Un motor de vainas es un motor a reacción que se ha construido e integrado en su góndola . Esto se puede hacer en una instalación de agrupación como parte de un proceso de ensamblaje de aeronaves. [1] La góndola contiene el motor, los soportes del motor y las piezas necesarias para hacer funcionar el motor de la aeronave, lo que se conoce como EBU (Engine Build Up). La góndola consta de una entrada, una boquilla de escape y una cubierta que se abre para acceder a los accesorios del motor y a los tubos externos. La boquilla de escape puede incluir un inversor de empuje. El motor en vaina es un motor completo, o sistema de propulsión, y generalmente se conecta debajo del ala en aviones grandes como aviones comerciales o al fuselaje trasero en aviones más pequeños como aviones comerciales.
Acumulación del motor
Los componentes de la EBU conectan los sistemas del motor con los sistemas de la aeronave. La construcción del motor incluye la instalación de un motor de arranque, bombas hidráulicas, generadores eléctricos y cables de fuego y componentes que conectan el motor a la aeronave. Incluyen lo siguiente [2]
- arneses eléctricos para el control, por ejemplo, una solicitud de empuje desde la cabina de vuelo necesita una ruta eléctrica al control electrónico del motor.
- cables eléctricos para la alimentación, la electricidad generada en el motor debe conectarse al sistema eléctrico de la aeronave.
- mangueras hidráulicas, el fluido hidráulico del sistema hidráulico de la aeronave debe suministrarse a las bombas montadas en el motor y luego devolverse a alta presión a la aeronave. El fluido a alta presión se devuelve a la góndola para accionar un inversor de empuje.
- tubo de combustible, el combustible debe pasar de los tanques del avión a la bomba de combustible del motor.
- tubos de aire, el aire a alta presión del motor se suministra al sistema de control ambiental de la aeronave y para el antihielo de la aeronave.
La góndola y el motor
Una góndola es una cubierta aerodinámica para un motor a reacción que incorpora la entrada de aire y la salida de escape del motor. La entrada está conectada a una brida de montaje en la parte delantera de la caja del ventilador del motor. La boquilla de escape, que puede incorporar un inversor de empuje, está conectada a una brida de montaje en la parte trasera de la caja de escape del motor. Un carenado, aerodinámico entre la entrada y el escape, completa la góndola. Tiene puertas que se abren que permiten el acceso para el mantenimiento regular, como agregar aceite, así como el reemplazo no programado de los accesorios del motor y los tubos externos.
El rendimiento del motor depende del diseño de la góndola. La forma del labio en la entrada, el área interna mínima y el perfil interno, se establecen con diferentes flujos de aire del motor en crucero para mantener aceptables las pérdidas de presión, y diferentes ángulos de flujo de aire incidente como en vientos cruzados y durante la rotación de despegue para Mantenga aceptables las variaciones de presión en la superficie del ventilador. [3] Las pérdidas de presión y, por lo tanto, la relación de presión general, afectan el rendimiento del motor o el consumo de combustible por cada libra de empuje. Las variaciones de presión afectan la operatividad del motor o la probabilidad de sobretensión. Las pérdidas de presión en la boquilla de escape también afectan el rendimiento del motor al aumentar el consumo de combustible.
La góndola forma la ruta de flujo exterior a lo largo del motor para garantizar que los accesorios funcionen dentro de sus límites de temperatura y que los flujos del extintor de incendios sean efectivos.
Motores de vaina montados en alas
La colocación de motores en el ala proporciona un alivio de flexión del ala beneficioso en vuelo. Cuanto más lejos estén los motores del fuselaje, mayor será el alivio de flexión del ala, por lo que los motores enterrados en la raíz del ala brindan poco alivio. Casi todos los aviones a reacción grandes modernos usan motores en cápsulas ubicadas a una distancia significativa de la raíz del ala para un alivio sustancial de la flexión del ala. Las cápsulas están delante del ala para ayudar a evitar el aleteo del ala que, a su vez, permite una estructura de ala mucho más ligera.
Motores de vainas montados en el fuselaje
Un ejemplo temprano de montaje de fuselaje, el Junkers Ju 287 , tenía dos de sus cuatro motores montados en el fuselaje delantero. La misma posición se utilizó para dos de los tres motores del Martin XB-51 .
Los aviones a reacción más pequeños como el Cessna Citation generalmente no son adecuados para motores en cápsulas debajo del ala porque estarían demasiado cerca del suelo. Este es también el caso de los aviones diseñados para operar a partir de césped o grava no mejoradas pistas de aterrizaje . En cambio, en estos casos es común montar dos (u ocasionalmente cuatro) motores en cápsulas ubicados en la parte trasera del fuselaje , donde es menos probable que se dañen al ingerir objetos extraños del suelo.
Esta ubicación de montaje no proporciona alivio a la flexión del ala pero, después de una falla del motor, ofrece mucho menos desvío debido al empuje asimétrico que los motores montados en el ala. Un examen cuidadoso de dichos motores mostrará que, por lo general, están montados con el morro alto. Estos motores están montados para enfrentar el flujo de aire local, y el flujo de aire local en la cola del avión normalmente desciende con respecto a la línea central del fuselaje del avión .
Motores de vaina sobre alas
Ejemplos inusuales de colocación de motores son el VFW-614 y el Hondajet, que montan los motores sobre el ala.
El Antonov An-72 y el Boeing YC-14 también colocan sus motores sobre las alas, pero en una configuración de alta elevación, o STOL , donde el escape del motor pasa sobre la superficie superior de las aletas sopladas . Esta ubicación utiliza el efecto Coanda para dar una velocidad mínima de vuelo más baja y disminuir la longitud de la pista necesaria para el despegue y el aterrizaje.
Motores de vainas sobre fuselaje
Otro esquema inusual es montar el motor en una cápsula sobre el fuselaje. El Heinkel He 162 , Virgin Atlantic GlobalFlyer , y Cirrus Vision SF50 son tres ejemplos. En general, la idea es montar el motor donde recibirá un buen flujo de aire, estar alejado del suelo para evitar daños por objetos extraños y no ocupar espacio en el fuselaje.
Aeronave militar
Algunos aviones de combate usan motores en cápsulas, generalmente debajo y montados directamente en el ala. Un ejemplo fue el Messerschmitt Me 262 , que tenía las góndolas montadas directamente en la parte inferior de las alas, sin utilizar pilones. El avión de ataque a tierra A-10 Thunderbolt II utiliza motores turbofan montados en el fuselaje. El Heinkel He 162 tenía un solo motor a reacción BMW 003 E en una cápsula montada sobre el fuselaje.
Los diseños sigilosos no utilizan motores de vainas. En cambio, los motores están contenidos dentro del fuselaje para minimizar la sección transversal del radar .
Muchos aviones de transporte militar , bombarderos y petroleros utilizan motores en cápsulas.
Ventajas
Motores de vainas ...
- puede ubicarse significativamente fuera de borda en el ala, donde el grosor del ala es demasiado pequeño para acomodar un motor enterrado. Cuanto más fuera de borda, mayor será el alivio de flexión del ala .
- delante del ala proporcionan la máxima resistencia al aleteo del ala. Esta es la razón por la que casi todo el compartimento del motor se encuentra por delante del borde de ataque del ala.
- fácil acceso para mantenimiento.
- Reducir el ruido dentro de la cabina (dado que los motores están más lejos de la cabina, y para los motores montados debajo del ala, el ala en sí actúa como un escudo acústico).
- a menudo se puede intercambiar con modelos alternativos más fácilmente. Por ejemplo, el Boeing 747 utiliza motores de GE , Pratt and Whitney y Rolls-Royce , y los cambios se limitan en su mayoría a las propias cápsulas.
- tienen menos probabilidades de dañar críticamente la aeronave que un motor incrustado dentro de la estructura del avión si se liberan partes giratorias de alta energía, si se incendia o se libera de sus soportes. Aunque estos eventos rara vez ocurren en los motores a reacción modernos, esta posibilidad ayuda a explicar por qué los motores en cápsulas se usan comúnmente en aviones comerciales y de aviación general que pueden transportar pasajeros que pagan tarifas. Los aviones de combate militares a menudo están ocupados solo por miembros de la tripulación que pueden salir de la nave en una emergencia, lo que hace que este factor de seguridad sea menos crucial. [ cita requerida ]
Desventajas
- Los motores con vainas pueden aumentar la resistencia.
- Un motor encapsulado que cuelga bajo de un ala tiene más probabilidades de sufrir daños por objetos extraños .
- En motores de vaina sobre alas o sobre fuselaje, es posible que la gravedad no pueda suministrar combustible a los motores en caso de una falla de la bomba de combustible.
Referencias
- ^ https://www.safran-nacelles.com/media/20040505_hurel-hispanos-expanded-facility-colomiers-france-begins-engine-podding-work-airbus-a380
- ^ : https://www.aerospacemanufactureanddesign.com/article/airbus-selects-nordam-engine-system-101817/
- ^ Diseño y prueba de un motor y una góndola comunes para los aviones Fokker 100 y Gulfstream G-IV, AIAA-89-2486, 25ª Conferencia conjunta de propulsión de AIAA / ASME / SAE / ASEE, p. 3/4