lunes, 23 de noviembre de 2015

DLXXV - La turbina "Baby" de Westinghouse

-He podido disponer de unas buenas fotografias del motor Westinghouse 9.5A (J-32-WE-2) expuesto en el Museo de la US Navy, exquisitamente restaurado y seccionado. La media parte posterior con la cobertura cromada así como la campana de admisión pulida y sobretodo el interior bien definido.

""Baby 9.5A"   (Wiki-Commons, US Navy)
-Se vé claramente que la "zona caliente" como la cámara de combustión, estatores y turbina, asi como la tobera están en color rojo.


"Bandas de identificación alrededor de conductos a distancias periódicas" (Dale Crane)
-Las partes que llevan aceite de engrase en amarillo, color asignado tradicionalmente (a veces también el marrón en motores del sur europeos) a estas partes. Y para el aire, vemos que a medida que el aire azul se va comprimiendo a través de los seis escalones del compresor vá oscureciéndose en azules mas intensos hasta el negro. Ver las cintas adhesivas utilizadas para identificar cada conducto del motor -y avión-.

"Baby 9.5A" (Wiki-commons US Navy)
-Como se indica en el plafond explicativo al pié del motor, el diseño del Baby 9.5A, de 260 lbs de empuje, se inició en 1942 por encargo de la US Navy y el primer motor se entregó en 1944 para los misiles aire-aire "Gorgón" que no llegaron a materializarse.

"Westinghouse Baby 9.5B"
La versión 9.5B era de 275 lbs de empuje se hizo para el "drone" de la Martin T2N-1 que voló con éxito en 1945 pero los retrasos en la fabricación del motor hicieron que se cancelase el proyecto en 1946.

"Versión  del 9.5A ¿invertido?"
-Los "Baby" se caracterizan por tener la caja de accesorios y los mismos accesorios encima del motor sobre la parte "fria". Por ello extraña al autor el modelo mostrado en la foto anterior con los accesorios debajo. A menos que esté realmente invertido para un determinado uso, pero implica también modificaciones en los engrases de los cojinetes, etc.

"El peso del Baby es de 145 libras" (de A-Z)
-En la foto del Museo de la US Navy aparece el depósito de aceite y un tubo interior procedente del final del compresor para calentar el lubricante. Un intercambiador que no suele verse en la mayoria de las fotografias.  Ver en este blog más información de los motores de turbina Westinghouse en los capitulos DXX, DXXI y DXXII.

-La Westinghouse Electric Group de Philadelphia, PA hizo una fábrica para éste fin denominada "Aviation Gas Turbine Division".


ReF.:       (DLXXV)         RMV    /     Dale Crane  /  "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"



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viernes, 20 de noviembre de 2015

DLXXIV - Los cojinetes de las turbinas giran a alta velocidad

-Se por mi experiencia que las mayores velocidades se dan en las máquinas del ciclo de aire acondicionado (ACM) para dar aire a presión y temperatura confortable en la cabina de los aviones presurizados. La mayoría pueden llegar a girar a una 50.000 rpm y algunas incluso por encima de las 100.000 rpm (cien mil y pico). Los turbosobrealimentadores de algunos automóviles también lo hacen a elevadas velocidades de giro. En general, cuanto más pequeños mas veloces.

"ACM con válvula dilución enfrente" (del Manual Mantenimiento y Wiki)
-Los cojinetes suelen ser sólidos y una película de aceite -generalmente del mismo motor en los turbosobrealimentadores- hacen que floten y no haya contacto metal contra metal. El giro del compresor y turbina ayudan en éste autocentrado.




-Ahora bien cuando se trata de turboreactores, las velocidades son más moderadas (sin contar los más pequeños como Microturbo, Turbomeca, etc..). Trabajé mucho tiempo con los PWC JT-15D que van instalados en los Cessna Citation. Son motores de doble eje, turbofan de primera generación. El eje (LP = N1) del fan más su turbina doble, giran a 17500 rpm lo que para mí ya es alto. Pero el "carrete" de compresor y turbina del generador de gas (HP = N2) lo hacen a 35000 rpm.

"Conjunto giratorio doble"   (De Wiki - PeT)
-En la foto anterior -la mejor que he encontrado- tenemos en Fan, una corona de compresión axial previa  y detrás de todo las dos turbinas del eje LP (N1). Este tren gira a 17500 rpm. Sobre éste eje y con sus correspondientes cojinetes intermediarios de rodamientos está el "carrete" del generador de gas HP (N2) compuesto por un compresor centrifugo con su turbina solidaria, girando a ¡35000 rpm!.

"Pratt & Whitney del Canadá, JT15D)  (Del folleto de la marca)
-Pero que ocurre: giran en el mismo sentido, de manera que si la primera lo hace a 17500 rpm (la N1) respecto al motor, la otra HP (N2) gira también a 17500 respecto -sobre- el eje LP. O sea que los cojinetes de la HP, no son más "sufridos" que los primeros de la LP. La velocidad relativa respecto al motor es de 35000 pero las pistas de los rodamientos de ambos trabajan con cargas parecidas (salvando los pesos).


"Cojinete frontal Nº 2 y toma de los accesorios, visibles" (Wiki- PeT)

-Otra historia sería que girasen en sentido contrarotatorio, entonces los cojinetes de la HP (generador de gas) serian de 17500 + 35000 rpm = a 52000 rpm !!!

ReF.:      (DLXXIV)       RMV   / Wiki-commons / P&W-C


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sábado, 14 de noviembre de 2015

DLXXIII - "On Job Training" (OJT) sobre un cojinete de Atar de Mirage

-En una última visita al Museé SAFRAN de Villaroche (FR), mi amigo Guy Leclercq me puso en la mesa un cojinete principal de un motor de turbine ATAR y se dispuso a darme unas explicaciones. Observé que era un SNR de la Socièté Nationale de Roulements. En una cuartilla y con un boli empezó a escribir unas teorías acerca de los giros de cada parte. Nunca había pensado en ello. También hizo tres marcas rojas, en las pistas y en el separador.


-Se hicieron dos supuestos: el 1º era de que giraba la pista exterior (Rueda exterior = Re) y la interior estaba fija y el 2º que la pista exterior estaba fija y giraba la pista interior (Rueda interior = Ri). "Os" es el ángulo de giro de cada parte. Pero se trataba de demostrar cuanto giraba (el avance) de la "jaula de las bolas" o "separateur des billes".

"Levandando el cojinete por la pista exterior, para el ensayo"
-El diámetro de las pistas de rodadura se estableció -por su experiencia- en 162'4 la Re y en 118 la interior Ri, por lo tanto las bolas eran de 22'2 mm.

-Levantando la pista interior del cojinete sobre tres puntos y sujetandola y girando la exterior 360º, la jaula de las bolas hizo un giro de aprox. 208'5º. Tal como esperábamos.


"Giro y comprobación de los 208'5 aprox.º"
-Al contrario, sujetando la pista exterior y girando la interior el giro de la jaula fué de 151´5º tal como previamente calculó.
"Con una NOTA resumiendo"
-Pasando a la experiencia práctica, pusimos el cojinete sobre la pista exterior y sujetándola giramos la interior 360º lo que hizo que la jaula diera el giro previsto.



"Marcando los 151'5º aprox."
-Tenemos pues que en relación a la pista exterior o interior las bolas van mas o menos lentas. Otro caso sería el de un cojinete de empuje con pistas axiales idénticas y una de ellas girando. Aquí las bolas, teoricamente deben girar exactamente a la mitad de la velocidad de la pista móvíl.

-Nunca anteriormente, como ya dije, había puesto atención a éstos detalles quizá por el afán de la labor diaria.  Ahora una vez jubilado, me puedo permitir éstas distracciones tan instructivas. Tampoco nadie me lo explicó como lo ha hecho mi amigo Guy. Por cierto: estos dias te operan "¡A bien tôt!".

ReF:    (DLXXIII)     RMV  /   SAFRAN Musee  /  Guy Leclercq


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martes, 10 de noviembre de 2015

DLXXII.- Los "Scramjets" más allá de Mach 5

-Los "Scramjets" son considerados un sistema de propulsión revolucionario en el que trabajan tanto Rusia como USA, Francia e Inglaterra. A veces en uniones.

-Capaz de volar a siete o diez  veces la velocidad del sonido y del que ya se han hecho pruebas satisfactorias. Por ejemplo las pruebas llevadas a cabo por la NASA en el Pacifico en el 2004, con el X-43A. (Hyper-X).

-Las pruebas con el Hysot III también se han llevado a cabo satisfactoriamente. Proyecto internacional.

-El flujo de aire es comprimido a velocidad supersónica dentre del motor, allí es calentado mediante inyector y lanzado a extrema velocidad.

"Motor Scramjet"
                                       
-La combustión se produce por lo tanto, a velocidad supersónica. A diferencia de los cohetes, éste tipo de motor no precisa transportar a bordo el oxígeno.

"Scramjet de 1'5 a 15 Mach"
                     
-En la revista Investigación y Ciencia, apareció la ilustración anterior en que se vé mejor que en ningún otro ejemplo, un motor tipo “Scramjet”.  Observamos que en la toma de aire las ondas de choque supersónicas se comprimen hacia la cámara de combustión.

-Alliant Techsystems también trabaja con DARPA  y ONR en el Hyfly (FASTT). En DARPA el Falcon. En USA, el X-51A, etc.

-En otros capitulos de la publicación "Los Motores Aeroespaciales, A-Z" se refieren a varios motores del tipo “Scramjet” capaces de altas velocidades, como Mach 25, cifra casi imposible al que se refiere el siguiente diseño que actualmente ha sido probado a “sólo” Mach 6.

"Sección en dibujo del anterior motor"  (PeT)
 
-Todas las marcas importantes están trabajando en el estudio de los Scramjets.  Por ejemplo Pratt and Whitney lo hace  con un  motor de configuración variable según  las condiciones de la operación.


-La última ilustración es la de funcionamiento sobre los Mach 6.                        

-No todos los Scramjets son de sección cuadrada o rectangular, los hay circulares como el ruso de la CIAM, o el americano de la DARPA  (ver).

"Scramjet de Darpa"

-Mas recientemente se tratan los scramjets de ciclo combinado, como el previsto para el vehículo Aurora (ver).

-Van apareciendo más motores hipersónicos Scramjet, como éste de la NASA Hypersonic Research, utilizando hidrógeno líquido para enfriamiento del motor que ha alcanzado Mach 7 en tuneles de viento.

"Scramjet ensayado por la NASA"
 -Los Scramjets se han hecho de forma circular y rectangular, como en el caso del X-43A conocido como el Hypersonic Scramjet o el X-51A "Wave Rider".

""El Wave Rider X-51A"

-La Lockheed-Martin Skunk Wroks, es la diseñadora del X-33A, y era una especie de nave reusable de alta velocidad.

-Una variante de la configuración típica fué utilizada en  los programas del X-15A-2 es éste “Scramjet” que tenemos fotografiada en el túnel de viento.

"Scramjet del X-15 A-2"
-Otras vistas del Scramjet diseñado por el TsiAM (CIAM) Centro de Estudios de Motores de Aviación de Moscou. Pruebas efectuadas en la proa de un misil en un proyecto ruso americano.


"Misil con el scramjet Kholod ruso"
                  
 -El "Wave Rider" X-51A americano voló exitosamente a elevado Mach en el 2012. Como para ir de Nueva York a Londres en una hora.


"Motor del Scramjet americano"

"Imagen virtual del X-51A"

ReF.:      (DLXXII)          RMV   /     "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"





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DLXXI - Aerospikes o un intento de motor hipersónico

-Los "Aerospikes" son un sistema de propulsión cuyo motivo de desarrollo era el de compensar la falta de rendimiento de los motores cohete a alta o baja altura. Comparado con otros medios de propulsión tenemos la carta cronológica de Rocketdyne/P&W.

"En los años 1960's y principios de los 1970's se iniciaron los Aerospikes"
-Principios iniciados hacia los años 1960’s y que aún continúan hoy. Se ha demostrado que son útiles para velocidades de 1 a 3 Mach. Para velocidades superiores se están desarrollando los "Scramjet" o incluso los turbo-cohetes y los mixtos como el inglés "Sabre".

"El motor Sabre del Skylon"
-El motor RS-2200 de Rocketdyne, destinado al nuevo avión X-33 sigue en periodo de pruebas. De forma rectangular, llamado "Linear". Los hay circulares, o anulares, o toroidales.


                                                         "Aerospique circular J2T-..K"  (Desclasificados)


                                                         “Aerospike linear RS-2200”   (Desclasificado)

-Resulta que según el diseño de la tobera un motor cohete es apto para bajas alturas, por ejemplo en las primeras fases de los cohetes mientras que para elevadas altura (y en el vacio) precisa toberas mayores, más largas. Esto queda claro en el Space Shuttle ya que cada uno de sus motores cohete clásicos puede entregar 4400 N.s/kg de impulso especifico en altura  y sólo dá 3500 a nivel del mar.

"Principio de la combustion de un Aerospike"   (Del A-Z)
-Cuesta interpretar la inexistencia de una pared exterior conductora del flujo.  Este se produce por las diferentes ondas de choque que lo rodean.

"Aerospike  anular  J2-T..."  (Wikicommons)

"Aerospike linear RS-2200"  (Wikicommons)
-Ya existen proyectos para ser motorizados con Aerospikes y alcanzar con ellos muy altas velocidades, como el X-33. Con motor linear.

"Proyecto Lockheed Martin X-33" (Wikicommons)
-Es el caso del X-33 VentureStar, con seis motores Aerospike y que he presentado en un dibujo imaginativo.

"Motor anular y componentes" (Del Manual desclasificado)
-Las detalles de los componentes y su distribución pueden interpretarse en la figura anterior.


ReF.:    (DLXXI)       RMV   /    Service Manuals J2-T y RC-2200



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lunes, 9 de noviembre de 2015

DLXX - Motores cohete de alta y baja altura (2 en 1)

-La principal diferencia entre un motor cohete que se utiliza en baja altura y otro de alta altura está en la tobera. La mayoría son de tobera normal o de baja altura y los utilizan las primeras etapas de las lanzaderas múltiples. Para elevada altura las toberas son más largas para evitar la dispersión de los gases debido a la menor presión en la atmósfera. (Ver los diferentes tipos en "Los Motores Aeroespaciales, A-Z".


"Potente motor de baja altura" (RS-72)
"Tres motores de elevada altura"

-Es evidente la relación diámetro-longitud de la tobera es mayor para los motores de elevada altura. También es evidente que son menos potentes que los de las fases iniciales que deben levantar mayor peso. Pues bien, se han ensayado toberas retráctiles por las principales marcas, en especial se conocen las de los norteamericanos.


"Del Manual de mantenimiento"
-En el primer ejemplo trata de unos tornillos "sin-fin" que al actuar sincronizadamente van sacando la extensión de la tobera hasta coincidir con el extremo del motor principal, dando una de mayor tamaño y longitud.


"El 2 en 1 de la Pratt & Whitney RL-10-B2"
"Maqueta del RS-44"
-En el RS-44 se evidencia que la tobera de baja altura es muy amplia de boca para la longitud normal del motor pero una vez acoplada la exterior a continuación, varía el aspecto totalmente.

"Tobera accionada por cables y poleas"


ReF.:        (DLXX)     RMV    / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"





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viernes, 6 de noviembre de 2015

DLXIX.- 2015 Año del CENTENARIO del Hispano-Suiza V8

-Estamos terminando el año 2015, CENTENARIO de la primera puesta en marcha del motor Hispano-Suiza V8 en la fábrica de Barcelona. Resultó ser el motor más carismático de la WWI y el que dió primacia a los aliados en el aire. Desde 1915 al 2015 son 100 años dignos para ser conmemorados al máximo nivel.

"Colage del autor de éste Blog"
-Pero me he encontrado que durante este año sólo han aparecido dos artículos, uno en la revista Aeroplano, extenso y documentado y el otro en una página de la revista del Museo Safran de Villaroche (Fr). Fuera de éstos dos casos editados no ha habido ningún fasto o recuerdo al respecto sinó tenemos en cuenta los innumerables capítulos en éste "Blog" sobre el tema.

"Wright Type 4"
La Wright Aeronautical de USA hizo los motores Hispano-Suiza V8, bajo licencia, a partir del año 1917, También la filial "Simplex". Se hicieron los modelos A, E (E-2, E-3 y E-4 Tempest, E-4A, EM-1 Huricane -marino-), los H, H-2 y H-3. Ver texto principal del "Los Motores Aeroespaciales, A-Z".  En general todos estos motores se conocieron con el "Nickname" de HISSO, contracción de Hispano-Suiza.

"Wright EM-1 Huricane.Marino"
-Pero no vamos a insistir en las glorias de ésta "máquina" sinó que durante las investigaciones continuas efectuadas durante este año han aparecido más ejemplares derivados o atípicos que estoy satisfecho de aportar ahora: El primero es un Wright V8 denominado Type 4, motor especial de 390 HP.  Hecho en 1924 cubicaba bastante más, 1126'84 pulgadas cubicas totales frente a las 715'29 cu. in. de un E.4 "Tempest". Pero hay otra "extravaganza" más: el "K-2".

"Wright K-2"  (AEHS)
-Es la versión del "Motor cañón" según la visión americana. La reductora permite el eje hueco para el paso del arma. Para no hacer una "torre" elevada de conductos de admisión para el carburador ascendente como en los motores originales franceses, se recurre a poner los colectores de admisión por el exterior de la "V".

"El K-2 de frente"  (AEHS)

-De ésta manera el interior de la "V" queda limpia para el arma que puede ser incluso más voluminosa. Tal como vemos en el anterior fotograma unos conductos descienden desde los colectores hasta la altura del cárter de aceite, donde penetran. Debajo del cárter están los dos carburadores. Este artilugio permite que no haya engelamiento en los carburadores y colectores al estar caldeados por el aceite del motor.

"El K-2 casi por detrás"   (AEHS)

-El soporte posterior del motor es muy robusto y la ausencia del sistema de carburación entre la "V" deja un enorme espacio útil para el cañón.

-Con el hallazgo de éstos motores (junto con los Triaca del otro capitulo anterior) culmina aquí el año del CENTENARIO de éste fabuloso motor. Muy avanzado para su época.

ReF.:      (DLXIX)         RMV  / AEHS



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