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Componentes | |
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Los componentes básicos de un motor de reacción (o de propulsión a chorro) son la entrada de aire, el compresor, el combustor (cámara de combustión), la turbina, y la tobera de eyección. Diferentes motores utilizan estos componentes en diversas combinaciones. Algunos diseños de motor incluso eliminan uno o más de estos componentes (ver la siguiente la sección). Pero éstos son los elementos básicos de un motor. La siguiente figura muestra el diseño típico de un motor de reacción y sus componentes.
Entrada: El diseño de la entrada, o toma de aire, ayuda a determinar la cantidad de aire que fluye al motor. Después de decidir la velocidad de crucero del avión, los ingenieros diseñan la entrada de tal manera que pueda aspirar tanto aire como sea necesario. Las velocidades de crucero subsónica, supersónica e hipersónica requieren cada una un diseño diferente de la entrada de aire. Dentro del motor, el componente siguiente (el compresor) funciona mucho mejor cuando el aire entra lentamente (generalmente mucho más lento que la velocidad de crucero). Por lo tanto, las paredes internas de la entrada están diseñadas para disminuir la velocidad del flujo de aire que entra al compresor. Compresor: Como su nombre lo indica, el compresor se utiliza para comprimir el aire, o sea, para aumentar la presión del flujo de aire. Esto es vital a crear empuje. Mientras mayor sea la presión, mayor será el empuje producido. Usemos un globo como ejemplo: mientras más aire se use para inflar un globo, mayor será la presión dentro del globo. Para aumentar la presión es necesitas utilizar potencia (tus pulmones). Entonces, el propósito del compresor es aumentar la presión del aire que entra. Un compresor típico aumenta la presión original del aire de 15 a 30 veces. Generalmente, un diseñador del motores elige entre diversos compresores para encontrar el que produzca la compresión que vaya de acuerdo a las especificaciones del avión que se está construyendo. Combustor o Cámara de Combustión: El aire que sale del compresor a baja velocidad y alta presión entra después al combustor o quemador donde se mezcla con un combustible altamente inflamable y se enciende. El aire que sale del quemador a muy alta temperatura y presión será utilizado para generar empuje. Estos gases están muy pero muy calientes, y por eso el ingeniero debe poner mucho cuidado al diseñar los componentes que siguen después del combustor para que no se derritan ni se destruyan. El ingeniero de combustión trabaja con la mezcla de combustible y aire para conseguir la combinación adecuada que produzca la mejor combustión posible. Si el combustible es demasiado poco, cuando la mezcla se quema no alcanza temperaturas suficientemente altas y el empuje generado disminuye. Cuando hay demasiado combustible, la mezcla no se quema totalmente; puede se que el empuje generado sea suficiente, pero el motor desperdicia combustible. A veces se utiliza otro combustor después de la turbina. Este segundo combustor vuelve a calentar los gases, elevando su temperatura cuando están a punto de salir del motor mezclándose con el aire exterior mucho menos caliente. De esta forma, la velocidad de los gases aumenta, generando más empuje. Turbina: Los gases de muy alta temperatura y alta presión salen del compresor y pasan a la turbina donde la presión es mucho más baja. La alta presión de estos gases comienza entonces a disminuir. Conforme la presión, disminuye, la velocidad del flujo de los gases de escape, aumenta. Al salir del motor, estos gases generan empuje. Parte de este flujo puede también ser utilizado para accionar (hacer funcionar) el compresor. Aunque esto disminuye el empuje total, es más eficiente que tener por separado otra fuente de energía para el compresor. Un ingeniero debe prestar mucha atención al diseño de la turbina debido a la alta temperatura de los gases que salen del combustor. Si los materiales con los que se constuyen las ruedas de la turbina no se eligen adecuadamente, las ruedas pueden derretirse y deformarse y ser menos eficientes, o pueden incluso romperse y destruir el resto de la turbina. Algunos motores utilizan un dispositivo de poscombustión (llamado afterburner, en inglés). Recuerda, este dispositivo de poscombustión quema una vez más los gases de baja presión que salen de la turbina. Parte del flujo de gases resultante se utiliza para accionar el compresor. El afterburner vuelve a calentar los gases cuya velocidad aumenta, de tal modo la fuerza de empuje aumenta. Sin este dispositivo de poscombustión, el empuje adicional no podría producirse. Tobera de Eyección:
Las paredes interiores de la tobera de eyección están formadas
de tal manera que los gas de escape continúan aumentando su velocidad
mientras viajan hacia la salida del motor. Cuanto más alta sea la
velocidad de la salida de los gases, más empujó podrá
ser generado. Algunos aviones de combate tiene toberas de eyección
ajustables, permitiendo que el piloto ajuste el empuje según sea
necesario. Otras toberas son de diseño fijo porque las condiciones
no cambian lo suficiente como para ameritar una tobera ajustable. Una vez
más, el ingeniero debe prestar atención a las temperaturas de
los gases de escape en el difusor de salida, expecially si hay un dispositivo
de poscombustión (afterburner). Si las paredes en el interior de la
tobera comienzan a derretirse y a cambiar, puede ser que las velocidades de
escape y el empuje no sean los correctos.
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