miércoles, 30 de abril de 2014

CCCXXXIV - Motores cohete. El encendido.

-Los motores a combustible sólido pueden encenderse con mecha, electricamente, o fulminante. Hay una forma de que el combustible se inflame automáticamente, si se utiliza el propergol adecuado, entonces el motor se conoce como de combustibles Hipergólicos.

-También puede ocurrir en los motores cohete de combustible líquido los que se utilicen sean combustibles hipergólicos como es el caso de los cohetes intercontinentales (ICBM) militares almacenados en silos y que se les pide disparo rápido e instalaciones poco complicadas, como sería el tener que almacenar propergoles criogénicos como el oxígeno líquido. Es el éxito del Minuteman de combustibles sólidos.


-Lo más usual es el encendido eléctrico (armamento aéreo como los Sidewinder..), por inyección química o por pirotecnia. Si hemos observado los lanzamientos de los "Shuttle" de la NASA, cuando la TV no muestra que por debajo de los motores centrales de la nave hay unos chorros de fuego pirotécnico que abocan hacia las toberas el fuego para provocar el encendido.



-Y duran porque el fuego pirotécnico cruzado empieza mucho antes y perdura después de que los motores principales están en marcha. El motivo es que no pueden fallar porque al mismo tiempo arrancan los SSM o "boosters" laterales de combustible sólido y éstos no pararían una vez iniciados.

ReF.:   (CCCXXXIV)      RMV  / Ceac / NASA / "Motores de Turbina, Reacción y Especiales" 1967, por RMV.


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CCCXXXIII - Motores cohete a propergol líquido. Alimentación.

-En un cohete, tanto el combustible como el oxidante -conocidos ambos como los propergoles- están en depósitos separados.

-Ambos propergoles pueden ser enviados a la cámara de combustión del motor cohete mediante presionización de los depósitos con un gas inerte como el nitrógeno.

-O como el medio más común, mediante unas turbobombas que funcionan con los mismos propergoles principales. En una cámara separada se genera el gas que hace girar las bombas. Controlando ésta combustión se controla el empuje del motor principal.

-Los motores llamados "regerenativos" consisten en que la cámara y la tobera tienen doble pared por donde se hace circular el combustible, enfriándolas a limites operativos. Finalmente el combustible entra en la cámara de combustión donde se mezcla con el oxidante.

-El combustible entra por la parte baja y circula de abajo a arriba hasta que se introduce en el motor por la parte alta, la digamos culata.

-Aspecto de un motor completo con las turbobombas y el conducto descendiente del combustible refrigerante hasta la base de la tobera divergente.

ReF.:    (CCCXXXIII)      RMV  / Ceac / "Motores de Turbina, Reaccion y Especiales" 1967, por RMV


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CCCXXXII - Control, dirección y guia de los cohetes

-No son lo mismo las tres cosas, el control del cohete son unos medios físicos para mantener una dirección que debe ser determinada por un sistema de guiado. Ya en 1967 en mi segundo libro "Motores de Turbina, Reacción y Especiales" de la Editorial Ceac, expresé los principales sistemas de control. Sin los sistemas de dirección y guiado que son otra materia. Buscando entre mis antiguos apuntes he localizado:

-El sistema más simple es el dar un impulso giratorio al cohete entero (generalmente sin aletas) para que a cada vuelta sobre si mismo corrija la desviación y la resultante sea una trayectoria más o menos lineal. A modo de las balas o munición de un fusil o cañón que al deslizarse por el ánima se le imprime el giro estabilizador. Utilizado al principio en cohetes sonda y poco más.

-Un sistema más común es el uso de aletas directrices y timones. Movidos por actuadores o servos mandados por sistemas de estabilización giroscópicos u ordenes radiadas desde la base. Más efectivo es éste sistema combinado con otras aletas -de grafito en un principio- introducidas dentro del chorro de gases que salen del motor. Por ejemplo en las últimas V2.

-Muchos cohetes se estabilizaron mediante otros motores menores inclinados de control de empuje variable para mantenerlos en la dirección prevista.


-Actualmente es más común hacer el motor oscilante: con un sistema "gimbaling", inclinándose por actuadores en todas las direcciones para mantener el cohete en ruta.

-Vemos que unos actuadores inclinan el motor en la dirección deseada para proporcionar el vector que maniobre el cohete. Finalmente hay soluciones mixtas o como en la siguiente que se utilizan los fuertes empujes que dan los gases de salida de las turbobombas para obtener el efecto deseado.


-Foto de las dos turbobombas del Blue Streak, misil portador con motores RZ-2 de la Rolls-Royce con las boquillas finales articuladas.

ReF.:  (CCCXXXII)     RMV  / Ceac / "Los motores de turbina, reacción y especiales"


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viernes, 25 de abril de 2014

CCCXXXI - Relación de la reducción en un motor (de un articulo de la Revista EAE)

-Durante los ensayos aerodinámicos de las hélices se constata que cuando la velocidad de las puntas de las palas se aproximan o pasan ligeramente la velocidad del sonido, se crea un efecto de compresibilidad e incluso una onda de choque que se forma en el borde de ataque del perfil que modifica los coeficientes de tracción con una disminución del rendimiento y un aumento del ruido producido. 

"North American T-6 Texan del Ejército del Aire español"
"Cessna 206 en despegue (de FSX)" 
-En la rutina diaria podemos oir el aumento del ruido durante los despegues (r.p.m. máximas) de aviones como los Texan T-6 por el diámetro de la hélice o las series 200's de Cessna por las altas revoluciones al despegue (cerca de 2850 rpm). con hélice bipala e incluso tripala. Las multi-palas tienen menor diámetro del disco de giro. El ruido es característico -como un trueno continuo- y supera al del motor.
"Calculo de la velocidad tangencial del extremo de la pala"
-Para absorver las mayores potencias se han hecho las hélices de gran diámetro con los limites de la velocidad del sonido. La solución ha sido la instalación de una reductora que baje las revoluciones en el eje de la hélice y permitir seguir aumentando el diámetro.

"Elizalde Sirio S3"
-En la fábrica Elizalde y para el motor "Sirio S2" se diseñó una reductora para bajar el régimen de la hélice adecuado, pasando a denominarse con este aditamento "Sirio S3". La mayoría de los motores radiales tienen el eje de salida como una prolongación del cigüeñal y en el caso que nos ocupa es uno de satélites y planetarios.

"Reductora del Sirio S3"
-El planetario de gran diámetro gira con el cigüeñal. El piñón central planetario está fijo al cárter frontal y los 3 piñones satélites van sujetos a dos piezas giratorias con la posterior fija al eje de la hélice. La reducción se calcula como sigue:
2300 x 0'7428 aprox. =  1709 rpm
-Esta disminución en la velocidad de giro del árbol de la hélice facilita en definitiva el aumento, dentro de ciertos limites, del diámetro de la hélice, consiguiendo un aumento de rendimiento de la misma.

ReF.:    (CCCXXXI)     RMV  / EAE  /  Revista Escuela Aprendices Elizalde.


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CCCXXX - El motor Tigre G5 de Elizalde-Enmasa

Después de diseñar el motor Tigre G-IVA5 y B5 de 125 y 150 CV respectivamente, se hizo una variante acrobática que se llamó versión G5 o sea, Tigre G5.

"Motor Elizalde Tigre G5"
                               
Las instalaciones permiten el vuelo invertido prolongado y sus equipos de accesorios contaban con generador de corriente continua y puesta en marcha eléctrica directa.

"Tubos de recogida de aceite en invertido"
       
Las instalación de recogida de aceite tenía más bombas “scavenge” y unos conductos desde la bomba a la parte superior del cárter delatan este tipo de motores.

Un conducto toma el aceite en invertido en trepada del avión y el otro en invertido y en descenso del avión.


"Casa-Bücker 131 (E3-B, en el Ejecito del Aire)"
                   
También el sistema de combustible estaba modificado. Por cierto en el avión y en los depósitos de combustible y aceite la toma de aspiración era pendular -un tubo flexible con una masa de plomo en la punta-.

Normalmente  en  los motores G-IV A  y B los carburadores eran IRZ pero permitían el tránsito y vuelo invertido, gas a fondo- con la sola limitación en tiempo del circuito de aceite, unos pocos segundos.

"Válvula para invertido de la cubeta de nivel constante"

En la cubeta de nivel constante el flotador cierra una válvula mandada. Hay otra libre y opuesta que “cae” cuando el avión vuela en invertido y cierra el paso por la parte cónica excepto el orificio tarado que permite el paso de combustible medido para la posición de máxima apertura de la mariposa del aire. Siendo una mezcla correcta proporcional.

Sin embargo en el motor G5 el carburador es un Técnica del Motor CAT 60 MM Automático. Un diseño genial de Medialdea (ingeniero de Elizalde que también tenía su empresa de accesorios).

"Carburador TM en Elizalde G5"
                 
Llevaba un corrector de altura barométrico que restringía o abría el paso del aire del pozo emulsionador del surtidor principal. Este movimiento proporcionaba una mezcla correcta a diferentes alturas. La aguja que movía la cápsula era de 1’6 mm por cada 100 mm de variación de presión  -de la columna Hg-  de la atmósfera.

También tenia un ICO (Idle Cut-Off) de paro instantáneo por corte de combustible y evitar el retroceso de la hélice en esta operación. Al igual que el carburador standard IRZ mencionado tiene una doble válvula que cae en invertido dando normalmente el 80% de la potencia. Se puede solicitar la válvula con orificio mayor para plena potencia.

Al invertirse el avión el flotador de la cubeta  no actúa y se inundaría la cámara, el orificio calibrado protege ésta anomalía también.

Después del cambio de nombre de Elizalde SA por Enmasa, hacia el año  1952, el material en proceso de fabricación pasó a ser de ésta última marca. Como el Tigre G5 no consta en el capitulo de textos anteriores, se corrige con ésta nueva entrada.
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ReF.:   (CCCXXX)     RMV / EAE /  "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"


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jueves, 24 de abril de 2014

CCCXXIX - Una manera lógica de medir el empuje de un turboreactor

-En la factoría de San Andrés de la Elizalde-Enmasa, en Barcelona, había unos bancos de prueba nuevos (en los 1950's) para los motores de émbolo. Cuando empezó la producción del turboreactor M-21, con licencia de Turbomeca para el Marboré II y más tarde el VI, hubo que adaptar unos bancos de pruebas para éstos motores.

"Dos de la bateria de bancos de pruebas"
-Los bancos de pruebas son unos túneles insonorizados con toma de aire y salida de gases dirigidos hacia arriba. A un lado estaba el cuarto aislado con el cuadro de mandos del motor, registro de parámetros y aparatos de medida. Una gran cristalera blindada permite  ver y monitorizar el ensayo, por posibles fugas, humos, etc.

"Sala de control"
-Pero lo que m e ha llamado la atención es el modo de medir el empuje que se hace en Kilogramos. El motor está instalado en una bancada deslizante y frente a él hay un balancín articulado a unos 90º que dirige la fuerza hacia abajo, presionando sobre la plataforma de una balanza clásica de precisión.

"Interior del túnel de pruebas"
 -Es la forma más simple de medida del empuje que he visto pero muy efectivo y real. La balanza tiene la caratula y el dial por ambos lados, de manera que desde el interior de la cabina observan los mismos valores que en el frontal.

ReF.:    (CCCXXIX)     RMV /  EAE


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sábado, 19 de abril de 2014

CCCXXVIII - Mis recuerdos del Prat, BCN.

-No tenía ni quince años cuando alquilaba una bicicleta para ir desde la ciudad hasta el aeropuerto del Prat "para ver los aviones" que iban a Mallorca, a Son Bonet. Cuando llegaba me podía acercar y tocarlos, pues no había vallas ni los controles de seguridad actuales, excesivos.

"Bristol Freighter 170" (Foto Leandro Escorsell)

-Me ponía detrás de los Bristol Freighter 170 de Iberia o Aviaco hasta que los ponían en marcha. Me llegaba una densa humareda blanca-azulada del aceite que se empezaba a quemar luego una fuerte corriente de aire que permitía irme inclinando hacia adelante hasta la exageración. Un recuerdo que todavía conservo.

"La torre de control desde el balcony visitable"
-Desde la balconada o terraza podía observar los aviones que llegaban o salían y como la gente empleada se movía alrededor, pensé que era lo mio.



-Allí ví y oí a las máquinas de la época: el DC-3 y los DC-4, el Bristol mencionado, el Constellation y todavia recuerdo la impresión que me hizo el Vickers Viscount con sus largos motores "pendulando" al taxear el avión por el suelo irregular y el trino de los Rolls-Royce Dart.


 -Las marcas para aparcar eran las manchas de aceite del suelo que en realidad eran "panes" de arena pringada llevada por el viento. Dos marcas eran para un  bimotor. Cuatro marcas eran para un cuatrimotor. No habían lineas inmaculadas como las de ahora.


-En mi relación con un mecánico de la BEA (con mono blanco) me dijo que había 10 pilotos para cada avión y 10 aviones para cada mecánico. Supongo que para un buen mecánico, responsable, resolutivo, etc.   También me contó que un piloto debía conocer bien el avión que llevaba por eso recibía cursos y entrenamiento pero que igual se pasaba doce años volando con el mismo tipo, eso sí rodeado de guapas azafatas y buenos hoteles.


-Y que el mecánico no tenía esos privilegios, al contrario, si en ese momento la compañía tenía seis modelos diferentes de aviones, debía tener sus cursos y entrenamiento de todos esos seis aviones que debía atender si se le presentaban. Y encima pasar desapercibidos para los pasajeros. No obstante, me gustó.


ReF.:  (CCCXXVIII)   RMV  / Fotos aviacionporleandro.blog


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CCCXXVII - Grupos motopropulsores poco corrientes (2)

-Quizá los ejemplos expuestos en la primera parte (1) de éste tema no sean comunes, pero de ésto se trata, traer aquí los montajes que el autor ha repescado en archivos de fábricas, bibliotecas, institutos, etc. a lo largo del mucho tiempo que ha dedicado a la investigación para "Los Motores Aeroespaciales, A-Z".

"Avión Salmson SM-1"
                       
-Con la idea genérica que vimos en el proyecto del Junkers, y los motores en el fuselaje transversalmente, hay otro avión que llama la atención ver dos radiales adosados al fuselaje y mediante transmisiones mecánicas con unos cambios de dirección a 90º para las hélices y enfrentadas en el sentido de la marcha. Son motores radiales fijos de la Salmson francés. En la proa del avión tenemos los radiadores de agua pues son motores enfriados por liquido.

-De la misma casa Salmson hay unos motores radiales para instalarse horizontalmente, posición experimentada por poquísimas marcas (Farcot, p.e.). 

"Salmson B, del año 1913"
-Esto motor vá instalado de forma extraña en una bancada horizontal. La mayor parte de los Salmson son enfriados por agua y éste también como podemos deducir por los grandes radiadores verticales que lleva el avión.


-La casa Siemens & Halske alemana proyectó unas curiosas instalaciones con motores radiales lado a lado en sentido transversal a la marcha. Tenemos una versión tractora y otra doble tractora-impulsora. Unidos ambos sistemas por engranajes cónicos.

"Los proyectos de la S&H"
-Era una época fecunda en diseños muy originales. Pero no terminan aquí con los ejemplos expuestos, ya que han sido innumerables.

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


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CCCXXVI - Acerca de los Gremlins en aviación

-Son unos personajillos o duendecillos causantes de los múltiples problemas mecánicos, en especial en los aviones, debido a sus preferencias por éstas máquinas. Son pequeños, pues pasan por todas las zonas y estrecheces de los aviones.

"Gremlins en acción"
-Se ha escrito mucho sobre ellos, pero poco resulta cierto y verosímil, empezando por una horrible película “hollywoodiana” en la que nos los presentan de una estatura de unos 50 cm cuando son adultos,  resultando ser FALSOS pues según el capitán Prune (primero que los descubrió durante la WWII)  no alcanzan nunca los 15 cm de altura y de aspecto casi  humano sinó fuera por las orejas puntiagudas. Visten buzo de mecánico la mayoría.

"Están familiarizados con la mecánica"
-Cuentan que en un principio, los Gremlins colaboraban con los humanos en sus inventos. Pero la vanidad de los humanos les hizo prescindir de ellos al arrogarse solos todos los logros, poniéndose sus propios nombres a las máquinas, coches o lo que fuera (Ford, Douglas, Edison, Cierva, etc). Esto los puso en nuestra contra y desde entonces nos hacen la vida imposible.

"Son expertos en los mecanismos más complicados"
-Debo confesar que no los he visto nunca, pero sí que los he intuído. Ciertamente, cuando se llega a la madurez profesional y ya se ha visto demasiado, no está mal dar cabida a éstas historias. La existencia de un culpable facilita las diagnósis de averías cuando la lógica se resiste.

"ABSOLUTAMENTE  FALSO"
-No sólo hay Gremlins, conocidos por producir fallos mecánicos. Las averías eléctricas y electrónicas las producen otros duendecillos llamados “Marcolins” (de Marconi). Y tampoco están solos, hay otras grandes familias de duendecillos, pero no tan especializados en aviación.

ReF.:  (CCCXXVI)     RMV  /  Ctpan. Prune (RAF)


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CCCXXV - Las vibraciones de los motores radiales

-Como estamos viendo, los motores radiales son un conjunto de irregularidades que producen marchas y vibraciones no deseadas, empezando por que el sistema de conexión de bielas con una biela maestra o madre, lo que hace que las carreras de cada pistón sean diferentes, las relaciones de compresión también. El efecto de la gravedad es diferente para cada cilindro.

"Banco de rodaje con Dampers en San Andrés, BCN"
-En las pruebas durante el diseño, la biela maestra puede ser cambiada de posición varias veces hasta encontrar la "más" idónea. La que menos vibraciones produce, porque dificilmente logrará anularlas todas como en una turbina.

"Biela maestra entre dos balanzas especiales"
-Se ha localizado una interesante fotografía de como se produce el pesado de una biela. No basta con el peso total sinó la diferencia y como se aplica entre los extremos. Las bielas precisan de su equilibrado también. Vemos la cabeza de la biela en una balanza y el pié en la otra.

"Dibujo esquemático de las balanzas"
-Todo el embielaje completo, con sus pistones incluidos, se contrapesan con unas masas, fijas y flotantes, en el cigüeñal y a 180º de la muñequilla donde va conectado el conjunto. Pero hay otras fuerzas como las de inercia que se producen en cada punto de cada pieza de formas diferentes, no idénticas entre si. Por ello el pesado es especial, la biela tiene su centro de gravedad también.

-Las balanzas se ajustan entre sí con un tornillo sinfín para cada longitud de biela. En los platillos opuestos se colocan taras hasta que ambas balanzas marquen 0 con los utilajes necesarios para soportar la biela. Entre plato y biela se entiende.

-Ejemplo (de un documento del Taller de verificación de Elizalde): "El peso existente en la báscula correspondiente a la cabeza de una biela maestra es de 7'731 kilogramos y vemos que la flecha indica 10 gramos en menos; es evidente en tal caso que la cabeza habrá sufrido una disminución de peso de 10 gramos, o sea que pesará 7'721 Kgs."

-"En el pié, el peso existente en la báscula es de 0'987 Kgs, y la flecha vemos que está situada a 12 gramos en menos, el peso de la biela será por tanto de 0'975 Kgs. El peso total = 7'721 + 0'975 = 8'696 Kgs".

-"Debemos advertir que si con estos mismos pesos en los platillos tuvieramos la flecha que corresponde a la cabeza 20 gramos en menos, entonces resultaría que el peso de la cabeza sería de 7'711 Kgs. obteniendo en tal caso para el pié, en el supuesto de que la flecha estuviese en menos 2 gramos, 0'985 Kgs. El peso total no variaría, pero si variarán los pesos correspondientes a cabeza y pié. El peso total es también = 7'711 + 0'985 = 8'696 Kgs."

ReF.:    (CCCXXV)  RMV  / EAE


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viernes, 18 de abril de 2014

CCCXXIV - Grupos motopropulsores poco corrientes (1)

-A mi no me cabe duda que durante los primeros 50 años de la aviación, los motores y sus instalaciones a bordo fueron los más fertiles, una vez llegados a los turboreactores y justo pasada la Segunda Guerra Mundial (WWII). Y justamente ambas cosas unidad recibían el nombre de "Grupo motopropulsor".

"Grupo del Liberty V12 con radiadores y nodriza del agua"
-Se desarrollaron muchas fórmulas de "Grupos motopropulsores", fruto de una imaginario sin limites.  Se define como grupo motopropulsor al motor en sí, más los medios necesarios para su funcionamiento. Muchas veces incluye la bancada y llega hasta la mampara cortafuegos. En algún caso la traspasa si el motor tiene cárter seco y el depósito está detrás de dicha mampara.

"Cuatrimotor atípico de la Imperial Airways"
-En los multimotores de los años 1920-30's es donde ser han complicado más los grupos motopropulsores. Aunque los aficionados a la aviación sólo ven el avión que les gustaría pìlotar, a los técnicos se nos acude entrar en materia del interior de éstas fabulosas máquinas que son los aviones. Hay muchas fórmulas poco conocidas, sobre todo en algunos aviones germánicos Staaken, SSW, DFW, etc...


"Los 5 motores del SSW-R VIII"

"8 motores del DFW-R más otro para el compresor"

"Examotor Schül-RI"

 
"4 motores transversales, fórmula de Junkers"



-En A tenemos la fórmula de intalación de cuatro motores de 8 cilindros con transmisiones a modo de algunos dirigibles del avión DFW-R II.  En B una parecida a la que lleva el avión deportivo Bugatti y en C, los motores decalados lateralmente o uno más elevado que otro en las fórmulas de Breguet-Bugatti o Hispano-Suiza.


ReF,:    (CCCXXIV)      RMV   /  Los Motores Aeroespaciales, A-Z


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