Presentación de PowerPoint - aero.us.esaero.us.es/SP/archivos/0708/SP-TemaIV-2.pdf · Compresores...
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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
DIDUSOR DE ENTRADA (2)
Régimen SubsónicoRégimen Supersónico
Curso 2.007÷2.008 6
Régimen subsónico
DIDUSOR DE ENTRADA (5)
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
DIDUSOR DE ENTRADA (6)
North America F-86 “SABRE” (1.960´)IAI “Lavi” 2000´
Curso 2.007÷2.008 8
Régimen supersónico
DIDUSOR DE ENTRADA (7)
Difusor de geometría variable
Difusor oblicuo
Curso 2.007÷2.008 13
Ensayos en Túnel aerodinámico
DIDUSOR DE ENTRADA (y 11)
Ensayos en Túnel en Régimen SubsónicoModelo
Curso 2.007÷2.008 14
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
Curso 2.007÷2.008 15
COMPRESOR (2)
Una etapa de compresor = rotor + estatorUna etapa de turbina = estator + rotor
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 26
COMPRESOR (y 13)
Daños habituales en alabes de turbina
Propagación de grietas (fatiga)
Curso 2.007÷2.008 40
TURBINA (6)
Daños habituales en alabes de turbina
Corrosión Impactos contra Objetos exteriores
Curso 2.007÷2.008 42
TURBINA (8)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
Los Angeles Int´l Airport 2-Junio-2006 B-767-ER de AA
Curso 2.007÷2.008 43
TURBINA (9)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
Los Angeles Int´l Airport 2-Junio-2006 B-767-ER de AA
Curso 2.007÷2.008 44
TURBINA (10)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
Madrid-Barajas 1.990 B-747-200 de Aerolíneas Argentinas
Curso 2.007÷2.008 45
TURBINA/ENSAYOS (11)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
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)
Curso 2.007÷2.008 47
TURBINA/ENSAYOS (13)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
Instalación de ensayo
Espécimen instalado
Curso 2.007÷2.008 48
TURBINA/ENSAYOS (14)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
Resultados de ensayo (1)
Nexp = 19,629 rpm
Curso 2.007÷2.008 49
TURBINA/ENSAYOS (15)
Explosión de turbina (“Rotorburst”)
Resultados de ensayo (2)
Caída de Presión Caída de Temperatura
Curso 2.007÷2.008 51
TURBINA/ENSAYOS (y 17)
Resultados de ensayo (4)
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.
Curso 2.007÷2.008 52
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
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
Curso 2.007÷2.008 63
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.
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.
Curso 2.007÷2.008 69
REVERSA (y 6)
Eurofighter EF-2000 “Typhoon”
El aviones de caza donde no es fácil la instalación de reversas se aplican paracaídas de frenado.
Curso 2.007÷2.008 70
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)
Curso 2.007÷2.008 74
POTCOMBUSTOR (5)
J79-GEMotor del “Phantom F-4”
(Mas de 20,00 unidades fabricadas)