J79J79

Ejemplo de motor de reacciEjemplo de motor de reaccinn

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 2 de 18

ndicendice

J79 Caractersticas........................................................................15

Motores de reaccin...................................................................6

Introduccin......................................................................................3

J79 Comparativa...............................................................................18

Performance.....................................................................7

Propulsin.....................................................................................5

Partes del motor..........................................................................8

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 3 de 18

IntroducciIntroduccinn

En el movimiento de una aeronave es necesario un sistema que proporcione una fuerza de avance llamada empuje.

RESISTENCIAEMPUJE

PESO

SUSTENTACIN

En esta presentacin se mostrar el funcionamiento de los motores de reaccin que proporcionan ese empuje. Adems, de manera particular se presentar la motorizacin del cazabombardero F4 Phantom, motor que temporalmente est expuesto en la EPSC.

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 4 de 18

Empuje necesarioEmpuje necesario

El empuje que necesita una aeronave depende de las misiones que se le exija cumplir, as como del peso, dimensin, caractersticas aerodinmicas

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 5 de 18

PropulsiPropulsinn

El empuje que proporciona un motor viene dado por la expresin:

Este empuje terico una vez instalado en la aeronave se ve modificado por la friccin en las paredes exteriores y por el efecto de la toma de aire

Para medir como de bueno es el funcionamiento del motor se define el rendimiento motopropulsor:

Este rendimiento se compone de dos partes rendimiento motor y rendimiento propulsor

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 6 de 18

Motores de reacciMotores de reaccinn

Para conseguir un eficiente rendimiento motopropulsor se utilizan distinto tipo de motores de reaccin: Turbopropulsor, turbofan, turboreactor, ramjet

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 7 de 18

Motores de reacciMotores de reaccinn

Dependiendo del tipo de vuelo, el redimiendo propulsor del motordetermina que tipo de motor es el que mejor se adapta. As, a bajas velocidades de vuelo velocidad de salida de turborreactor es muy alta frente a la de vuelo obtenindose un peor rendimiento propulsivo (y globalmente motopropulsivo) que un turboeje.

(Rendimiento propulsivo a distintas velocidades y 10km de altura de vuelo)

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 8 de 18

Partes del motorPartes del motor

El funcionamiento bsico del motor consiste en una compresin del flujo de aire, una combustin a presin constante y una expansin que permite que el flujo de aire salga con una velocidad mayor respecto a la de entrada.

Las distintas partes que podemos encontrarnos en el motor para desarrollar este proceso son: toma, fan, compresor (HP,IP,LP), cmara de combustin, turbina, tobera, postcombustor

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 9 de 18

EntradaEntrada

El correcto diseo de la toma es importante de cara a la resistencia adicional que induce. Este diseo se optimiza para un Mach de diseo.

El diseo de la toma se ve influenciado si el Mach de diseo es subsnico o supersnico

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 10 de 18

CompresorCompresor

El compresor es el elemento utilizado para la compresin del aire (relacin de compresin global tpica entre 20 y 40). La compresin del aire se realiza mediante fases de rotor y estator. Una primera etapa suela estar constituida por el denominado fan

(Compresor de 17 etapas)

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 11 de 18

CompresorCompresor

La compresin se realiza mediante etapas de rotor y estator. El rotor comprime introduciendo trabajo en el fluido mientras que el estator comprime disminuyendo la velocidad de la corriente.

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 12 de 18

CCmara de combustimara de combustinn

Las combustin se realiza a presin constante de forma continua. Se utilizan distintas cmaras tubulares alrededor del eje, con entrada progresiva del aire para un combustin ms eficiente y menos contaminante (Temperaturas fin de combustin tpicas entre 1600-2000K)

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 13 de 18

TurbinaTurbina

La turbina nos proporciona el trabajo para mover el compresor, expandiendo la masa de aire. Esta compuesto por una serie de cascadas estator rotor. Una parte crtica de un motor es el primer escaln de la turbina donde se recibe el flujo de aire a una gran temperatura.

TC WW =

)()()( 5423 ttpttp TTccGTTGc +=El motor puede ser monoeje, bieje, trieje

Al contrario que en el compresor la altura de los alabes va creciendo

Materiales de la turbina con mayor resistencia tcnica que compresores (superaleaciones) soliendo estar refrigerados

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 14 de 18

ToberaTobera

En la tobera el fluido se expande, aumentando su velocidad. Previo a la tobera se puede quemar el oxgeno que queda en el aire mediante un postcombustor

El gasto msico puede ser controlado por el rea de salida de la tobera o por tener gasto crtico en alguna parte del motor

En caso de tobera adaptada la presin de salida coincide con la atmosfrica

Pueden tener agujeros en las chapas interiores para refrigerar

afterburner

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 15 de 18

J79J79

Motorizacin del F-4 Phantom II:Cazabombardero supersnico biplaza (entro en servicio en 1960)Peso mximo al despegue superior a 27000kgVelocidad mxima Mach 2.23Obtuvo marca mundial de velocidad mxima 2585,086km/h y altitud absoluta de 30040m

Se utiliz en la guerra de Vietnam y en conflicto rabe-israelLa produccin termin en 1979 despus de fabricar 5195 unidades, en 2001 permanecan en servicio en todo el mundo unos 1100. En Espaa los ltimos fueron retirados en febrero de 2002

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 16 de 18

J79J79

Especificaciones F-4 Phantom II:

Velocidad mxima: Mach 2,23 (2.370 km/h) a 12.190 m Velocidad de crucero: 940 km/h Alcance de combate: 680 kmAlcance mximo: 2.600 km con tres tanques de combustible externos Techo de servicio: 18.300 m Velocidad de ascensin: 210 m/s Carga alar: 383 kg/mRelacin empuje-peso: 0,86 Rendimiento aerodinmico: 8,58 Longitud de despegue: 1.370 m con 24.410 kgLongitud de aterrizaje: 1.120 m con 16.706 kg

Tripulacin: 2 Longitud: 19,2 m Envergadura: 11,5 m Altura: 5,0 m Superficie alar: 49,2 mPeso en vaco: 13.757 kgPeso cargado: 18.825 kgMximo peso al despegue: 28.030 kgPlanta motriz: 2 turborreactores General Electric J79-GE-17A de 79,6 kN de empuje Coeficiente de sustentacin: 0,0224 Area de sustentacin: 1,10 mCoeficiente de alargamiento: 2,77 Capacidad de combustible: 7.549 L internos, 12.627 L con tres tanques externos Mximo peso al aterrizaje: 16.706 kg

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 17 de 18

J79J79

Motor fabricado por General Electric (GE) Es un turbo reactor de flujo nico para volar a grandes velocidades (Mach2) Fue desarrollado en los 50s a partir del GE J73 y usado como motorizacin de aviones militares (F-4,F-104) hasta finales de los 60s, siendo sustituido por motores que producan menos humo y consuman menos en crucero

Tiene un solo eje con un compresor de 17 etapas, e introdujo el uso de incidencia variable en el estator del compresor (las seis primeras etapas) de manera que se consegua relaciones de compresin similares a las de un bieje (13:1) pero con un peso menor. Con la incidencia variable se evita la entrada en pedida de los alabes. El material de estos alabes son una aleacin de titanio.

La cmara de combustin tiene un diseo anular conteniendo 10 cmaras de combustin

La turbina tiene tres etapas y est conectada con el compresor por un eje Utiliza postcombustor previo a la tobera de seccin variable

Mayo 2007 Motores de reaccin Pg. 18 de 18

J79J79

Longitud: 5.3m; Dimetro: 1.0m Peso seco: 1750kg Empuje: 52,9KN (73,9KN con postcombustor) Relacin de compresin global: 13:1 Temperatura de entrada en turbina 655C Consumo especfico 56g/(kNs) con postcombustor