Motor de avión
| Parte de una serie sobre |
| Propulsión de aeronaves |
|---|
| Motores de eje : propulsores de propulsión , rotores , ventiladores con conductos o propfans |
| Motores de reacción |
Un motor de avión , a menudo denominado motor de avión , es el componente de potencia de un sistema de propulsión de avión . La mayoría de los motores de los aviones son motores de pistón o turbinas de gas , aunque algunos han sido propulsados por cohetes y, en los últimos años, muchos UAV pequeños han utilizado motores eléctricos .
Industria manufacturera
En la aviación comercial, los principales fabricantes occidentales de motores turbofan son Pratt & Whitney (una subsidiaria de Raytheon Technologies ), General Electric , Rolls-Royce y CFM International (una empresa conjunta de Safran Aircraft Engines y General Electric). [1] Los fabricantes rusos incluyen United Engine Corporation , Aviadvigatel y Klimov . Aeroengine Corporation of China se formó en 2016 con la fusión de varias empresas más pequeñas. [1]
El mayor fabricante de motores turbohélice para la aviación general es Pratt & Whitney. [2] General Electric anunció en 2015 la entrada al mercado. [2]
Historia de desarrollo
- 1848: John Stringfellow fabricó una máquina de vapor para un modelo de avión de 10 pies de envergadura que logró el primer vuelo motorizado, aunque con una carga útil insignificante.
- 1903: Charlie Taylor construyó un motor en línea , principalmente de aluminio, para el Wright Flyer (12 caballos de fuerza).
- 1903: El motor Manly-Balzer establece los estándares para los motores radiales posteriores . [3]
- 1906: Léon Levavasseur produce un exitoso motor V8 refrigerado por agua para uso aeronáutico.
- 1908: René Lorin patenta un diseño para el motor ramjet .
- 1908: Louis Seguin diseñó el Gnome Omega , el primer motor rotativo del mundo producido en grandes cantidades. En 1909, un avión Farman III propulsado por Gnome ganó el premio a la mayor distancia sin escalas volada en Reims Grande Semaine d'Aviation, estableciendo un récord mundial de resistencia de 180 kilómetros (110 millas).
- 1910: Coandă-1910 , un avión de ventilador con conductos fallido exhibido en Paris Aero Salon, propulsado por un motor de pistón. La aeronave nunca voló, pero se presentó una patente para dirigir los gases de escape hacia el conducto para aumentar el empuje. [4] [5] [6] [7]
- 1914: Auguste Rateau sugiere utilizar un compresor de escape (un turbocompresor ) para mejorar el rendimiento a gran altitud; [3] no aceptado después de las pruebas [8]
- 1917-18 - El bombardero pesado Zeppelin-Staaken R.VI de la Luftstreitkräfte Imperial German Luftstreitkräfte , numerado por Idflieg , se convierte en el primer avión con sobrealimentador que se conoce en volar, con un motor Mercedes D.II de seis cilindros en línea. en el fuselaje central conduciendo un sobrealimentador mecánico Brown-Boveri para los cuatro motores Mercedes D.IVa del R.30 / 16 .
- 1918: Sanford Alexander Moss retoma la idea de Rateau y crea el primer turbocompresor exitoso [3] [9]
- 1926: Armstrong Siddeley Jaguar IV (S), el primer motor sobrealimentado producido en serie para uso aeronáutico; [10] [nb 1] radial de dos hileras con sobrealimentador centrífugo accionado por engranajes .
- 1930: Frank Whittle presentó su primera patente para un motor turborreactor .
- Junio de 1939: Heinkel He 176 es el primer avión exitoso que vuela impulsado únicamente por un motor de cohete de combustible líquido.
- Agosto de 1939: el turborreactor Heinkel HeS 3 propulsa el avión pionero alemán Heinkel He 178 .
- 1940: Jendrassik Cs-1 , el primer motor turbohélice del mundo. No se pone en servicio.
- 1943 Daimler-Benz DB 670 , primer turboventilador funciona
- 1944: Messerschmitt Me 163 B Komet , el primer avión de combate propulsado por cohete del mundo desplegado.
- 1945: Primer vuelo de un avión propulsado por turbohélice, un Gloster Meteor modificado con dos motores Rolls-Royce Trent .
- 1947: El avión propulsado por cohetes Bell X-1 supera la velocidad del sonido.
- 1948: 100 shp 782, el primer motor turboeje que se aplica al uso de aviones; en 1950 solía desarrollar la Turbomeca Artouste de 280 shp (210 kW) más grande .
- 1949: Leduc 010 , el primer vuelo de un avión propulsado por ramjet del mundo.
- 1950: Rolls-Royce Conway , el primer turboventilador de producción del mundo , entra en servicio.
- 1968: El turboventilador de alto bypass TF39 de General Electric entra en servicio y ofrece un mayor empuje y una eficiencia mucho mayor.
- 2002: HyShot scramjet voló en picado.
- 2004: NASA X-43 , el primer scramjet en mantener la altitud.
- 2020: Pipistrel E-811 es el primer motor de avión eléctrico que recibe un certificado de tipo por parte de EASA . Impulsa el Pipistrel Velis Electro , el primer avión totalmente eléctrico con certificación de tipo EASA. [11]
Motores de eje
Motores alternativos (de pistón)
Motor en línea
En esta entrada, para mayor claridad, el término "motor en línea" se refiere solo a motores con una sola fila de cilindros, como se usa en el lenguaje automotriz, pero en términos de aviación, la frase "motor en línea" también cubre motores de tipo V y opuestos ( como se describe a continuación), y no se limita a motores con una sola fila de cilindros. Esto es típicamente para diferenciarlos de los motores radiales.. Un motor recto generalmente tiene un número par de cilindros, pero hay casos de motores de tres y cinco cilindros. La mayor ventaja de un motor en línea es que permite diseñar la aeronave con un área frontal baja para minimizar la resistencia. Si el cigüeñal del motor está ubicado por encima de los cilindros, se denomina motor en línea invertido: esto permite que la hélice se monte alto para aumentar la distancia al suelo, lo que permite un tren de aterrizaje más corto. Las desventajas de un motor en línea incluyen una mala relación potencia / peso, porque el cárter y el cigüeñal son largos y, por tanto, pesados. Un motor en línea puede estar refrigerado por aire o por líquido, pero el enfriamiento por líquido es más común porque es difícil obtener suficiente flujo de aire para enfriar los cilindros traseros directamente. Los motores en línea eran comunes en los primeros aviones; uno se utilizó en el Wright Flyer , el avión que realizó el primer vuelo motorizado controlado. Sin embargo, las desventajas inherentes del diseño pronto se hicieron evidentes y el diseño en línea se abandonó, convirtiéndose en una rareza en la aviación moderna.
Para otras configuraciones de motor en línea de la aviación, tales como X-motores , U-motores , H-motores , etc., ver motor en línea (aeronáutica) .
Motor tipo V
Los cilindros de este motor están dispuestos en dos bancos en línea, normalmente inclinados entre 60 y 90 grados entre sí y accionan un cigüeñal común. La gran mayoría de los motores en V están refrigerados por agua. El diseño en V proporciona una relación potencia-peso más alta que un motor en línea, al mismo tiempo que ofrece un área frontal pequeña. Quizás el ejemplo más famoso de este diseño es el legendario motor Rolls-Royce Merlin , un motor V12 de 60 ° de 27 litros (1649 en 3 ) utilizado, entre otros, en los Spitfires que desempeñaron un papel importante en la Batalla de Gran Bretaña .
Motor horizontalmente opuesto
Un motor horizontalmente opuesto, también llamado motor plano o bóxer, tiene dos bancos de cilindros en lados opuestos de un cárter central. El motor está refrigerado por aire o por líquido, pero predominan las versiones refrigeradas por aire. Los motores opuestos se montan con el cigüeñal en posición horizontal en los aviones , pero se pueden montar con el cigüeñal en posición vertical en los helicópteros.. Debido a la disposición del cilindro, las fuerzas recíprocas tienden a cancelarse, lo que resulta en un motor de funcionamiento suave. Los motores de tipo opuesto tienen una alta relación potencia-peso porque tienen un cárter comparativamente pequeño y liviano. Además, la disposición de cilindros compactos reduce el área frontal del motor y permite una instalación optimizada que minimiza la resistencia aerodinámica. Estos motores siempre tienen un número par de cilindros, ya que un cilindro en un lado del cárter “se opone” a un cilindro en el otro lado.
Los motores de pistón de cuatro y seis cilindros opuestos y refrigerados por aire son, con mucho, los motores más comunes utilizados en aviones pequeños de aviación general que requieren hasta 400 caballos de fuerza (300 kW) por motor. Las aeronaves que requieren más de 400 caballos de fuerza (300 kW) por motor tienden a funcionar con motores de turbina .
Motor de configuración H
Un motor de configuración H es esencialmente un par de motores opuestos horizontalmente colocados juntos, con los dos cigüeñales engranados juntos.
Motor radial
Este tipo de motor tiene una o más filas de cilindros dispuestos alrededor de un cárter central . Cada fila tiene generalmente un número impar de cilindros para producir un funcionamiento suave. Un motor radial tiene solo un recorrido de manivela por fila y un cárter relativamente pequeño, lo que da como resultado una relación potencia-peso favorable . Debido a que la disposición de los cilindros expone al aire una gran cantidad de las superficies radiantes de calor del motor y tiende a cancelar las fuerzas recíprocas, los radiales tienden a enfriarse uniformemente y funcionar sin problemas. Los cilindros inferiores, que se encuentran debajo del cárter, pueden acumular aceite cuando el motor ha estado parado durante un período prolongado. Si este aceite no se elimina de los cilindros antes de arrancar el motor, se producirán daños graves debido al bloqueo hidrostático. puede ocurrir.
La mayoría de los motores radiales tienen los cilindros dispuestos uniformemente alrededor del cigüeñal, aunque algunos de los primeros motores, a veces llamados semirradiales o motores con configuración de ventilador, tenían una disposición desigual. El motor más conocido de este tipo es el motor Anzani, que se instaló en el Bleriot XI utilizado para el primer vuelo a través del Canal de la Mancha en 1909. Esta disposición tenía el inconveniente de necesitar un contrapeso pesado para el cigüeñal, pero se utilizó para evitar las bujías se engrasan.
En los diseños de aviones militares, la gran área frontal del motor actuaba como una capa adicional de blindaje para el piloto. Además, los motores refrigerados por aire, sin radiadores vulnerables, son un poco menos propensos a sufrir daños en la batalla y, en ocasiones, seguirían funcionando incluso con uno o más cilindros disparados. Sin embargo, el área frontal grande también resultó en un avión con un área frontal aumentada aerodinámicamente ineficiente .
motor rotativo
Los motores rotativos tienen los cilindros en un círculo alrededor del cárter, como en un motor radial, (ver arriba), pero el cigüeñal está fijado a la estructura del avión y la hélice está fijada a la caja del motor, de modo que el cárter y los cilindros giran. La ventaja de esta disposición es que se mantiene un flujo satisfactorio de aire de refrigeración incluso a bajas velocidades, conservando la ventaja de peso y la simplicidad de un motor convencional refrigerado por aire sin uno de sus principales inconvenientes. El primer motor rotativo práctico fue el Gnome Omega diseñado por los hermanos Seguin y volado por primera vez en 1909. Su relativa confiabilidad y buena relación potencia / peso cambiaron la aviación dramáticamente. [12] Antes de la Primera Guerra Mundialla mayoría de los récords de velocidad se obtuvieron utilizando aviones con motor Gnome y, en los primeros años de la guerra, los motores rotativos dominaban los tipos de aviones para los que la velocidad y la agilidad eran primordiales. Para aumentar la potencia, se construyeron motores con dos filas de cilindros.
Sin embargo, los efectos giroscópicos del pesado motor rotatorio produjeron problemas de manejo en los aviones y los motores también consumieron grandes cantidades de aceite ya que usaban lubricación de pérdida total, el aceite se mezclaba con el combustible y se expulsaba con los gases de escape. El aceite de ricino se utilizó para la lubricación, ya que no es soluble en gasolina, y los vapores resultantes eran nauseabundos para los pilotos. Los diseñadores de motores siempre habían sido conscientes de las muchas limitaciones del motor rotativo, por lo que cuando los motores de estilo estático se volvieron más confiables y dieron mejores pesos específicos y consumo de combustible, los días del motor rotativo estaban contados.
Motor Wankel
El Wankel es un tipo de motor rotativo. El motor Wankel tiene aproximadamente la mitad del peso y el tamaño de un motor de pistón de ciclo de cuatro tiempos tradicional de igual potencia, y mucho más bajo en complejidad. En una aplicación aeronáutica, la relación potencia / peso es muy importante, lo que hace que el motor Wankel sea una buena opción. Debido a que el motor se construye típicamente con una carcasa de aluminio y un rotor de acero, y el aluminio se expande más que el acero cuando se calienta, un motor Wankel no se atasca cuando se sobrecalienta, a diferencia de un motor de pistón. Este es un factor de seguridad importante para el uso aeronáutico. El desarrollo considerable de estos diseños comenzó después de la Segunda Guerra Mundial , pero en ese momento la industria aeronáutica favorecía el uso de turbinas.motores. Se creía que los motores turborreactores o turbohélice podían propulsar todos los aviones, desde los diseños más grandes hasta los más pequeños. El motor Wankel no encontró muchas aplicaciones en aviones, pero Mazda lo utilizó en una popular línea de autos deportivos . La empresa francesa Citroën había desarrollado el helicóptero RE-2 motor Wankel en la década de 1970. [13]
En los tiempos modernos, el motor Wankel se ha utilizado en planeadores de motor donde la compacidad, el peso ligero y la suavidad son de vital importancia. [14]
La empresa MidWest, ahora desaparecida, con sede en Staverton, diseñó y produjo motores aeronáuticos de uno y dos rotores, la serie MidWest AE . Estos motores se desarrollaron a partir del motor de la motocicleta Norton Classic . La versión de doble rotor se instaló en ARV Super2 y en el Rutan Quickie . El motor de un solo rotor se colocó en un planeador de motor Chevvron y en los planeadores de motor Schleicher ASH . Después de la desaparición de MidWest, todos los derechos se vendieron a Diamond of Austria, que desde entonces ha desarrollado una versión MkII del motor.
Como alternativa rentable a los motores de avión certificados, algunos motores Wankel, retirados de los automóviles y convertidos para uso aeronáutico, se han instalado en aviones experimentales de fabricación propia . Las unidades Mazda con potencias que van desde 100 caballos de fuerza (75 kW) a 300 caballos de fuerza (220 kW) pueden ser una fracción del costo de los motores tradicionales. Tales conversiones tuvieron lugar por primera vez a principios de la década de 1970; [ cita requerida ] y hasta el 10 de diciembre de 2006, la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte tiene sólo siete informes de incidentes relacionados con aeronaves con motores Mazda, y ninguno de ellos es una falla debido a fallas de diseño o fabricación.
Ciclos de combustión
El ciclo de combustión más común para los motores aeronáuticos es el de cuatro tiempos con encendido por chispa. El encendido por chispa de dos tiempos también se ha utilizado para motores pequeños, mientras que el motor diésel de encendido por compresión rara vez se utiliza.
A partir de la década de 1930 se intentó producir un motor diésel de avión práctico . En general, los motores diésel son más fiables y mucho más adecuados para funcionar durante largos periodos de tiempo con configuraciones de potencia media. Las aleaciones ligeras de la década de 1930 no estaban a la altura de la tarea de manejar las relaciones de compresión mucho más altas.de los motores diésel, por lo que generalmente tenían una relación potencia-peso pobre y eran poco comunes por esa razón, aunque el motor radial Clerget 14F Diesel (1939) tiene la misma relación potencia-peso que un radial de gasolina. Las mejoras en la tecnología diesel en los automóviles (que conducen a relaciones potencia-peso mucho mejores), la eficiencia de combustible mucho mejor del diesel y la alta tributación relativa de AVGAS en comparación con Jet A1 en Europa han visto un resurgimiento del interés en el uso de diesel para aviones. . Thielert Aircraft Engines convirtió motores automotrices Mercedes Diesel, los certificó para uso aeronáutico y se convirtió en proveedor OEM de Diamond Aviation para su gemelo ligero. Los problemas financieros han plagado a Thielert, por lo que la filial de Diamond, Austro Engine, desarrolló el nuevo turbodiésel AE300, también basado en un motor Mercedes. [15] Los nuevos motores diésel de la competencia pueden aportar eficiencia de combustible y emisiones sin plomo a las aeronaves pequeñas, lo que representa el mayor cambio en los motores de las aeronaves ligeras en décadas.
Turbinas de energía
Turbohélice
Mientras que los cazas militares requieren velocidades muy altas, muchos aviones civiles no lo hacen. Sin embargo, los diseñadores de aeronaves civiles querían beneficiarse de la alta potencia y el bajo mantenimiento que ofrecía un motor de turbina de gas . Así nació la idea de acoplar un motor de turbina a una hélice tradicional. Debido a que las turbinas de gas giran de manera óptima a alta velocidad, un turbohélice cuenta con una caja de cambios para reducir la velocidad del eje para que las puntas de la hélice no alcancen velocidades supersónicas. A menudo, las turbinas que impulsan la hélice están separadas del resto de los componentes giratorios para que puedan girar a su mejor velocidad (lo que se conoce como motor de turbina libre). Un turbohélice es muy eficiente cuando se opera dentro del ámbito de las velocidades de crucero para las que fue diseñado, que normalmente es de 200 a 400 mph (320 a 640 km / h).
Turboeje
Los motores turboeje se utilizan principalmente para helicópteros y unidades de potencia auxiliares . Un motor de turboeje es similar a un turbohélice en principio, pero en un turbohélice la hélice está sostenida por el motor y el motor está atornillado a la estructura del avión : en un turboeje, el motor no proporciona ningún soporte físico directo a los rotores del helicóptero. El rotor está conectado a una transmisión que está atornillada a la estructura del avión, y el motor turboeje impulsa la transmisión. Algunos consideran que la distinción es escasa, ya que en algunos casos las compañías aeronáuticas fabrican motores turbohélice y turboeje basados en el mismo diseño.
Energia electrica
Varios aviones de propulsión eléctrica, como el QinetiQ Zephyr , se han diseñado desde la década de 1960. [16] [17] Algunos se utilizan como drones militares . [18] En Francia, a finales de 2007, voló un avión ligero convencional propulsado por un motor eléctrico de 18 kW que usaba baterías de polímero de litio, cubriendo más de 50 kilómetros (31 millas), siendo el primer avión eléctrico en recibir un certificado de aeronavegabilidad . [dieciséis]
El 18 de mayo de 2020, el Pipistrel E-811 fue el primer motor de avión eléctrico que recibió un certificado de tipo de la EASA para su uso en la aviación general . El E-811 alimenta el Pipistrel Velis Electro . [19] [11]
Se han realizado experimentos limitados con propulsión eléctrica solar , en particular el Solar Challenger y Solar Impulse tripulados y el avión no tripulado Pathfinder de la NASA .
Muchas grandes empresas, como Siemens, están desarrollando motores eléctricos de alto rendimiento para uso aeronáutico, además, SAE muestra nuevos desarrollos en elementos como motores eléctricos de núcleo de cobre puro con una mejor eficiencia. Axter Aerospace, Madrid, España ofrece a la venta un sistema híbrido como respaldo de emergencia y para mayor potencia en el despegue. [2]
Los pequeños vehículos aéreos no tripulados multicópteros casi siempre funcionan con motores eléctricos.
Motores de reacción
Los motores de reacción generan el empuje para propulsar una aeronave al expulsar los gases de escape a alta velocidad del motor, la reacción resultante de las fuerzas que impulsan la aeronave hacia adelante. Los motores de propulsión de reacción más comunes son los turborreactores, turboventiladores y cohetes. También han volado otros tipos, como los impulsores de impulsos , los ramjets , los scramjets y los motores de detonación de impulsos . En los motores a reacción, el oxígeno necesario para la combustión del combustible proviene del aire, mientras que los cohetes transportan oxígeno de alguna forma como parte de la carga de combustible, lo que permite su uso en el espacio.
Turbinas de chorro
Turborreactor
Un turborreactor es un tipo de motor de turbina de gas que se desarrolló originalmente para cazas militares durante la Segunda Guerra Mundial.. Un turborreactor es la más simple de todas las turbinas de gas de los aviones. Consiste en un compresor para aspirar aire y comprimirlo, una sección de combustión donde se agrega combustible y se enciende, una o más turbinas que extraen energía de los gases de escape en expansión para impulsar el compresor y una boquilla de escape que acelera la salida de los gases de escape. la parte trasera del motor para crear empuje. Cuando se introdujeron los turborreactores, la velocidad máxima de los aviones de combate equipados con ellos era al menos 100 millas por hora más rápida que la de los aviones de pistón de la competencia. En los años posteriores a la guerra, los inconvenientes del turborreactor se hicieron evidentes gradualmente. Por debajo de Mach 2, los turborreactores son muy ineficientes en combustible y generan una enorme cantidad de ruido. Los primeros diseños también responden muy lentamente a los cambios de potencia, un hecho que mató a muchos pilotos experimentados cuando intentaron la transición a los jets.Estos inconvenientes finalmente llevaron a la caída del turborreactor puro, y solo un puñado de tipos todavía están en producción. El último avión de pasajeros que utilizó turborreactores fue elConcorde , cuya velocidad del aire Mach 2 permitió que el motor fuera altamente eficiente.
Turbofan
Un motor turborreactor es muy similar a un turborreactor, pero con un ventilador agrandado en la parte delantera que proporciona empuje de la misma manera que una hélice con conductos , lo que mejora la eficiencia del combustible . Aunque el ventilador crea empuje como una hélice, el conducto circundante lo libera de muchas de las restricciones que limitan el rendimiento de la hélice. Esta operación es una forma más eficiente de proporcionar empuje que simplemente usar la boquilla de chorro sola, y los turboventiladores son más eficientes que las hélices en el rango transónico de velocidades de aeronave y pueden operar en el reino supersónico . Un turbofan normalmente tiene etapas de turbina adicionales para encender el ventilador. Los turboventiladores estuvieron entre los primeros motores en usar múltiples carretes—Ejes concéntricos que pueden girar libremente a su propia velocidad — para permitir que el motor reaccione más rápidamente a los requisitos de potencia cambiantes. Los turboventiladores se dividen groseramente en categorías de bypass bajo y bypass alto. El aire de derivación fluye a través del ventilador, pero alrededor del núcleo del chorro, sin mezclarse con el combustible y quemarse. La relación entre este aire y la cantidad de aire que fluye a través del núcleo del motor es la relación de derivación. Los motores de derivación baja se prefieren para aplicaciones militares como los cazas debido a la alta relación empuje / peso, mientras que los motores de derivación alta se prefieren para uso civil por su buena eficiencia de combustible y bajo nivel de ruido. Los turboventiladores de alto bypass suelen ser más eficientes cuando la aeronave viaja a 500 a 550 millas por hora (800 a 885 km / h), la velocidad de crucero de la mayoría de los grandes aviones. Los turboventiladores de derivación baja pueden alcanzar velocidades supersónicas, aunque normalmente solo cuando están equipados conpostquemadores .
Chorros de pulso
Los chorros de impulsos son dispositivos mecánicamente simples que, en un ciclo repetido, extraen aire a través de una válvula de no retorno en la parte delantera del motor hacia una cámara de combustión y la encienden. La combustión expulsa los gases de escape por la parte trasera del motor. Produce energía como una serie de pulsos en lugar de una salida constante, de ahí el nombre. La única aplicación de este tipo de motor fue la bomba voladora V1 no tripulada alemana de la Segunda Guerra Mundial . Aunque los mismos motores también se usaron experimentalmente para aviones de combate sustitutos, el ruido extremadamente fuerte generado por los motores causó daños mecánicos en la estructura del avión que fueron suficientes para hacer inviable la idea.
Cohete
Algunas aeronaves han utilizado motores de cohetes para el control principal de empuje o actitud, en particular el Bell X-1 y el North American X-15 . Los motores de cohetes no se utilizan en la mayoría de las aeronaves ya que la eficiencia energética y del propulsor es muy baja, pero se han empleado para ráfagas cortas de velocidad y despegue. Cuando la eficiencia del combustible / propulsor es de menor importancia, los motores de cohetes pueden ser útiles porque producen grandes cantidades de empuje y pesan muy poco.
Motores a reacción preenfriados
Para velocidades de vuelo supersónicas / hipersónicas bajas muy altas, la inserción de un sistema de enfriamiento en el conducto de aire de un motor a reacción de hidrógeno permite una mayor inyección de combustible a alta velocidad y evita la necesidad de que el conducto esté hecho de materiales refractarios o enfriados activamente. Esto mejora enormemente la relación empuje / peso del motor a alta velocidad.
Se cree que este diseño de motor podría permitir un rendimiento suficiente para un vuelo antípoda a Mach 5, o incluso permitir que una sola etapa para orbitar el vehículo sea práctico. El motor híbrido de cohete SABRE que respira aire es un motor preenfriado en desarrollo.
Híbrido de pistón-turborreactor
En el ILA Berlin Air Show de abril de 2018 , el instituto de investigación de: Bauhaus Luftfahrt , con sede en Múnich , presentó un motor de ciclo compuesto de alta eficiencia para 2050, que combina un turboventilador con engranajes y un núcleo de motor de pistón . El ventilador de 2,87 m de diámetro y 16 aspas proporciona una relación de derivación ultra alta de 33,7 , impulsado por una turbina de baja presión con engranajes, pero el accionamiento del compresor de alta presión proviene de un motor de pistón con dos bancos de 10 pistones sin una turbina de alta presión. , aumentando la eficiencia con combustión isocórica - isobárica no estacionaria para presiones y temperaturas máximas más altas. El motor de 49,7 kN (11.200 lb) podría impulsar un jet regional de 50 asientos. [20]
Su TSFC crucero sería de 11,5 g / kN / s (0,406 lb / lbf / h) para una eficiencia general del motor del 48,2%, para una temperatura del quemador de 1.700 K (1.430 ° C), una relación de presión total de 38 y un pico presión de 30 MPa (300 bar). [21] Aunque el peso del motor aumenta en un 30%, el consumo de combustible de los aviones se reduce en un 15%. [22] Patrocinado por la Comisión Europea en el marco del proyecto Marco 7 LEMCOTEC , Bauhaus Luftfahrt, MTU Aero Engines y GKN Aerospace presentaron el concepto en 2015, elevando la relación de presión general del motor a más de 100 para una reducción del consumo de combustible del 15,2% en comparación con los motores de 2025.[23]
Numeración de la posición del motor
En aviones multimotor, las posiciones del motor están numeradas de izquierda a derecha desde el punto de vista del piloto que mira hacia adelante, por ejemplo, en un avión de cuatro motores como el Boeing 747 , el motor n. ° 1 está en el lado izquierdo, más alejado del fuselaje, mientras que el motor No. 3 está en el lado derecho más cercano al fuselaje. [24]
En el caso del bimotor English Electric Lightning , que tiene dos motores a reacción montados en el fuselaje uno encima del otro, el motor n. ° 1 está debajo y en la parte delantera del motor n. ° 2, que está arriba y detrás. [25]
En el Cessna 337 Skymaster , un avión bimotor push-pull , el motor No. 1 es el que está en la parte delantera del fuselaje, mientras que el motor No. 2 está en la popa de la cabina.
Combustible
Los motores alternativos (pistones) de las aeronaves suelen estar diseñados para funcionar con gasolina de aviación . Avgas tiene un índice de octanaje más alto que la gasolina para automóviles para permitir relaciones de compresión , potencia y eficiencia más altas en altitudes más altas. Actualmente, el Avgas más común es 100LL. Esto se refiere al índice de octano (100 octanos) y al contenido de plomo (LL = bajo contenido de plomo, en relación con los niveles históricos de plomo en Avgas antes de la regulación). [ cita requerida ]
Las refinerías mezclan Avgas con tetraetilo de plomo (TEL) para lograr estos índices de alto octanaje, una práctica que los gobiernos ya no permiten para la gasolina destinada a vehículos de carretera. La disminución de la oferta de TEL y la posibilidad de una legislación medioambiental que prohíba su uso han hecho de la búsqueda de combustibles de sustitución para aviones de aviación general una prioridad para las organizaciones de pilotos. [26]
Los motores de turbina y los motores diésel de aviones queman varios grados de combustible para aviones . El combustible para aviones es un derivado del petróleo relativamente menos volátil basado en queroseno , pero certificado según estrictas normas de aviación, con aditivos adicionales. [ cita requerida ]
Los modelos de aviones suelen utilizar motores nitro (también conocidos como "motores incandescentes" debido al uso de una bujía incandescente ) impulsados por combustible incandescente , una mezcla de metanol , nitrometano y lubricante. También se encuentran disponibles en el mercado modelos de aeroplanos [27] y helicópteros de propulsión eléctrica . Los UAV multicópteros pequeños casi siempre funcionan con electricidad, [28] [29] pero se están desarrollando diseños más grandes que funcionan con gasolina. [30] [31] [32]
Ver también
- Motor diésel de avión
- Seguridad de la aviación
- Configuración del motor
- Regulaciones Federales de Aviación
- Hyper motor
- Lista de motores de aviones
- Modelo de motor
- Designaciones de motores de aviones militares de los Estados Unidos
Notas
- ^ Los primeros coches del mundo con sobrealimentadores producidos en serie llegaron antes que los aviones. Estos eran Mercedes 6/25/40 hp y Mercedes 10/40/65 hp, ambos modelos introducidos en 1921 y usaban supercargadores Roots. GN Georgano , ed. (mil novecientos ochenta y dos). La nueva enciclopedia de automóviles de 1885 hasta el presente (3ª ed.). Nueva York: Dutton. págs. 415 . ISBN 978-0-525-93254-3.
Referencias
- ^ "China lanza fabricante de motores de aviones de propiedad estatal" . CCTV America. 29 de agosto de 2016.
- ^ a b "GE empuja a los motores turbohélice, enfrentándose a Pratt" . Wall Street Journal. 16 de noviembre de 2015.
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enlaces externos
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con motores de aviones . |
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- Motores de aeronaves y teoría de motores de aeronaves (incluye enlaces a diagramas)
- La Sociedad Histórica de Motores de Aeronaves
- Base de datos de especificaciones de motores a reacción
- Eficiencia de motores de aeronaves: comparación de turbinas LP de aeronaves axiales y contrarrotantes
- Breve reseña de la historia de las centrales eléctricas de aeronaves: desde los días de "7 libras por hp" hasta "1 libra por hp" de hoy
- "La búsqueda del poder", un artículo de vuelo de 1954 de Bill Gunston
- "Directorio del motor" . Vuelo internacional . 24 de septiembre de 1997.
- Motores de avión
- Vuelo propulsado
