Los motores de turbina a gas han recorrido un largo camino desde 1903. Ese fue el primer año en que una turbina de gas produjo suficiente energía para mantenerse en funcionamiento. El diseño fue realizado por el inventor noruego Aegidus Elling, y produjo 11 caballos de fuerza, lo que fue una hazaña masiva en ese momento.
En estos días, los motores de turbina de gas vienen en todas las formas y tamaños, y la mayoría de ellos producen mucho más de 11 caballos de fuerza. Aquí están los 4 tipos principales de motores de turbina, así como los pros y los contras de cada uno.
1) Motor turborreactor
Heinkel He 178, el primer avión turborreactor del mundo
Los motores turborreactores fueron el primer tipo de motor de turbina de gas inventado. Y a pesar de que se ven completamente diferentes al motor alternativo de su automóvil o avión, funcionan con la misma teoría: admisión, compresión, potencia, escape.
¿Cómo Funciona Un Turborreactor?
Los turborreactores funcionan pasando aire a través de 5 secciones primarias del motor:
Paso 1: Toma de aire
La toma de aire es esencialmente un tubo delante del motor. La entrada de aire puede parecer simple, pero es increíblemente importante. El trabajo de la toma es dirigir suavemente el aire a las cuchillas del compresor. A bajas velocidades, necesita minimizar la pérdida de flujo de aire en el motor, y a velocidades supersónicas, necesita reducir el flujo de aire por debajo de Mach 1 (el aire que fluye hacia un turborreactor debe ser subsónico, independientemente de la velocidad de vuelo del avión).
Paso 2: Compresor
El compresor es accionado por la turbina en la parte trasera del motor, y su trabajo es comprimir el aire entrante, aumentando significativamente la presión del aire. El compresor es una serie de «ventiladores», cada uno con cuchillas cada vez más pequeñas. A medida que el aire pasa a través de cada etapa del compresor, se comprime más.
Paso 3: Cámara de combustión
A continuación está la cámara de combustión, donde la magia realmente comienza a suceder. El aire de alta presión se combina con combustible y la mezcla se enciende. A medida que la mezcla de combustible y aire se quema, continúa a través del motor hacia la turbina. Los turborreactores funcionan muy magros, con aproximadamente 50 partes de aire por cada 1 parte de combustible (la mayoría de los motores alternativos funcionan en cualquier lugar de 6 a 1 a 18 a 1). Una de las razones principales por las que las turbinas funcionan de esta manera es que se necesita un flujo de aire adicional para mantener un turborreactor fresco. paso 4: Turbina La turbina es otra serie de «ventiladores», que funcionan como un molino de viento, absorbiendo la energía del aire de alta velocidad que pasa a través de él. Las palas de la turbina están conectadas y giran un eje, que también está conectado a las palas del compresor en la parte delantera del motor. El «círculo de la vida» del turborreactor está casi completo.Paso 5: Escape (también conocido como » I’m outta here!») La mezcla de combustible/aire quemado de alta velocidad sale del motor a través de una boquilla de escape. A medida que el aire de alta velocidad sale de la parte trasera del motor, produce empuje y empuja al avión (o a lo que esté conectado) hacia adelante.
Turborreactor para llevar:
- Pros:
- Diseño relativamente simple
- Capaz de velocidades muy altas
- Ocupa poco espacio
- Contras:
- Alto consumo de combustible
- Alto rendimiento
- a velocidades lentas
- Pros:
- Muy eficiente en combustible
- velocidad de rango entre 250-400 nudos
- La más eficiente a altitudes de rango medio de 18,000-30,000 pies
- Contras:
- Velocidad de aire delantera limitada
- Los sistemas de engranajes son pesados y pueden descomponerse
- Pros:
- consumo eficiente de Combustible
- más Silenciosos que los turbojets
- Se ven genial
- Contras:
- más Pesado que el turbojets
- Mayor área frontal de turbojets
- Ineficiente en altitudes muy altas
- Pros:
- Relación potencia-peso mucho más alta que los motores de pistón
- Típicamente más pequeña que los motores de pistón
- Contras:
- Loud
- Los sistemas de engranajes conectados al eje pueden ser complejos y descomponerse
2) Motor turbohélice
King Air con motores turbohélice
Los siguientes tres tipos de motores de turbina son todas las formas del motor turborreactor, y comenzaremos con el turbohélice. El turbohélice es un motor turborreactor, conectado a una hélice a través de un sistema de engranajes.
¿Cómo Funciona Un Turbohélice?
Paso 1: El turborreactor gira un eje, que está conectado a una caja de cambios
Paso 2: Una caja de engranajes ralentiza el giro, y el engranaje de movimiento más lento se conecta a la hélice
Paso 3: La hélice gira por el aire, produciendo empuje al igual que su Cessna 172
Turbohélice para llevar:
3) Motor turbofán
Algunos motores turbofán de cuerpo ancho pueden producir más de 100,000 libras de empuje
turborreactores y turbohélices. Y es probable que veas estos motores cuando salgas al aeropuerto para tu próximo vuelo aéreo.
¿Cómo Funciona Un Turbofán?
Los turbofanes funcionan conectando un ventilador con conductos a la parte delantera de un motor turborreactor. El ventilador crea empuje adicional, ayuda a enfriar el motor y reduce la salida de ruido del motor.
Paso 1: El aire de entrada se divide en dos corrientes separadas. Una corriente fluye alrededor del motor (aire de derivación), mientras que la otra pasa a través del núcleo del motor.Paso 2: El aire de derivación pasa alrededor del motor y es acelerado por un ventilador de conducto, produciendo empuje adicional.Paso 3: El aire fluye a través del motor turborreactor, continuando la producción de empuje.
Comida para llevar con turbofán:
Pratt & Whitney F100 turbofán con postcombustión en un F-16
4) Motor Turboeje
helicóptero Bell 206 con motor turboeje
motores Turboeje se utiliza principalmente en los helicópteros. La mayor diferencia entre los turbohélices y los turborreactores es que los motores de turbohélice utilizan la mayor parte de su potencia para hacer girar una turbina, en lugar de producir empuje hacia la parte posterior del motor.
¿Cómo Funciona Un Turbohélice?
Los turbohélices son esencialmente un motor turborreactor con un eje grande conectado a la parte posterior del mismo. Y dado que la mayoría de estos motores se utilizan en helicópteros, ese eje está conectado a la transmisión de palas del rotor.
Paso 1: El motor funciona como un turborreactor, en su mayor parte.
Paso 2: El eje de potencia conectado a la turbina alimenta la transmisión.
Paso 3: La transmisión transfiere la rotación del eje a la pala del rotor.
Paso 4: El helicóptero, a través de medios en su mayoría desconocidos y mágicos, es capaz de volar por el cielo.
Para llevar con turbohélice:
4 Tipos de motores, Basados En El Mismo Concepto Básico
Los motores de turbina de gas han recorrido un largo camino en los últimos 100 años. Y mientras turbojets, turboprops, turbofans y turboshafts todos tienen sus diferencias, su forma de producir energía es esencialmente el mismo: admisión, compresión, combustión y escape.
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