Turboventilador

De Viquipèdia
(S'ha redirigit des de: Turbofan)
Jump to navigation Jump to search
Turboventilador
Motor de turboventilador utilitzat en els B 747.

Els motors d'aviació tipus turboventilador (del terme en anglès turbofan)[1] són una generació de motors a reacció que va reemplaçar als turborreactor és o turbojet .[2] Caracteritzats per disposar un ventilador o fan en la part frontal del motor, l'aire entrant es divideix en dos camins: flux d'aire primari i flux secundari o flux derivat ( bypass ). El flux primari penetra al nucli del motor (compressors i turbines) i el flux secundari es deriva a un conducte anular exterior i concèntric amb el nucli.[3][4] Els turboventiladors tenen diversos avantatges respecte als turboreactors: consumeixen menys combustible,[5] el que els fa més econòmics, produeixen menor contaminació i redueixen el soroll ambiental.

L'índex de derivació és el quocient de la massa del flux secundari entre la del primari i és igual al quocient entre les seccions transversals de l'entrada als seus respectius conductes.

Sol interessar mantenir índexs de derivació alts, ja que disminueixen el soroll, la contaminació, el consum específic de combustible i augmenta el rendiment. No obstant això, augmentar el flux secundari redueix l'empenta específic a velocitats properes o superiors a les del so, pel que per a aeronaus militars supersòniques s'utilitzen motors turboventiladors de baix índex de derivació. El turboventilador més potent del món és el General Electric GE90-115B, amb 512 kN.

Classificació[modifica]

  • Turboventilador de baix índex de derivació : Té entre un i tres ventiladors a la part frontal que produeixen part de l'empenta de l'aeronau. El seu índex de derivació (desviació del flux secundari de fluid) té un valor entre el deu i seixanta-cinc per cent del flux primari, que és igual al quocient entre les àrees de pas. És normal que hi hagi un carenat al llarg de tot el conducte del flux secundari fins a la tovera del motor. En l'actualitat s'utilitzen molt en aviació militar i algunes aeronaus comercials segueixen utilitzant motors de baix índex de derivació, com el MD-83 que utilitza l'Pratt & Whitney JT8D, i el Fokker 100 amb el Rolls-Royce Tay.
  • Turboventilador d'alt índex de derivació : Aquests motors representen una generació més moderna, la major part de l'empenta motora prové d'un únic ventilador situat a la part davantera del motor i mogut per un eix connectat a l'última etapa de la turbina del motor.[6] En utilitzar-se només un gran ventilador per produir empenta s'origina un menor consum específic de combustible i un menor soroll.[7] El que el fa molt útil per a velocitats de creuer entre 600 i 900 km/h. Els fan servir les aeronaus modernes com el Boeing 777 o l'Airbus 380.
  • Propfan, unducted fan i turboventilador d'índex d'ultra-alta de derivació (ultra high bypass turbofan): Són la generació de motors turboventiladors que s'està experimentant. El Propfan és bàsicament una barreja entre un turboventilador i una turbohélice, sent molt semblant al unducted fan que és un turboventilador sense el carenat extern i amb major índex de derivació. El turboventilador amb índex de derivació ultra-elevat és un projecte similar amb índexs de derivació majors de 20 que permetrà menor consum específic de combustible i gran reducció de gasos contaminants.

Components[modifica]

Diagrama de funcionament del turboventilador. Sistema de baixa pressió en verd. Sistema d'alta pressió en porpra.
  • Fan: situat al capdavant del motor.[8] És on s'inicia la propulsió. Li travessa un flux d'aire que es divideix en dos corrents: la primària i la secundària o bypass air .[9] El corrent primària[10] entra a través dels compressors a la cambra de combustió .[11]
  • Compressors: el flux d'aire primari passa a través de diverses etapes de compressors que giren en el mateix sentit de l' fan . Se solen utilitzar compressors d'alta i de baixa pressió en diferents eixos. La funció d'aquests compressors és augmentar de manera significativa la pressió i la temperatura de l'aire.
  • Cambra de combustió: un cop realitzada l'etapa de compressió, l'aire surt amb una pressió trenta vegades superior de la que tenia a l'entrada ia una temperatura propera als 600 °C. Es fa passar aquest aire a la cambra de combustió, on es barreja amb el combustible i es crema la mescla, arribant a una temperatura superior als 1100 °C.
  • Turbines: l'aire calent que surt de la cambra, passa a través dels inss de diverses turbines, fent girar diversos eixos. En els motors de baix bypass el compressor de baixa pressió i el fan es mouen mitjançant un mateix eix, mentre que en els d'alt bypass es disposa d'un eix per a cada component: fan , compressor de baixa pressió i compressor d'alta pressió.
  • Escape: un cop l'aire calent ha passat a través de les turbines, surt per una tovera per la part posterior del motor. Les estretes parets de la tovera forcen a l'aire a accelerar-se. El pes de l'aire, combinat amb aquesta acceleració produeix part de l'empenta total.[12] En general, un augment en el bypass porta com a conseqüència una menor participació de la tovera d'escapament en l'empenta total del motor.
  • Conducte del flux secundari: envolta concèntricament al nucli del motor. Les seves parets interna i externa estan curosament perfilades per minimitzar la pèrdua d'energia del flux secundari d'aire i optimitzar la seva barreja amb la fuita del flux primari.

Sistema Ecològic[modifica]

La incorporació dels turboventiladors en els avions moderns és un gran benefici al manteniment de l'equilibri ecològic mitjançant la no contaminació a causa que els mateixos utilitzen com a combustible JET A 1, un desenvolupament molt més ecològic a l'JP 1 utilitzat en els turboreactors. La capacitat dels motors turboventiladors és molt més gran utilitzant un menor percentatge de combustible. El compressor, pren un 100% d'aire per comprimir dividit en dues parts, un 65% que passarà directament al sector de carburació i turbina si un 30% que serà comprimit, combinat amb el combustible per generar la carburació necessària eliminant en la fuita un 100% d'aire calent que impulsarà l'avió. Aquest 100% aire calent que s'expulsa conté només un 30% de combustible.

Vegeu també[modifica]

Referències i notes[modifica]

  1. Jorge García de la Costa Terminologia aeronàutica
  2. Marshall Brain. «How Gas Turbine Engines Work». howstuffworks.com. [Consulta: 24 novembre 2010].
  3. «Turbofan Engine». NASA, 05-05-2015. [Consulta: 25 octubre 2015]. «Most modern airliners use turbofan engines because of their high thrust and good fuel efficiency.»
  4. Michael Hacker; David Burghardt; Linnea Fletcher Engineering and Technology. Cengage Learning, 18 març 2009, p. 319. ISBN 978-1-285-95643-5 [Consulta: 25 octubre 2015]. 
  5. El combustible que consumeixen és aeroports querosè o JPA1.
  6. Decher, S., Rauch, D., “Potential of the High Bypass Turbofan,” American Society of Mechanical Engineers paper 64-GTP-15, presented at the Gas Turbine Conference and Products Show, Houston, Texas, March 1–5, 1964.
  7. El soroll és conseqüència de l'efecte envoltant que produeix l'aire fred del flux dret a l'aire calent del flux primari
  8. Encara que en ocasions també pot posar a la part del darrere
  9. En els motors turboventiladors d'alt bypass és més gran que un 65% del total. Per als motors turbofan de baix bypass se situa entre el 10% i 65%
  10. El percentatge restant d'aire
  11. Normalment es consideren els motors turbofan més eficients a mesura que tenen un major grau de bypass , arribant est de ser fins del 95% en alguns motors d'última generació
  12. La part de l'empenta motor produït depèn del tipus de turbofan

Bibliografia[modifica]

  • Bargsten, Clayton J. "NASA Innovation in Aeronautics." NASA Innovation in Aeronautics NASA/TM-2011-216987 (2011): 11. NASA Innovation in Aeronautics. NASA, 1 Aug. 2011. Web.

Enllaços externs[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Turboventilador Modifica l'enllaç a Wikidata