Motor de reacció

Un motor de reacció és un tipus de motor de combustió interna que aprofita la sortida de gasos a gran velocitat per crear moviment en un vehicle. Habitualment s'utilitza en aeronaus. Normalment aquests gasos són generats per la combustió d'un combustible en un recinte més o menys tancat (anomenat cambra de combustió) i expulsats a gran velocitat creant la força de reacció, que els dóna el seu nom.

Tipus de motor

En principi hem de considerar dos tipus de motors de reacció segons el sistema constructiu: Motor coet, que normalment no té admissió d'aire, i Motor de reacció pròpiament dit, que sí que en porta.

Parts fonamentals

En tot motor a reacció hi distingirem diferents parts, que seguint el curs dels gasos són:

• Tovera d'admissió: És per on és admès o xuclat l'aire exterior per després ser cremat
• Compressor : Part on s'eleva la pressió del aire per augmentar el rendiment.
• Cambra de combustió: On es realitza la mescla adient, d'aire i combustible i la posterior ignició i combustió.
• Turbina: Lloc on s'aprofita l'energia dels gasos per moure normalment el compressor.
• Tovera d'escapament: Indret per on surten a gran velocitat els gasos resultants de la combustió, que són els responsables de l'impuls del motor.
• Mecanismes auxiliars : Tals com bombes d'injecció i greixat, sistema d'arrancada, reductors.

Funcionament del motor coet

Foto on s'aprecia els dos motors laterals, de combustible sòlid, i els tres motors de combustible lìquid

Dins dels motors coet hi ha dos tipus de combustibles: sòlid i líquid. En el primer combustible es tracta de cremar un combustible amb aire, pólvora o similars. Tenim els coets de fira, inventats per els xinesos el segle XI, que, convenientment modificats, ja els servien per la guerra. És un tipus de motor poc controlable; avui en dia es fan servir com a motors auxiliars per l'enlairament de la llançadora espacial dels Estats Units. Els motors de combustible líquid acostumen a ser independents del medi exterior, ja que duen els dos elements necessaris per a la combustió, és a dir, el comburent (aire líquid, aigua oxigenada, oxigen líquid ), i el combustible (alcohol, diòxid d'hidrogen, hidrat d'hidrazina, hidrogen líquid). Aquests components per mitjà d'unes bombes especials es mesclen en la cambra de combustió en la proporció adient i s'inflamen augmentant en gran mesura el seu volum, que fa que surtin per la tovera a gran velocitat, produint la impulsió.

Funcionament d'altres tipus de motors

Motopropulsor

Si es carena convenientment un motor de pistons, es pot aconseguir un increment molt lleuger de la impulsió, amb la suma dels gasos de refredament i els d'escapament del mateix.

Motorreactor

En aquest cas es fa girar el compressor amb un motor de pistons per crear la sobrepressió dins de la cambra de combustió. Motor poc utilitzat i amb baix rendiment, possiblement utilitzat en el disseny del Caproni Campini N1 de la segona guerra mundial.

Turboreactor

Esquema d'un Turboreactor

És el motor que més es va utilitzar fins l'arribada d'altres motors amb rendiment superior. En principi es tracta del disseny bàsic dels motors a reacció. Es tracta que l'aire es captat i comprimit per un compressor centrífug o axial de diverses etapes, en les cambres de combustió. Aquestes acostumen a ser més d'una, disposades circularment al voltant d'un arbre motor, on es produeix la mescla aire combustible, normalment querosè, i la ignició de la mateixa, augmentant el volum, passant a la turbina que per mitja del arbre motor impulsa el compressor, sortint a gran velocitat per la tovera. L'any 1937 és quan es va aprofitar el primer motor per moure l'avió Heinkel He 178; després van vindre el 1941 Gloster E28/39 i el 1944 el Messerschmitt Me 262. D'aquest últim van derivar els caçàs dels Estats Units i La Unió Soviètica.

Estatoreactor (Scramjet)

És un motor inventat per René Lorin que el va patentar en 1908, i Albert Fono el va aplicar en 1932 per millorar l'artilleria. No porta cap peça mòbil, i la compressió s'efectua per la velocitat del mateix. És un motor que va molt bé a velocitats superiors a 1000 Km/h i el flux en el seu interior es subsònic. Hi ha versions modificades que s'anomenen scramjet en les que el flux és supersònic. El primer avió el va fer volar René Leduc a França en el any 1949 amb un motor S010. L'any 1964 els Estats Units van posar en funcionament el Lockheed D-21/M-21.

Pulsoreactor

Part superior Pulsoreactor de la bomba volant V1

És dels primers reactors que es va fer servir. En són destacables el sistema d'admissió amb vàlvula i la llarga tovera d'escapament. El seu funcionament no es continu, amb una freqüència de 200 a 300 cicles per segon: d'aquí el seu nom. El seu exemple més clàssic és la bomba V1 (Vergeltungswaffe 1) i el seu major avantatge és que funcionava amb gasolina de baix octanatge. També s'utilitza actualment en aeromodelisme en avions de velocitat.

Turboreactor de post combustió

Es tracta d'un turborreactor al que s'ha afegit una etapa final després de la turbina en la que es torna a injectar i cremar combustible, per augmentar la impulsió. És el sistema que es fan servir en avions de caça per assolir velocitats superiors a la sònica

Turboreactor de doble flux (Turbofan)

Turbofan Rolls Royce RB211

És un turborreactor al que s'hi ha afegit al seu davant un altre, compressor que deriva part de l'aire per l'exterior del motor reunint-se els fluxos en la tovera d'escapament, reduint l'escalfor i el soroll del motor. Avui en dia és el motor més utilitzat per moure els avions, ja sigui comercials com el Airbus, o militars, encara que amb diferents construccions de compressor. Els principals fabricants són Rolls-Royce i Pratt&Whitney.

Turbopropulsor (Turbohèlix)

Detall d'un Turbopropulsor d'un Fokker F 27

Encara que un «turbopropulsor» no és un motor a reacció pròpiament dit, es descriu en aquest article perquè en principi funciona com un turborreactor. En aquest cas el que produeix la impulsió és una hèlix moguda a traves d'una reducció. En realitat és una turbina de gas acoblada a un hèlix. És un motor molt utilitzat en avions de transport i de curt i mitjà abast, i també en helicòpters.

Formules d'interès

Impulsió

$F = M (v1-v2)\,$

on M=massa d'aire d'entrada, v1=velocitat de sortida dels gasos, i v2=velocitat del vehicle

Potència en CV.

$CV= \frac {Fv1}{736} = \frac {M(v1-v2)v1}{736}$

Vegeu també

• Motor d'aviació
• Pulsoreactor
• Turbocompressor
• Turboreactor
• Turbohèlice
• Estatoreactor
• Llista de motors d'aviació fabricats a Espanya

Bibliografia

• Mecánica teórica i aplicada A. Chevalier
• Gran Enciclopèdia Catalana
• World Lingo.com
• NASA.org

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Motor de reacció

• http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/vehicle/index.hmtl