Motor a reacción


Un motor a reacción es un tipo de motor de reacción que descarga un chorro de movimiento rápido que genera empuje por propulsión a chorro . Si bien esta definición amplia puede incluir propulsión de cohete , chorro de agua y propulsión híbrida, el término motor a reacción se refiere típicamente a un motor a reacción de combustión interna que respira aire , como un turborreactor , turborreactor , estatorreactor o chorro de pulso . [1] En general, los motores a reacción son motores de combustión interna .

Los motores a reacción que respiran aire típicamente cuentan con un compresor de aire giratorio accionado por una turbina , y la energía sobrante proporciona empuje a través de la boquilla de propulsión ; este proceso se conoce como ciclo termodinámico de Brayton . Los aviones a reacción utilizan estos motores para viajes de larga distancia. Los primeros aviones a reacción utilizaban motores turborreactores que eran relativamente ineficientes para el vuelo subsónico. La mayoría de los aviones a reacción subsónicos modernos utilizan motores turbofan de alto bypass más complejos . Proporcionan mayor velocidad y mayor eficiencia de combustible que los motores aeronáuticos de pistón y hélice en distancias largas. Algunos motores que respiran aire hechos para aplicaciones de alta velocidad (ramjets y scramjets) utilizan el efecto de ariete de la velocidad del vehículo en lugar de un compresor mecánico.

El empuje de un motor de avión típico pasó de 5,000 lbf (22,000 N) ( turborreactor de Havilland Ghost ) en la década de 1950 a 115,000 lbf (510,000 N) ( turbofan General Electric GE90 ) en la década de 1990, y su confiabilidad pasó de 40 en vuelo. paradas por 100.000 horas de vuelo del motor a menos de 1 por 100.000 a finales de la década de 1990. Esto, combinado con un consumo de combustible muy reducido, permitió vuelos transatlánticos de rutina en aviones bimotores para el cambio de siglo, donde anteriormente un viaje similar habría requerido múltiples paradas de combustible. [2]

El principio del motor a reacción no es nuevo; sin embargo, los avances técnicos necesarios para que la idea funcionara no se materializaron hasta el siglo XX. Una demostración rudimentario de las fechas de potencia de chorro de nuevo a la aeolipile , un dispositivo descrito por Herón de Alejandría en el siglo primero Egipto romano . Este dispositivo dirigía la energía del vapor a través de dos boquillas para hacer que una esfera girara rápidamente sobre su eje. Fue visto como una curiosidad. Mientras tanto, las aplicaciones prácticas de la turbina se pueden ver en la rueda hidráulica y el molino de viento .

Los historiadores intentaron rastrear el origen del motor a reacción hasta la Edad Media, y los principios utilizados por los chinos para enviar sus cohetes y fuegos artificiales eran similares a los de un motor a reacción. De manera similar, el soldado otomano Lagâri Hasan Çelebi supuestamente usó un cohete en forma de cono para volar. Sin embargo, la verdadera historia del motor a reacción comienza con Frank Whittle [3]

Los primeros intentos de respirar aire en los motores a reacción fueron diseños híbridos en los que una fuente de energía externa primero comprimía aire, que luego se mezclaba con combustible y se quemaba para propulsar el jet. El Caproni Campini N.1 y el motor japonés Tsu-11 destinado a impulsar aviones kamikaze Ohka hacia el final de la Segunda Guerra Mundial no tuvieron éxito.


Águilas de ataque F-15E de la Fuerza Aérea de EE. UU.
Motor a reacción durante el despegue que muestra un escape caliente visible ( Germanwings Airbus A319 )
Albert Fonó 's estatorreactor -cannonball desde 1915
El motor Whittle W.2 / 700 voló en el Gloster E.28 / 39 , el primer avión británico en volar con un motor turborreactor, y el Gloster Meteor
Heinkel He 178 , el primer avión del mundo que vuela exclusivamente con turborreactor
Un corte del motor Junkers Jumo 004
Gloster Meteor F.3s. El Gloster Meteor fue el primer caza a reacción británico y el único avión a reacción de los Aliados en realizar operaciones de combate durante la Segunda Guerra Mundial.
Un motor a reacción turbofan JT9D instalado en un avión Boeing 747 .
Motor turborreactor
Diagrama esquemático que ilustra el funcionamiento de un motor turbofan de derivación baja.
Propulsión de motor de cohete
Esquema de un chorro de bomba.
Dependencia de la eficiencia de propulsión (η) de la relación velocidad del vehículo / velocidad de escape (v / v e ) para motores a reacción y cohetes que respiran aire.
Eficiencia de combustión típica de una turbina de gas de avión en el rango operativo.
Límites típicos de estabilidad de combustión de una turbina de gas de avión.
Impulso específico en función de la velocidad para diferentes tipos de chorro con combustible de queroseno (la I sp de hidrógeno sería aproximadamente el doble). Aunque la eficiencia se desploma con la velocidad, se cubren distancias mayores. La eficiencia por unidad de distancia (por km o milla) es aproximadamente independiente de la velocidad de los motores a reacción como grupo; sin embargo, los fuselajes se vuelven ineficaces a velocidades supersónicas.
Comparación de la eficiencia de propulsión para varias configuraciones de motores de turbina de gas
Pantalla del monitor electrónico centralizado de aeronaves (ECAM) Airbus A340-300