyen motores turborreactores, motores turbofan y motores ramjet. 2. Sistema de propulsión de reacción indirecta: el motor solo quema el combustible químico producido. mediante el combustible se puede convertir en potencia efectiva y en potencia en forma de potencia del eje, basándose en una hélice especial. La propulsión incluye las hélices de los aviones y los rotores de los helicópteros. Los hay de pistón, turbohélice, ventilador de hélice, motor de turboeje y motor de avión. Los motores de aviación se pueden dividir en dos categorías: motores de pistón y motores a reacción de aire. Los motores neumáticos se pueden dividir en motores de turbina de gas con compresores y motores estatorreactores sin compresores. Actualmente, los motores a reacción son los motores aeroespaciales más utilizados. Motor a reacción es un término general que incluye una variedad de motores ramjet y turborreactores. Un motor ramjet consta de una entrada (también llamada difusor), una cámara de combustión y una boquilla de propulsión, y es mucho más simple que un motor turborreactor. La rampa es el proceso mediante el cual el flujo de aire entrante se ralentiza y aumenta la presión estática después de que ingresa al motor. Este proceso no requiere un complejo compresor giratorio de alta velocidad, que es la mayor ventaja del motor estatorreactor. Cuando la velocidad de entrada de aire es 3 veces la velocidad del sonido, en teoría la presión del aire se puede aumentar 37 veces, lo cual es muy eficiente. Después de que el flujo de aire de alta velocidad se expande y desacelera, la presión y la temperatura aumentan y luego ingresa a la cámara de combustión para mezclarse con el combustible. Después de la combustión, la temperatura es de 2000-2200°C o incluso superior. Se acelera mediante expansión y se descarga desde la boquilla a alta velocidad, generando empuje. Por lo tanto, el empuje del motor estatorreactor está relacionado con la velocidad del aire de admisión. Al inhalar aire a 3 veces la velocidad del sonido, el empuje estático sobre el suelo puede alcanzar los 200 nudos.

Los motores Ramjet se dividen actualmente en tres categorías: subsónicos, supersónicos e hipersónicos. El motor estatorreactor subsónico utiliza queroseno de aviación como combustible, utiliza una entrada que se expande y una boquilla que se contrae, y la relación de aumento de presión durante el vuelo no es superior a 1,89. Generalmente, no puede funcionar cuando el número de Mach es inferior a 0,5. El motor ramjet supersónico utiliza una entrada supersónica, la entrada de la cámara de combustión es un flujo de aire subsónico y se utiliza una boquilla convergente o divergente. Utilice queroseno de aviación o hidrocarburos como combustible. La velocidad de propulsión es subsónica ~ 6 veces la velocidad del sonido, y se utiliza para drones supersónicos y misiles tierra-aire. El motor ramjet hipersónico utiliza combustible de hidrocarburos o hidrógeno líquido y es un nuevo tipo de motor con un número de Mach de vuelo de 5 a 16. Todavía se encuentra en etapa de desarrollo. Los dos primeros motores se denominan colectivamente motores estatorreactores subsónicos y el último se llama motor estatorreactor supersónico. Lo que solemos ver al volar ahora es este último motor turborreactor de 1930. El inglés Frank Whittle patentó el 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 su nombre indica, el compresor se utiliza para aumentar la presión del aire aspirado. 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.