DXIX - Razonamientos sencillos sobre el empuje de los turboreactores (1 de 2)

-Cuando recibí mi formación militar para Mecánico de Aviación en la Escuela de Especialistas de León sólo disponíamos de dos turbinas para experimentar: la Allison J-33 y la General-Electric J-47, la primera con compresor axial y la segunda con compresor axial.

                                                               E =  M  x  (V2-V1)

-La fórmula del Empuje simplificada para entender el principio era de que "Empuje = Masa de aire por diferencia de velocidades del aire de salida menos la de entrada"  o  lo que es lo mismo E = M x (V2-V1). Hoy día el concepto ha variado por el hecho de que ya no se trata de coger una masa, en general una masa pequeña y lanzarla a la máxima velocidad por el escape. Esto requería un gran consumo de combustible. 

"GE CF6" (del catálogo)

-Actualmente la teoría de los Turbo-Fan es la de manejar una gran Masa de aire y lanzarla a menor velocidad. Es decir, se han invertido los valores de la fórmula con un bajo consumo especifico de combustible respeto al requerido anteriormente.

"La presion maxima esta a la salida del difusor"
(verdadero "muro" que evita el retorno de la llama)

-Aunque la técnica para producir "empuje" también cambió con éstos motores, el Fan es una hélice múltiple y por lo tanto el avance se produce por la tracción que ésta produce. 

"TurboFan de P&W"  (de un catálogo)

-Los gases de escape residuales también ayudan pero la energía se consume en las turbinas  de varios escalones destinadas a mover el propio Fan, y el compresor o los dos, incluso tres compresores ultimamente. 

"Los modelos de Westinghouse" (dibujos de su Bureau of Aeronautics)

-Volviendo a mis inicios y al primer concepto de la propulsión por reacción, los motores resultaban estrechos y largos (respecto a los de Fan) y como la fórmula indica se trataba de recoger una masa de aire y lanzarla a la mayor velocidad posible. El área frontal nos podía indicar en que gama de potencia se encontraba cada motor.

"La J-40 con P/C"  (del Bureau of Aeronautics de Westinghouse)

-Casi inmediatamente se aumentó la velocidad de los gases de escape con la admisión de más aire del preciso para proceder a una nueva combustión tras el motor: la Post-Combustión.

"Area descontando el cono central"  (id)

-Si hacemos un simple cálculo de geometría podemos observar que si un radio es de (supongamos) 50 cm. corresponde a una determinada área (Pi x r2) el motor dará una (supuesta) determinada potencia. El área nos engaña pues con sólo aumentar 25 cm. el radio no tenemos un 50% de potencia de más sinó que ésta sube a más del doble, porque el área pasa de 7854 cm2 a 17671'5 cm2 debido al incremento creado por el área del "anillo" exterior de sólo 25 cm (Pi x 25 al cuadrado).

"Variación con el área" (id)

-El flujo del aire crece también a cada pequeño aumento del diámetro relativo de entrada. Hay factores como el de relación de compresión del compresor y cantidad de escalones, incluso si lleva doble compresor de alta (HP) y baja (BP) presión, es decir la velocidad y ratio de compresión del flujo de ese mismo aire en cada motor. Coeficientes y valores que hay que considerar en los cálculos.

-Cada centimetro de aumento exterior significa un aumento de área mucho mayor que el producido por el centimetro precedente.

ReF.:    (DXIX)     RMV  / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z" / Bureau of Aeronautics de Westinghouse

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