2. Índice
Introducción......................................................................................3
Propulsión.....................................................................................5
Motores de reacción...................................................................6
Performance……….....................................................................7
Partes del motor..........................................................................8
J79 Características........................................................................15
J79 Comparativa...............................................................................18
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3. Introducción
En el movimiento de una aeronave es necesario un sistema que
proporcione una fuerza de avance llamada empuje.
SUSTENTACIÓN
EMPUJE RESISTENCIA
PESO
En esta presentación se mostrará el funcionamiento de los motores de
reacción que proporcionan ese empuje. Además, de manera particular se
presentará la motorización del cazabombardero F4 Phantom, motor que
temporalmente está expuesto en la EPSC.
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4. Empuje necesario
El empuje que necesita una aeronave depende de las misiones que se le
exija cumplir, así como del peso, dimensión, características aerodinámicas
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5. Propulsión
El empuje que proporciona un motor viene dado por la expresión:
Este empuje teórico una vez instalado en la aeronave se ve modificado por
la fricción 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
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6. Motores de reacción
Para conseguir un eficiente rendimiento motopropulsor se utilizan distinto
tipo de motores de reacción: Turbopropulsor, turbofan, turboreactor, ramjet
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7. Motores de reacción
Dependiendo del tipo de vuelo, el redimiendo propulsor del motor
determina que tipo de motor es el que mejor se adapta. Así, a bajas
velocidades de vuelo velocidad de salida de turborreactor es muy alta frente
a la de vuelo obteniéndose un peor rendimiento propulsivo (y globalmente
motopropulsivo) que un turboeje.
(Rendimiento propulsivo a distintas velocidades y 10km de
altura de vuelo)
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8. Partes del motor
El funcionamiento básico del motor consiste en una compresión del flujo de
aire, una combustión a presión constante y una expansión 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), cámara de combustión,
turbina, tobera, postcombustor
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9. Entrada
El correcto diseño de la toma es importante de cara a la resistencia
adicional que induce. Este diseño se optimiza para un Mach de diseño.
El diseño de la toma se ve influenciado si el Mach de diseño es subsónico o
supersónico
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10. Compresor
El compresor es el elemento utilizado para la compresión del aire (relación
de compresión global típica entre 20 y 40). La compresión del aire se realiza
mediante fases de rotor y estator. Una primera etapa suela estar constituida
por el denominado fan
(Compresor de 17 etapas)
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11. Compresor
La compresión 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.
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12. Cámara de combustión
Las combustión se realiza a presión constante de forma continua. Se
utilizan distintas cámaras tubulares alrededor del eje, con entrada
progresiva del aire para un combustión más eficiente y menos
contaminante (Temperaturas fin de combustión típicas entre 1600-2000ºK)
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13. Turbina
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 crítica de un motor es el primer escalón de la
turbina donde se recibe el flujo de aire a una gran temperatura.
WC = −WT
Gc p (T3t − T2t ) = (G + c )c p (T4t − T5t )
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 técnica que
compresores (superaleaciones)
soliendo estar refrigerados
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14. Tobera
En la tobera el fluido se expande, aumentando su velocidad. Previo a la
tobera se puede quemar el oxígeno que queda en el aire mediante un
postcombustor
El gasto másico
puede ser controlado
por el área de salida
de la tobera o por
tener gasto crítico en
alguna parte del
motor
En caso de tobera
adaptada la presión de
salida coincide con la
atmosférica
Pueden tener agujeros
en las chapas interiores
para refrigerar
afterburner
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15. J79
Motorización del F-4 Phantom II:
Cazabombardero supersónico biplaza (entro en servicio en 1960)
Peso máximo al despegue superior a 27000kg
Velocidad máxima Mach 2.23
Obtuvo marca mundial de velocidad máxima 2585,086km/h y altitud absoluta de
30040m
Se utilizó en la guerra de Vietnam y en conflicto árabe-israelí
La producción terminó en 1979 después de fabricar 5195 unidades, en 2001
permanecían en servicio en todo el mundo unos 1100. En España los últimos fueron
retirados en febrero de 2002
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16. J79
Especificaciones F-4 Phantom II:
Tripulación: 2 Velocidad máxima: Mach 2,23 (2.370 km/h) a
Longitud: 19,2 m 12.190 m
Envergadura: 11,5 m Velocidad de crucero: 940 km/h
Altura: 5,0 m Alcance de combate: 680 km
Superficie alar: 49,2 m² Alcance máximo: 2.600 km con tres tanques
Peso en vacío: 13.757 kg de combustible externos
Peso cargado: 18.825 kg Techo de servicio: 18.300 m
Máximo peso al despegue: 28.030 kg Velocidad de ascensión: 210 m/s
Planta motriz: 2 turborreactores General Carga alar: 383 kg/m²
Electric J79-GE-17A de 79,6 kN de empuje Relación empuje-peso: 0,86
Coeficiente de sustentación: 0,0224 Rendimiento aerodinámico: 8,58
Area de sustentación: 1,10 m² Longitud de despegue: 1.370 m con 24.410 kg
Coeficiente de alargamiento: 2,77 Longitud de aterrizaje: 1.120 m con 16.706 kg
Capacidad de combustible: 7.549 L internos,
12.627 L con tres tanques externos
Máximo peso al aterrizaje: 16.706 kg
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17. J79
Motor fabricado por General Electric (GE)
Es un turbo reactor de flujo único para volar a grandes velocidades (Mach2)
Fue desarrollado en los 50’s a partir del GE J73 y usado como motorización de
aviones militares (F-4,F-104) hasta finales de los 60’s, siendo sustituido por motores
que producían menos humo y consumían 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
conseguía relaciones de compresión 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 aleación de titanio.
La cámara de combustión tiene un diseño anular conteniendo 10 cámaras de
combustión
La turbina tiene tres etapas y está conectada con el compresor por un eje
Utiliza postcombustor previo a la tobera de sección variable
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18. J79
Longitud: 5.3m; Diámetro: 1.0m
Peso seco: 1750kg
Empuje: 52,9KN (73,9KN con postcombustor)
Relación de compresión global: 13:1
Temperatura de entrada en turbina 655ºC
Consumo específico 56g/(kNs) con postcombustor
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