CICLO BRAYTON EN POST-COMBUSTION EL MOTOR COHETE es un motor de reacción (motor de reacción directa) que sirve para propulsar los cohetes y no aprovecha el medio ambiente (aire atmosférico) para su funcionamiento. En los motores de reacción no solo se transforma la energía suministrada (química, solar, nuclear, eléctrica) en energía mecánica útil, sino que, sin ayud ayuda a de ning ningún ún disp dispos ositi itivo vo espe especia ciall inte interm rmed edio io (pro (propu puls lsor or), ), se crea crea directamente a fuerza motriz del empuje en la forma de una reacción (expulsión) del chorro de del fluido de trabajo que sale del motor. De modo que un motor de reacción guarda cierta semejanza con una combinación de un motor propiamente dicho y de un propulsor. propulsor.
PRINCIPIOS DE OPERACION Los motores cohete producen el empuje por la expulsión a alta velocidad de un fluido. Este fluido es, casi siempre,,1 un gas generado por la combustión dentro de una cámara de combustión a alta presión (10-200 bar) de propergoles sólidos o líquidos, que consta de dos componentes: combustible y oxidante. El escape de fluido se hace pasar a través de una tobera de propulsión supersónica que utiliza la energía calorífica del gas para acelerar el escape a una velocidad muy alta, y la fuerza de reacción a esta empuja el motor en la dirección opuesta. En los motores cohete las altas temperaturas y presiones favorecen el buen rendimiento, pues permite montar toberas más largas en el motor, lo que proporciona mayores velocidades de escape, así como un mejor rendimiento termodinámico.
POST-COMBUSTION POSTCOMBUSTION: es el proceso realizado por el postquemador (llamado en inglés
afterburner), siendo técnicamente un inyector para cámara de combustión externa, un componente adicional que se añade en algunos motores de reacción, principalmente a los de las aeronaves militares. Fue desarrollado originalmente para el proyecto Miles M.52 (durante los últimos años de la Segunda Guerra Mundial).Su propósito es proporcionar un incremento temporal en el empuje, en situaciones como el despegue, en el combate aéreo o en el vuelo supersónico (las aeronaves supersónicas, al tener mayor carga alar, requieren una mayor velocidad de despegue).Esto se consigue inyectando combustible adicional en la tobera de escape dela turbina. Este combustible entra en ignición por las altas temperaturas de los gases de escape y añade empuje al motor. La ventaja de la postcombustión es su incremento significativo del empuje; la desventaja es que el consumo de combustible es muy elevado e ineficiente, entorno al 600% de más para un incremento de empuje del 40%(resultante 140%), por lo que se suele emplear por cortos períodos de tiempo, y con el propósito útil de aligerar el avión cuando se prevén maniobras críticas.
TIPOS DE MOTORES. TURBOREACTOR: es el más simple de los aerorreactores, tiene las partes : compresor, cámara
de combustión, turbina y tobera. La turbina se instala en la zona de expansión de los gases y su función es restar potencia a los gases de salida empleándola en mover gratis (sin consumo) el compresor y disminuir el consumo de combustible.
TIPOS DE MOTORES TURBOHELICE: se trata de un turborreactor al que se le ha incorporado una hélice.
Normalmente en la turbina se tiene exceso de potencia que se invierte en mover además del compresor, la hélice (utilizando reductores de revoluciones, pues la hélice trabaja a menores velocidades que la turbina). La hélice es un sistema de rendimiento alto, en torno a 0,8, que genera tracción y aumenta el empuje. Hay que tener cuidado en el diseño de la hélice dado que si la longitud de la pala es grande (lo cual es necesario para obtener tracción) se producen velocidades supersónicas en la punta de la pala que producen mucha resistencia aerodinámica y además se comprime poco el aire y baja la tracción. El rango de velocidades en que se utilizan motores turbohélices es en el subsónico bajo (hasta M= 0.6) que serían 400-500 km/h dependiendo de la altura.
TIPOS DE MOTORES TURBOFAN: se trata de otra variante de turborreactor al que se le añade un fan (ventilador
en inglés), cuya función es similar a la de la hélice en el TH, generar mayor empuje, pero la diferencia reside en que el fan va encapsulado dentro del motor y da lugar a dos flujos el primario y el secundario, cada uno con su propio ciclo y generando su propio empuje. El flujo primario evoluciona igual que en el turborreactor mientras que el flujo secundario pasa por la entrada, fan y tobera de salida. Hay dos tipos de turbofanes: los que tienen el fan en serie (antes del compresor) y los que tienen el fan en paralelo, después de la turbina. Los primeros son los más utilizados y en ellos el fan colabora en la compresión, mientras que en los de fan paralelo colabora en la expansión, en la extracción de energía. Este tipo de motor se utiliza en el rango de velocidades del subsónico alto en torno a M=0.8.
CARACTERISTICAS DE OPERACION Postcombustión: la postcombustión consiste en quemar de nuevo los gases
justo antes de la salida para generar mayor impulso. Se utiliza en aviones militares y se usa en momentos determinados en que las necesidades propulsivas son excepcionales. El precio que se paga por el encendido del postcombustor es un consumo de combustible muy alto.
CARACTERISTICAS DE OPERACION ESTATOREACTOR: se trata de otro motor de reacción que carece de
compresores y turbinas. El aire es comprimido por la geometría del motor y pasa directamente a la cámara de combustión donde se quema, y de aquí ya a la tobera de salida, para ser expulsado a gran velocidad.
CARACTERISTICAS DE OPERACIÓN. Pulsorreactor : motor que tampoco consta de turbina ni compresor; el aire
entra y se le mezcla con el combustible a través de un conjunto de válvulas e inyectores, y acto seguido pasa a la cámara de combustión donde se quema y ya se eyectan los gases al exterior, como se observa en la figura. El combustor actúa de forma intermitente, se enciende y apaga continuamente, por eso se denomina pulsorreactor, porque combustiona de forma pulsada.
VENTAJAS •
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Es el motor más potente en relación a su peso. No tiene partes móviles lo que lo hacen muy resistente. No requiere lubricación ni enfriamiento. Es el motor más fiable en cuanto a fallos mecánicos. Su reacción es instantánea. No pierde potencia con el uso y siempre es la misma aún después de miles de usos. No utiliza oxígeno atmosférico por lo que es susceptible de ser utilizado en aplicaciones espaciales. Es el más sencillo de los motores en su funcionamiento
DESVENTAJAS •
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Es el motor que más combustible consume. El el motor que más ruido produce, ya que es el único que su escape es supersónico. En los motores de propergol sólido, una vez comenzada la reacción esta no se puede detener.