, El motor de turbina 1
Tabla de contenido
1. INTRODUCCIÓN AL MOTOR DE TURBINA.................................................................. 2
2. ENTRADAS DE AIRE ................................................................................................. 12
3. COMPRESOR ........................................................................................................... 16
4. CÁMARA DE COMBUSTIÓN ..................................................................................... 25
5. TURBINA ................................................................................................................. 30
6. TOBERA DE ESCAPE ................................................................................................. 36
7. PRESIÓN, TEMPERATURA Y VELOCIDAD ................................................................ 41
8. REVERSA ................................................................................................................. 42
9. PERFORMANCE Y AUMENTO DE EMPUJE .............................................................. 46
10. SANGRADO DE AIRE ............................................................................................... 50
11. CAJA DE ACCESORIOS .............................................................................................. 54
12. AUXILIARY POWER UNIT (APU) .............................................................................. 57
13. IGNICIÓN................................................................................................................. 61
14. ARRANQUE ............................................................................................................. 64
15. PROBLEMAS DEL ARRANQUE .................................................................................. 68
16. SISTEMA DE COMBUSTIBLE..................................................................................... 70
17. COMBUSTIBLE PARA REACTORES ........................................................................... 75
18. SISTEMA DE LUBRICACIÓN ...................................................................................... 79
19. EMPUJE ................................................................................................................... 87
20. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 94
ANEXOS
Anexo 1. SUPERSONIC AIR INTAKES............................................................................... 96
Anexo 2. FUEL SPRAY NOZZLES .................................................................................... 104
Anexo 3. ACTIVE CLEARANCE CONTROL ...................................................................... 107
El motor de turbina
CESDA © 2011 E. VALLBONA
, El motor de turbina 2
1. INTRODUCCION AL MOTOR DE TURBINA
La propulsión por escape de gas (jet propulsion) puede definirse como la fuerza que se
genera en sentido opuesto a la de expulsión de los gases.
El primer motor de reacción de la historia puede atribuirse a Hero de Alexandria,
alrededor de 250 aC. Este motor consistía de una esfera con dos toberas soportada por
una base que se calentaba por su parte inferior. El fluido contenido en la base, al
incrementar su temperatura salía a presión por las dos toberas de escape.
Los motores de turbina se basan en la 3ª ley de Newton
(acción-reacción).
No obstante, el primer motor de reacción aplicado a la
aviación fue desarrollado por el alemán Hans von Ohain en
1936. El motor era el HeS 3 y se utilizó para propulsar el
primer avión a reacción de la historia, el Heinkel HE-178.
Paralelamente, el ingeniero inglés Frank Whittle también
realizó estudios sobre el motor de turbina de gas, aunque
fueron los alemanes los que se avanzaron.
¿Qué es un motor de turbina de gas?
Un mecanismo que quema una mezcla de combustible y aire y diseñado de tal
forma que los gases resultantes producto de la combustión empujen a un objeto.
Cuanto más combustible quemado, mayor será la fuerza de reacción y por tanto
mayor empuje.
LEYES DE NEWTON
1ª ley: un cuerpo continúa en MRU si no se le aplica una fuerza externa. ∑F=0
2ª ley: un cuerpo al que se le aplica una fuerza mantendrá un MRUA. ∑F=m·a
3ª ley: cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo se produce una fuerza de igual
magnitud pero de sentido contrario.
El empuje se expresa de la siguiente manera: E = G (Vs – Ve)
El motor de turbina
También aparece el término eficiencia propulsiva, que es la relación entre lo que
obtenemos y lo que hemos empleado. La forma de conseguir empuje se puede realizar de
dos modos distintos:
1. Acelerando poco una gran masa de aire (turbo-hélices). Método preferido, pues se
ha comprobado que las pérdidas de empuje por turbulencia son menores y la
eficiencia es mayor.
2. Acelerando mucho una pequeña masa de aire (turbojet y turbofan).
CESDA © 2011 E. VALLBONA
, El motor de turbina 3
SPECIFIC FUEL CONSUMPTION (SFC): relación entre la masa de combustible y la
potencia.
Se mide en o típicamente en Kg/CV·h.
Hay diferentes tipos de motores jet:
Cohetes: combustionan sustancias en su interior.
Reactores para aviación (air jets): necesitan aire atmosférico para poder operar.
Pueden ser de dos tipos:
Compresión dinámica: debido a la velocidad del aire (ramjet,
scramjet).
Compresión estática: contienen compresores (turbojet, turbofan,
turbo-hélice, turboshaft).
El motor de turbina
RAMJET SCRAMJET
CESDA © 2011 E. VALLBONA
Tabla de contenido
1. INTRODUCCIÓN AL MOTOR DE TURBINA.................................................................. 2
2. ENTRADAS DE AIRE ................................................................................................. 12
3. COMPRESOR ........................................................................................................... 16
4. CÁMARA DE COMBUSTIÓN ..................................................................................... 25
5. TURBINA ................................................................................................................. 30
6. TOBERA DE ESCAPE ................................................................................................. 36
7. PRESIÓN, TEMPERATURA Y VELOCIDAD ................................................................ 41
8. REVERSA ................................................................................................................. 42
9. PERFORMANCE Y AUMENTO DE EMPUJE .............................................................. 46
10. SANGRADO DE AIRE ............................................................................................... 50
11. CAJA DE ACCESORIOS .............................................................................................. 54
12. AUXILIARY POWER UNIT (APU) .............................................................................. 57
13. IGNICIÓN................................................................................................................. 61
14. ARRANQUE ............................................................................................................. 64
15. PROBLEMAS DEL ARRANQUE .................................................................................. 68
16. SISTEMA DE COMBUSTIBLE..................................................................................... 70
17. COMBUSTIBLE PARA REACTORES ........................................................................... 75
18. SISTEMA DE LUBRICACIÓN ...................................................................................... 79
19. EMPUJE ................................................................................................................... 87
20. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 94
ANEXOS
Anexo 1. SUPERSONIC AIR INTAKES............................................................................... 96
Anexo 2. FUEL SPRAY NOZZLES .................................................................................... 104
Anexo 3. ACTIVE CLEARANCE CONTROL ...................................................................... 107
El motor de turbina
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1. INTRODUCCION AL MOTOR DE TURBINA
La propulsión por escape de gas (jet propulsion) puede definirse como la fuerza que se
genera en sentido opuesto a la de expulsión de los gases.
El primer motor de reacción de la historia puede atribuirse a Hero de Alexandria,
alrededor de 250 aC. Este motor consistía de una esfera con dos toberas soportada por
una base que se calentaba por su parte inferior. El fluido contenido en la base, al
incrementar su temperatura salía a presión por las dos toberas de escape.
Los motores de turbina se basan en la 3ª ley de Newton
(acción-reacción).
No obstante, el primer motor de reacción aplicado a la
aviación fue desarrollado por el alemán Hans von Ohain en
1936. El motor era el HeS 3 y se utilizó para propulsar el
primer avión a reacción de la historia, el Heinkel HE-178.
Paralelamente, el ingeniero inglés Frank Whittle también
realizó estudios sobre el motor de turbina de gas, aunque
fueron los alemanes los que se avanzaron.
¿Qué es un motor de turbina de gas?
Un mecanismo que quema una mezcla de combustible y aire y diseñado de tal
forma que los gases resultantes producto de la combustión empujen a un objeto.
Cuanto más combustible quemado, mayor será la fuerza de reacción y por tanto
mayor empuje.
LEYES DE NEWTON
1ª ley: un cuerpo continúa en MRU si no se le aplica una fuerza externa. ∑F=0
2ª ley: un cuerpo al que se le aplica una fuerza mantendrá un MRUA. ∑F=m·a
3ª ley: cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo se produce una fuerza de igual
magnitud pero de sentido contrario.
El empuje se expresa de la siguiente manera: E = G (Vs – Ve)
El motor de turbina
También aparece el término eficiencia propulsiva, que es la relación entre lo que
obtenemos y lo que hemos empleado. La forma de conseguir empuje se puede realizar de
dos modos distintos:
1. Acelerando poco una gran masa de aire (turbo-hélices). Método preferido, pues se
ha comprobado que las pérdidas de empuje por turbulencia son menores y la
eficiencia es mayor.
2. Acelerando mucho una pequeña masa de aire (turbojet y turbofan).
CESDA © 2011 E. VALLBONA
, El motor de turbina 3
SPECIFIC FUEL CONSUMPTION (SFC): relación entre la masa de combustible y la
potencia.
Se mide en o típicamente en Kg/CV·h.
Hay diferentes tipos de motores jet:
Cohetes: combustionan sustancias en su interior.
Reactores para aviación (air jets): necesitan aire atmosférico para poder operar.
Pueden ser de dos tipos:
Compresión dinámica: debido a la velocidad del aire (ramjet,
scramjet).
Compresión estática: contienen compresores (turbojet, turbofan,
turbo-hélice, turboshaft).
El motor de turbina
RAMJET SCRAMJET
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