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Curso 2.007÷2.008 1

SISTEMAS DE PROPULSIONTema IV-2 Descripción general de los Aerorreactores

Ingeniero aeronáuticoSegundo año de carrera

Curso 2.007÷2.008 2

1 – Difusor de Entrada

Debe tratar de evitar que en la “vena” de aire capturada por el motor se desprenda la Capa Límite ya que todas las perturbaciones turbillonarias que generaría tal contingencia pasarían directamente al interior del mismo provocando, como mínimo, inestabilidades en su funcionamiento y en el peor de los casos excitando algún Modo Propio de algún componente, con el consiguiente riesgo de resonancia y colapso de dicho componente.

DIDUSOR DE ENTRADA (1)

Curso 2.007÷2.008 3

Funcionamiento aerodinámico


Régimen SubsónicoRégimen Supersónico

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Régimen subsónico


GE CF6CF6 instalado en el B-767

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Régimen subsónico


B-747-400 (PW 4000 ó RB211-524G)

Curso 2.007÷2.008 6

Régimen subsónico


GE-90 Ultima generación

Turbohélice con protección anti-erosión

Curso 2.007÷2.008 7

Obsérvese en Contraste entre los difusores de entrada de los aviones de combate


North America F-86 “SABRE” (1.960´)IAI “Lavi” 2000´

Curso 2.007÷2.008 8

Régimen supersónico


Difusor de geometría variable

Difusor oblicuo

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Difusor oblicuo del MIG-21

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TUPOLEV TU-144

Curso 2.007÷2.008 11


M&D F/A-18 Super Hornet


Curso 2.007÷2.008 12


BOEING X-32 “JSF” demostrador


Curso 2.007÷2.008 13

Ensayos en Túnel aerodinámico

DIDUSOR DE ENTRADA (y 11)

Ensayos en Túnel en Régimen SubsónicoModelo

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COMPRESOR (1)

El compresor es el encargado de impulsar y comprimir la corriente que entra por el difusor a fin de que cuando llegue el momento de inyectar combustible en ella y se inicie la combustión consecuente, esta se desarrolle de manera eficaz.

Hay dos tipos principales :

Centrífugos Axiales

Cada etapa de Compresor esta compuesta por un rotor y un estator, de manera que la corriente incide en los alabes del rotor los cuales impulsan y transfieren energía a la corriente comprimiéndola, fundamentalmente, en el estator

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COMPRESOR (2)

Una etapa de compresor = rotor + estatorUna etapa de turbina = estator + rotor

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COMPRESOR (3)

TRENT211 tri-eje- Equema

Curso 2.007÷2.008 17

COMPRESOR (4)

Palas curvadas en plano de cuerdas Palas con apoyos intermedios y palas anchas

Curso 2.007÷2.008 18

COMPRESOR (5)

Tecnología actual de estructura de palas Mejora en el proceso de fabricación

Curso 2.007÷2.008 19

COMPRESOR (6)

Alabes de compresor

Curso 2.007÷2.008 20

COMPRESOR (7) Compresores centrífugos

Esquema de funcionamiento

Simple

Doble

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COMPRESOR (8) Compresores centrífugos

Conexión compresor-turbina

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COMPRESOR (9)

Compresores centrífugos v.s. axiales


Curso 2.007÷2.008 23

COMPRESOR (10)

Evolución de la relación de Compresión

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COMPRESOR (11)

Daños habituales en alabes de turbina

Impacto de pájaro

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COMPRESOR (12)

Impacto de pájaro

Curso 2.007÷2.008 26

COMPRESOR (y 13)


Propagación de grietas (fatiga)

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CAMARA DE COMBUSTION (1)

Cámara simple

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Cámara tipo multi-celda

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Cámara tipo ANULAR

Curso 2.007÷2.008 32


Cámara tipo ANULAR

Curso 2.007÷2.008 33

CAMARA DE COMBUSTION (y 7)

Cámara tipo ANULAR

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TURBINA (1)

Diseños conceptuales

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TURBINA (2)

Rotor de Turbina

Estator de Turbina

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TURBINA (3)

Alabes

R&R RB199R&R BR700

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TURBINA (3)

Erosión de alabes de Turbina

Perfiles de alabes

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TURBINA (4)

Curso 2.007÷2.008 39

TURBINA (5)

Refrigeración forzada de los alabes de turbina

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TURBINA (6)


Corrosión Impactos contra Objetos exteriores

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TURBINA (7)


Quemaduras

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TURBINA (8)

Explosión de turbina (“Rotorburst”)

Los Angeles Int´l Airport 2-Junio-2006 B-767-ER de AA

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TURBINA (9)


Los Angeles Int´l Airport 2-Junio-2006 B-767-ER de AA

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TURBINA (10)


Madrid-Barajas 1.990 B-747-200 de Aerolíneas Argentinas

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TURBINA/ENSAYOS (11)


Ensayo de la FAA con un T53-L-13L

En 1.998, la FAA realizo un ensayo de Explosión de Turbina en el Naval Air Warfare Certer de China Lake (California) sobre un motor T-53-L-13L.

El objetivo era caracterizar un cráter de contención fabricado por Pepin Associates Inc. Fabricado con un panel cilíndrico tipo Sandwich con pieles de de titanio (t = 0.0014”) y núcleo de KEVLAR 29 de 1”.

El espécimen fue instalado en el “rig” utilizado para este ensayo y que consistió en un fuselaje de un UH-1 Huey helicoper.

En la segunda etapa de turbina se introdujo un entalla artificial a fin de provocar la explosión en un régimen poco elevado (se esperaba se produjese a las 20,400 rpm)

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Espécimen de ensayo

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Instalación de ensayo

Espécimen instalado

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Resultados de ensayo (1)

Nexp = 19,629 rpm

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Caída de Presión Caída de Temperatura

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TURBINA/ENSAYOS (y 17)


El disco se rompió en tres trozos de 3.6 Lb cada uno y múltiples trozos de menor entidad que fueron evacuados por la tobera ó se quedaron incrustados en el cráter exterior.

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ACCESORIOS

Además de accionar al compresor, de la turbina también se extrae potencia para accionar la “caja de accesorios” que produce movimiento para los elementos de los sistemas de potencia auxiliares.

ACCESSORY BOX

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INTERFAZ TURBINA/TOBERA

Transición desde salida de Turbina a entrada de Tobera

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TOBERA (1)

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TOBERA (2)

Tobera convergente Tobera Convergente-divergente

(tobera LAVAL)

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TOBERA (3)

Curso 2.007÷2.008 57

TOBERA (4)

DC-9B-747

Toberas Convergentes convencionales

A340

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TOBERA (5)

SUKOI SU-37 Toberas de geometría variable y orientables

Curso 2.007÷2.008 59

TOBERA (6)

GE F-110 que equipa ala F-16

Curso 2.007÷2.008 60

TOBERA (7)

GE F-110 que equipa ala F-16

Curso 2.007÷2.008 61

TOBERA (8)

Ensayos en Banco

Tobera de geometría variable para producir empuje vectorial para el EJ-200 desarrollada por ITP (“Industria de Turbopropulsores S.A.”·

Curso 2.007÷2.008 62

TOBERA (9)

Aviones con empuje vectorial SU-47

SU-47

BOEING X-32

F-22 “Raptor”

YAK-41M

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TOBERA (y 10)

Tobera de geometría fija para usos espaciales

Ensayo en banco Esquema de funcionamiento

Curso 2.007÷2.008 64

REVERSA (1)

Son dispositivos móviles que sirven para desviar parte del gasto de aire con que opera el motor, invirtiendo el sentido de este, de manera que produzca un empuje de sentido contrario al avance del avión aliviando, de ese modo, la acción de los frenos de tren durante el aterrizaje.

Siempre se operan con el avión rodando sobre tren y es obligatorio que en los mandos de cabina haya un dispositivo especifico que el piloto tenga que liberar ANTES de operar la reversa con el fin de evitar su accionamiento involuntario en vuelo.

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REVERSA (2)

BOEING B-737

Curso 2.007÷2.008 66

REVERSA (3)

Curso 2.007÷2.008 67

REVERSA (4)

AIRBUS A340

Curso 2.007÷2.008 68

REVERSA (5)

Aeropuerto de Varsovia, 14-09-93.

Vuelo LH-2904 un A320 de Lufthansa aterrizó con una velocidad de descenso tan baja que el ordenador de a bordo no interpreto la maniobra como un aterrizaje e inhibió la aplicación de de frenos y de reversas durante 9 segundos provocando que el avión no pudiese frenar y se saliéndose de pista.

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REVERSA (y 6)

Eurofighter EF-2000 “Typhoon”

El aviones de caza donde no es fácil la instalación de reversas se aplican paracaídas de frenado.

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POTCOMBUSTOR (1)

La postcombustión (“afterburning”) es un proceso aumentador de empuje que consiste en inyectar gran cantidad de combustible en los gases a la salida de turbina y realizar una segunda combustión. El efecto que se consigue es aumentar, todavía más, la velocidad de salida de los gases y por lo tanto, el empuje.

Se producen dos efectos secundarios indeseables, fundamentalmente:

Aumento considerable de la temperatura de tobera Aumento del nivel de ruido

Además el desgaste del motor, sobre todo en las zonas calientes, es considerablemente mayor, con la consiguiente reducción de tiempos de inspección y mantenimiento, por lo que su empleo debe ser lo mas reducido posible.

Se aplica en:

Despegues de aviones de combate supersónicos (cazas) desde tierra (casi siempre) ó desde portaviones (siempre) Durante el combate aire-aire, para ganar capacidad de

aceleración en los tres ejes (y por lo tanto, agilidad)

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POTCOMBUSTOR (2)

Curso 2.007÷2.008 72

POTCOMBUSTOR (3)

Curso 2.007÷2.008 73

POTCOMBUSTOR (4)

PANAVIA-TORNADO RAF-Lossiemouth 31-08-2007

Curso 2.007÷2.008 74

POTCOMBUSTOR (5)

J79-GEMotor del “Phantom F-4”

(Mas de 20,00 unidades fabricadas)

Curso 2.007÷2.008 75

POTCOMBUSTOR (y 6)

McDonnell Douglas St. Louis (Mi) 1,.981Ultimo F-4 fabricado tras 24 años de producción y

5195 unidades construidas

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