EVOLUCIÓN DEL TURBOHÉLICE Si bien el Inglés de la aviación ingeniero Frank Whittle, que patentó el concepto en 1930, es generalmente reconocido por los historiadores como el padre del turborreactor moderno, fue un poco conocido conocido físico e ingeniero mecánico mecánico húngaro György Jendrassik quien engendró el primer motor turbohélice de verdad, denominado denominado Cs1 , en 1938.
Cs-1 Con la guerra en Europa en el horizonte, la estructura del avión primero en utilizar el diseño del turbopropulsor Jendrassik fue programado para ser el Varga RMI1 X / bombardero de reconocimiento H, que estaba prevista para el primer vuelo en 1940. Sin embargo, a diferencia de los turbohélices de hoy, del Cs1 se obtenía un rendimiento inferior, y aunque diseñado para una producción de 1.000 caballos de fuerza del eje (SHP), problemas con el motor limitaban su producción a 400 shp. A pesar de los problemas con los turbohélice Jendrassik probablemente superable, la historia intervino antes de que su carencia pudiera resolverse. A finales de 1940, con Europa en guerra, Hungría firmó el Pacto Tripartito, de mala gana alineándose con la Alemania nazi. Con el pacto en su lugar, tanto el motor CS1 y el bombardero de reconocimiento Vargas para la que fue destinada fueron dejados de lado, y el Messerschmitt Me210, Me210, con su tratado tratado de tecnología más antigua, fue elegido en su lugar. En la Segunda Guerra Mundial progresado, las innovaciones tecnológicas parecía que se producían mensualmente, y fue el turborreactor, más que el motor turbohélice, que fue visto como el salto cuántico en la tecnología de los motores. Heinkel Flugzeugwerke en Alemania y Gloster Aircraft Company en Gran Bretaña producían fuselajes en bancos de pruebas para el motor turborreactor entonces en desarrollo. A finales de la guerra, como la tecnología de pistón de motores y aviones de hélice estaban alcanzando su punto máximo tecnológica de los resultados, Gloster la Real Fuerza Aérea de Meteor-el primer chorro de aliados entra en funcionamiento compartiendo los cielos con Messerschmitt Messerschmitt de la Luftwaffe Me262 el avión de combate primero en alcanzar realmente el estado de funcionamiento. El fin de la era de la hélice parecía cercano. Pero no fue hasta el final de la guerra que el motor turbohélice apareció nuevamente, esta vez perfeccionado por los británicos. Mientras que el motor turborreactor, cuando atado a un avión, fue un buen desempeño, el consumo específico de combustible era alto, y por lo tanto su alcance limitado. Además, como la barrera del sonido aún no se había roto, al menos intencionalmente, las limitaciones asociadas a la velocidad de avance de las aeronaves de alto rendimiento de hélice no se consideraban tan importantes como lo son hoy. Con caja de cambios y hélices en la mano, los ingenieros de Rolls-Royce habían desarrollado el motor Trent turbohélice RB50 que era esencialmente un turborreactor
Derwent equipado con un eje delantero, una caja de engranajes de reducción, y una hélice Rotol 5 palas similares a las observadas en la tarde Vickers Supermarine Spitfire.
Puesto a Gloster Meteor s / n EE227, el primer motor del mundo turbohélice para propulsar una aeronave despegó unos 5 meses después del final de la Segunda Guerra Mundial en el teatro europeo, el 20 de Octubre de 1945. Aunque el turbohélice RB50 fue el motor de avance, la perfección y la posterior aceptación de la tecnología vienen lentamente, y no fue hasta 1948 que el sucesor comercial para el Trent, el RB53 Dart voló en el avión Vickers V630, más tarde convertido en el vizconde. Finalmente, en abril 1953, el vizconde inaugurará el primer servicio de avión turbohélice potencia con British European Airways. Popular entre los viajeros utilizando el zumbido de los aviones con motor de pistón, la presión vizconde era un ejecutante de la estrella entre sus contemporáneos de 4 motores, y constantemente nuevos récords de velocidad. En la década de 1950, ya que el turbohélice potencia vizconde estaba entrando en servicio, sus principales competidores estaban todos los aviones de pistón de 4 motores, muchos de los cuales eran derivaciones de los transportes de la Segunda Guerra Mundial y todos los que eran de fabricación EE.UU.. La DC6 Douglas y luego la serie se DC7 evolución del DC4 venerable, que (como el C54) ha demostrado su valía en el puente aéreo de Berlín de 1948. El Lockheed L1649 Super Constellation, considerado por muchos aficionados como uno de los aviones más elegantes de aspecto de la jornada, fue una consecuencia de la L049 original, que entró en servicio militar de EE.UU. a finales de la Segunda Guerra Mundial como el C69. Incluso los dos pisos Boeing 377 Stratocruiser utilizan las alas y el empenaje de la B50, que utilizan las alas y el empenaje del Super_fortress B29, el avión que ayudó a poner fin a la guerra. Sin embargo, todos estos 4-motor, el pistón de propulsión, los aviones de hélice tenían en común un rasgo desastroso, uno de los turbohélice potencia vizconde en acciones excesivamente complejo eran propensos a los incendios. Sin duda, la falta de fiabilidad de los motores Pratt & Whitney R4360-B6 Avispa, un monstruo de 28 cilindros y 3500 caballos de fuerza motor radial y su predisposición al fuego, ganó el 4 motores de Boeing Stratocruiser el apodo un tanto humorística "los mejores 3 - motor de avión del Pacífico. " Esta era una referencia a los fracasos de rutina de por lo menos uno de sus 4motores en sus rutas regulares. En resumen, los aviones de pistón de 4 motores fuera una especie en extinción, y el Rolls-Royce Dart se aceleraría su desaparición. El avión de hélice, sin embargo, todavía tiene su propio, especialmente cuando las hélices se colocarán en el Dart. Rolls-Royce Dardos resultó fiable y adaptable, con
variantes de crecimiento que van desde 1815 shp en el Mk 520-3060 shp en la última serie de 542 Mc. Tras el éxito del vizconde, Dardos fueron vistos en células de aeronaves con dos motores, incluyendo el Fokker F27 Friendship, Avro 748 (más tarde Hawker Siddeley HS748) y, más tarde, el menos conocido Nihon YS11-como el mercado regional consolidado en la línea aérea emergente sistema hub-and-spoke. En particular, fue el Mk 529 versión del Dart que con un poder del primer avión purpose-built de negocios-el Gulfstream G159 Grumman, que voló por primera vez en 1958. Pronto, los aviones turborreactores de 4 motores llena la necesidad de larga distancia y corta de turbohélices de mediano alcance llenó el vacío dejado por el retiro de aviones de pistón del motor. Aunque el Dart fue un caballo de batalla, y se mantuvo en producción en 1987, la competencia en la forma de aún mayor, turbohélices más potentes de los EE.UU. y la URSS al final lo sacaron del mercado. En 1951, cuando los EE.UU. la Fuerza Aérea anunciaron la exigencia de un tamaño medio de aviones logísticos y de transporte para reemplazar una flota de aviones de transporte envejecimiento de pistón accionado, Lockheed respondió con el Hércules C-130, ahora uno de los turbohélices más reconocido de todos los tiempos.
Hércules C-130 Voló por primera vez en 1954, el YC130 estaba propulsado por el nuevo diseño del motor Allison-T56A-9 turbohélice de conducción de gran acorde, hélices de tres palas. Más tarde, con el C130B, las hélices de 3 palas sería reemplazado por las versiones Hartzell ahora muy familiar de 4 palas.
T56 Allison En 1957, la serie T56A se presentaba en el uso civil, en el L188 Lockheed Electra, una de mediano alcance avión turbohélice de 4 motores similares en diseño y configuración en el Dart potencia Vickers Viscount. Finalmente, alrededor de 18.000 plantas de energía T56 turbohélice se produciría, alimentando no sólo el C-130 de 4 motores y series de Electra, pero dos de la Marina de EE.UU.-motor Grumman Hawkeye C2 Greyhound y E2, así como los derivados de Lockheed Electra P3 Orión.
Curiosamente, la producción de la serie T56A continúa hoy en día, aunque ya no está bajo el nombre de Allison. En 1994, Rolls-Royce, fabricante de la famosa Dart, anunció su intención de adquirir Allison Engine Company, fabricante de la T56A. En 1995, dicha adquisición era oficial, y Allison se convirtió en una filial de Rolls-Royce, vuelve a poner los Rollos de la vanguardia de la tecnología de turbohélice. La iteración actual de la T56A-la Serie IV-es capaz de producir 5.250 shp a sólo 1940 libras de peso. En comparación, el Pratt & Whitney R4360 doble Avispa, podría decirse que el cenit del desarrollo de pistón del motor al final de la Segunda Guerra Mundial, sólo pudo reunir 4.300 caballos de fuerza, sin embargo, su peso era el doble de la T56. Y, al mismo tiempo de gran alcance por las normas de EE.UU., el T56A es pequeño en comparación con las normas rusas de turbohélices de gran tamaño. Casi al mismo tiempo, la C-130 estaba entrando en la escena mundial y la guerra fría empezaba a calentar, la URSS estaba en silencio con el desarrollo de un bombardero intercontinental turbohélice potencia de proporciones monstruosas, el Tupolev TU95 (OTAN nombre en clave del oso). El desarrollo de la Osa imitaba los ingenieros de las preocupaciones en el oeste se enfrentaban en la década de 1950. En efecto, los motores de pistones eran de finales de la Segunda Guerra Mundial y simplemente no eran lo suficientemente potente, pero los motores turborreactores puros carecían de rango por el consumo de combustible. Durante este período, mientras que los EE.UU. coqueteó con la idea de bombarderos supersónicos intercontinentales, se produjo el subsónicos Boeing B-52 Stratofortress en masa. También comenzó a moverse de 4 motores de pistón de potencia KC97, que se basaba en la armadura de avión Boeing 377, a los derechos de segunda línea, como todas los del las jet-aérea armadas de reabastecimiento de combustible compuesta por Boeing 707-KC135 Strato_tankers como sería la fuente de B52 sed. Una vez más, parecía que la edad de la hélice fue llegando a su fin, o que, en el mejor de los casos, hélices iban a ser relegado a sólo lenta, aviones de transporte pesado. Pero Tupolev TU95 fue un turbohélice de diseño radical.
Un fuselaje largo y delgado se adjuntó a las alas que se extendió hace unos 35 grados. A primera vista, parecía que los diseñadores de Tupolev significaban para turborreactores al poder del Oso. En cambio, el TU95 es impulsado por cuatro motores turbohélice Kuznetsov NK12 cada uno manejando un par de hélices de 4 palas giran en direcciones opuestas.
La producción de algunos 15.000 shp, la versión actual de la turbohélice Kuznetsov, el NK12MA sigue siendo el motor turbohélice más potente jamás desarrollada. Incluso en 1953, cuando el Oso voló por primera vez, las primeras versiones de la NK12 se producen alrededor de 12.000 env-alrededor de 2,5 veces el rendimiento del motor turbohélice Allison más poderosa en la producción de hoy. Aunque los aviones de hélice son típicamente considerados como lento en comparación con aviones turborreactores, la combinación de motores turbohélice ultragrandes, contra-rotación de las hélices y un diseño jetlike: el TU95 no se queda atrás. Con una velocidad máxima de 575 kilómetros por hora, o Mach 0,87, el oso es más rápido que la mayoría de aviones comerciales de hoy. Informó que inicialmente, incluso postcombustión cazas occidentales de Piedra, Tupolev TU95 es fácilmente el mejor avión de hélice en el mundo. Y, como analistas de la defensa lo tiene, el Oso debe permanecer en servicio activo hasta al menos 2040. Mientras los ejércitos occidentales y orientales estaban experimentando con turbohélices cada vez más grandes para una amplia variedad de aviones, Pratt & Whitney Canadá y AiResearch Garrett estaban trabajando en aplicaciones civiles y de negocios para sus pequeños motores turbohélice de tamaño mediano. En 1961, el Pratt & W hitney Canada PT6A llevó a los cielos en forma experimental. En 1963, era evidente que era un ganador, y el motor ha empezado un proceso de producción que continúa hasta nuestros días. Finalmente, el PT6A se convertiría en el motor turbohélice más popular jamás desarrollado, con un notable 36.000 unidades entregadas antes de su 40 aniversario en 2001. Este motor muy adaptables, hoy disponible en los modelos de 500-2000 shp, poderes casi toda la serie de Hawker Beechcraft King Air, así como el Cessna Caravan, Piaggio Avanti, Pilatus PC12 y Piper Cheyenne II / III. En la mayoría de las aplicaciones PT6A se monta frente hacia atrás el lado de admisión del motor se enfrenta a la parte trasera de la aeronave y la etapa de potencia y caja de cambios de cara hacia adelante, la conducción de la hélice. Debido a este diseño, el motor utiliza dos ejes separados, lo que es un diseño de la turbina libre (en oposición a fijo). Aunque un poco más complejo que una turbina fija de un solo eje, el arreglo PT6A es un favorito entre los mecánicos en el campo, ya que permite la facilidad de acceso a la potencia del motor o de la sección caliente, y es mucho más tranquilo durante las operaciones en tierra. Garrett, ahora una división de Honeywell, también comenzó a trabajar en la década de 1960 en un motor de turbohélice que competían directamente con PT6A Pratt & Whitney de Canadá. El Garrett TPE331, un solo eje motor turbohélice fija de la turbina fue apareciendo rápidamente en una serie de aviones de negocios, incluyendo la Rockwell (ex Aero) Turbo serie Comandante, Cessna 441 Conquest II y MU2 Mitsubishi, así como aeronaves de transporte regional, como el BAe Jetstream 31/32 y Fairchild (Swearingen) Metro. Incluso el King Air, tal vez la estructura del avión más conocido con el PT6A, que se encuentra dotado de la TPE331 para el lanzamiento de la serie B100. Aunque se usa en menos aplicaciones que la serie PT6A, más de 14.000 TPE331s se han entregado desde su aparición en 1963. En general, los motores de turbohélice fija de la turbina como el TPE331 son diseños más simples con menos piezas móviles que un motor similar de libre de la turbina
como el PT6A. Como resultado, tienden a ser ligeramente más pequeño y más compacto.
Sin embargo, a pesar de su relativa sencillez, tienen sus peculiaridades operativas que más se manifiestan en el comportamiento después del vuelo de las tripulaciones que vuelan aviones TPE331 equipadas. En particular, en el cierre, los pilotos de estos aviones a menudo se acercan a las hélices y el giro que fuerza a mano para dibujar en el aire adicional para enfriar la turbina. Las hélices de los motores turbohélice están vinculadas a las turbinas de entrada o de alimentación a través de una caja de cambios por separado, pero cuando la hélice se detiene en un diseño fijo de la turbina también lo hace la propia turbina. Las hélices girando a mano también sirve para expulsar el aire caliente del motor, que ayuda a prevenir la proa del eje (como el TPE331 ha cojinetes principales son relativamente pocos teniendo en cuenta su longitud). Esta práctica también se dice para mejorar la vida de la boquilla de combustible y reducir la resistencia al aire de sello en el motor, que puede llevar a un arranque colgado. Si, la historia del motor turbohélice terminó con aplicaciones de negocios de hoy populares, que todavía se considera un motor mucho éxito. Pero la historia del turbohélice dio un giro interesante en la década de 1970 que lo vinculó para siempre a su reputación de eficiencia de combustible y que dio lugar a los diseños de la hélice comparativamente silvestres que se encuentran en nuevos turbohélices. En 1973, durante la guerra del Yom Kippur entre Israel y las fuerzas de Egipto y Siria, un embargo de petróleo se impuso en los EE.UU., Europa y Japón, causando que los precios del combustible se disparen durante la noche. Seis años más tarde, cuando el ayatolá Jomeini derrocó al sha de Irán durante la Revolución iraní, el pánico golpeó el mercado. Una vez más, los precios del petróleo se dispararon. La volatilidad fue la nueva norma, y como la tecnología dio a la tarea de producir motores más eficientes en combustible, la vida nueva se respiraba en el turbohélice y sus accesorios relacionados con la hélice. A lo largo de la década de 1970 y principios de 1980, los ingenieros de la NASA estaban trabajando en un esfuerzo llamado "Proyecto de la Turbohélice Avanzada", un estudio de los EE.UU. financiado por el gobierno para examinar la viabilidad de desarrollar el motor de turbohélice como un competidor viable para la más grande, menos eficientes y turborreactores diseños de turbina que se encuentran en aviones de la época. El resultado del prototipo de la NASA y las pruebas de túnel de viento era un turbohélice de diseño del tractor-estilo con una sola f ila de hojas en forma de cimitarra, modelado por ordenador que permite un número extremadamente alto de crucero subsónico sin las sanciones arrastre típicos asociados con velocidades puntas de la hélice cuando se acercan a supersónico.
Al mismo tiempo, y sin el conocimiento de la NASA, los ingenieros de General Electric estaban trabajando en un diseño similar, pero que utiliza dos filas de la lucha contra las cuchillas de rotación en un empujador de configuración, lo que f inalmente llegaría a ser conocido como el ventilador sin conductos de aire (UDF). Inaugurado en 1983, el GE36 UDF "propfan" fue un momento culminante del 1985 Paris Air Show.
Al año siguiente, la UDF se está volando en un banco de pruebas, y Boeing anunció el 7J7-un avión de 150 asientos que sería alimentada por la UDF. Los expertos y los periódicos a una comenzaron a anunciar que la hélice había vuelto para quedarse. El equipo de la NASA que llevó a la avanzada turbohélice proyecto fue galardonado con el Trofeo Collier en 1987 por su trabajo. Las cosas estaban mejorando para aviones de hélice. Pero la historia del turbohélice está indisolublemente ligada a su economía de combustible, que es venerado sólo en tiempos de altos precios del petróleo. En 1987, el turboventilador CFM56 popular y eficiente se vendía en cantidades de ancho, y el mercado de la UDF se evaporó como el petróleo cayó por debajo de 20 dólares el barril. La misma conciencia colectiva nacional, que se había preocupado una vez acerca de los precios del combustible desairado la historia en su lugar, y regresó a su negocio. En 1989, el turbohélice fue de nuevo de moda, incluso como un humilde alimentador de aeronaves, al menos en América del Norte, como Bombardier anunció su Canadair Regional Jet (CRJ) del programa. A pesar de la falta de interés en turbohélices después de los mercados del petróleo cayó, la tecnología que surgió del Proyecto Avanzado turbohélice y la UDF vive en los motores de turbohélice de hoy y los sistemas de hélice. Entre estas crías son Lockheed Martin C130J Hércules, que los nuevos usos de RollsRoyce motores turbohélice AE_2100 junto a todos los compuestos, las hélices de seis palas cimitarra. Del mismo modo, de 4 motores turbohélice competidor de EADS a la C130J el Airbus A400M, está equipado con todas las hélices de cimitarra, compuesto de 8 palas. E incluso el E2 Marina de los EE.UU. 1960 de la era de Ojo de Halcón, que aún utiliza la confianza T56A Allison, ha recibido una actualización de la hélice en forma de un acuerdo compuesto de 8 palas, como que en el A400M. Como era de esperar, el precio del petróleo alcanzó su punto máximo el pasado verano, la hélice estaba de nuevo en boga. Un 24 de octubre 2008 General comunicado de prensa eléctrico titulado "GE y la NASA para iniciar las pruebas de túnel de viento para sistemas abiertos de rotor de motores a reacción", reveló que GE36 tecnología UDF se estaba sacudió el polvo, aunque ahora bajo el nombre de "rotor abierto", en oposición a "propfan". Parece que, finalmente, el turbohélice y la hélice están aquí para quedarse.
PARTES DEL TURBOHÉLICE También llamado turboprop. Estos motores no basan su ciclo operativo en la producción de potencia a partir del empuje de los gases que circulan a través de ellos, sino que la potencia que producen se usa para mover una hélice. De manera similar a los turbofan, los gases de la turbina se emplean en su totalidad para mover en este caso una hélice que genera el empuje necesario para propulsar la aeronave. Esto se logra mediante una caja reductora de engranajes, ya que las velocidades de operación de un Turboprop son superiores a las 10.000RPM, demasiado rápido para una hélice. Al igual que en la mayoría de motores recíprocos, los motores cuentan con gobernadores que mantienen fija la velocidad de la hélice y regulan el paso de sus palas (constant speed, variable pitch propeller). La potencia de los motores turbohélice se mide en turbocaballos o SHP (shafted horse power). Presentan una gran economía de funcionamiento relativa a los turbofan, y permiten una potencia operativa intermedia entre los motores recíprocos y las turbinas, por lo que su uso se ve restringido a propulsar aviones con mayor autonomía, velocidad, tamaño y/o rendimiento que los que operan motores a pistón, pero que no llegan a ser tan veloces, grandes y autónomos que los que usan turbinas sin hélice. La hélice es un dispositivo formado por un conjunto de elementos denominados palas o álabes, montados de forma concéntrica alrededor de un eje, girando alrededor de éste en un mismo plano. Además, hay hélices, principalmente en la aviación, en las que la inclinación de las palas es variable, variación que a su vez puede ser respecto al plano de giro de la hélice (paso) o respecto al eje de giro de la hélice (paso cíclico). Para conseguir esto se requieren mecanismos bastante complejos. En los motores de avión, la propia hélice hace las veces de volante de inercia en los aviones las hélices son de paso fijo, o variable también tenemos velocidad constante que el paso se regula automáticamente. En las que son de paso variable se regula el ángulo o el paso con una palanca llamado prop se ponen en bandera. Los motores turboprop (turbopropeller), son una combinación de una turbina de gas y una hélice, y son básicamente similares a los motores turbojet en el hecho de tener: compresor, cámaras de combustión, turbina, y una tobera de escape, todos los cuales operan de la misma manera en ambos motores, caracterizándose éste en particular por tener compresores de flujo axial. Adicional a la operación del compresor y los accesorios, la turbina turboprop transmite potencia incrementada, por medio de un conjunto de eje y caja de engranaje (caja de reducción), a la hélice (s), para su operación. De manera similar al motor turbojet, el incremento de potencia se logra mediante el paso de los gases calientes de escape a través de etapas adicionales de la turbina. En casi todos los tipos de turbinas turboprop, la turbina consiste de un rotor múltiple montado sobre ejes coaxiales, que opera de manera independiente tanto al compresor como al conjunto de hélices. Los gases de escape, que pasan por la turbina y por el ducto de escape, contribuyen en un pequeño porcentaje a la energía de empuje del motor por medio de una reacción a chorro, que sin embargo no es la suficiente para
propulsar a la aeronave, ya que la principal cantidad de empuje se logra mediante el aire acelerado por las hélices. Este tipo de motores difieren ligeramente de la forma constructiva de los motores turbojet, sin embargo en general operan en la misma forma, como se discutió anteriormente. Un motor turboprop típico puede ser dividido en los siguientes conjuntos o ensambles mayores. 1. Sección de Potencia: Compresor, Combustores, Turbina y secciones de escape; 2. La sección de reducción o ensamble de caja de accesorios. 3. El ensamble torquímetro, el cual transmite el torque desde el motor a la caja de accesorios. 4. El ensamble carcasa de la caja de accesorios y demás aditamentos de control. Los motores turboprop pueden ser utilizados en muchas configuraciones diferentes, siendo su uso más común en aeronaves de transporte, aunque pueden adaptarse para aeronaves mono motores.
Los conductos de entrada dirijen el flujo a los compresores donde la presión y temperatura aumenta significativamente a la entrada de la CC tiene una presión 30 veces mayor que a la entrada y una temperatura 540°C mayor, se inyecta al combustible, combustiona y la temperatura aumenta a 1650°C, los gases fluyen a las turbinas que giran con los compresores y la hélice. La hélice gira alrededor de los 1000-1200 rpm, 15 veces menos que la velocidad de los discos de la turbina
Una de las ventajas es la relación de impulso con el consumo específico en un rango de velocidades bajas hasta subsónicas moderadas, y también durante la elevación. Esta ventaja disminuye debido al incremento de al altitud y la velocidad. La eficiencia de las hélices se mantiene constante hasta velocidades cercanas al Mach 0.5 y cayendo a continuación rápidamente. Como consecuencia de ello, la velocidad de un avión impulsado por un turbo hélice es fuertemente limitada.
PARÁMETROS DE RENDIMIENTO: Un motor de turbohélice combina las ventajas de un turborreactor con la eficiencia de propulsión de una hélice. Un motor de turbohélice es diseñado no sólo para absorber la energía necesaria para conducir el compresor y los accesorios, sino también a entregar al eje de la hélice del par máximo posible. La hélice de un motor turbohélice típico es responsable de aproximadamente el 90% del empuje total en condiciones estáticas el nivel del mar.
Este porcentaje varía en función de parámetros del motor de velocidad, altitud y otros. la hélice se supone que producirá 2,5 lb la energía producida por el motor de turbohélice normalmente se expresa en caballos de fuerza del eje equivalente (eshp) para las condiciones del nivel del mar estática La potencia al eje caballo equivalente en vuelo a una velocidad determinada será la suma de la potencia en el eje y el equivalente de la potencia del chorro de empuje neto. Características y usos del turbohélice son como sigue:
Alto rendimiento propulsivo a bajas velocidades, lo que resulta en carreras de despegue más cortas, pero decae rápidamente a medida que la velocidad aumenta.
El motor es capaz de desarrollar alto empuje a bajas velocidades debido a que la hélice puede acelerar grandes cantidades de aire con el avión estático.
Tiene un diseño más complicado y es más pesado que un turborreactor.
El consumo específico de combustible (TSFC) es el más bajo.
Gran área frontal para la combinación hélice motor, por lo que necesita trenes de aterrizaje más altos para los aviones de ala baja, pero esto no aumenta necesariamente la resistencia aerodinámica parasitaria.
Tiene posibilidad de inversión de empuje eficaz.
La figura 2 muestra cómo cuatro tipos de motores de comparar en el empuje neto velocidad se incrementan. Esta cifra es únicamente con fines explicativos y no es para modelos específicos de los motores. Los cuatro t ipos de motores son: Motor de pistón.
•
•
Turbina, la combinación de la hélice (turbohélice).
•
Turbinas de motores que incorporan un ventilador (turbina).
•
Turbojet (chorro de puro).
La comparación se hace mediante el trazado de la curva de rendimiento para cada motor, que muestra cómo máxima velocidad de la aeronave varía con el tipo de motor usado. Dado que el gráfico es solamente un medio de comparación, los valores numéricos de empuje neto, velocidad de la aeronave, y arrastre no están incluidos. En el rango de velocidad se muestra a la izquierda de la línea A, el motor de pistón
supera a los otros tres tipos. El turbohélice supera a la turbina en el rango a la izquierda de la línea C. El motor turbofan supera el turborreactor en el rango a la izquierda de la línea F. El motor turbofan supera el motor de pistón a la derecha de la línea B y el turbopropulsor a la derecha de la línea C. El turborreactor supera el motor de pistón a la derecha de la línea D, el turbohélice a la derecha de la línea E, y la turbina a la derecha de la línea F. Los puntos donde la curva de frenado del avión cruza las curvas de empuje neto es la velocidad máxima de aeronaves. Las líneas verticales de cada uno de los puntos a la línea de fondo de la gráfica indican que la aeronave turborreactor puede alcanzar una velocidad máxima superior a las aeronaves equipadas con los otros tipos de motores. Las aeronaves equipadas con el motor turboventilador alcanzarán una velocidad máxima superior a las aeronaves equipadas con un motor turbohélice o alternativo.
ANÁLISIS TERMODINAMICO
ETAPA 1
Pout
=
Pin (1 +h difusor
Tout = Tin(1 +
n0
2
ka
2
2CpaT 0
ka - 1
DIFUSOR
)
ka - 1
* Mach 2 )
p difusor =
Mach
Pout Pin n0
=
kaR aT
0
ETAPA 2 COMPRESOR
Pout Pin ( p compresor ) =
ka 1
OPR = p stg n * p difusor
-
Tout T in( p compresor ) ka p stg =
= p compresor
ETAPA 3 CÁMARA DE COMBUSTIÓN
Pout
=
Pin (1 -
Tout = T max
DPcc )
ETAPA 4
TURBINAS
k gh tpf
h shaft =
p tpf
maCpa(DTcompresor ) + ( shp *.746) mgCpg (DT turbina)
p tpf
=
æT in ö k g ç ÷ ç ÷ è T out ø
=
æ Pin ö ç ÷ ç ÷ out P è ø
ETAPA 5 TOBERA
x =
Pin P0
æ1 ö ÷ Pout = Pin ç ç y ÷ è ø æ 2 ö ÷ Tout = T in ç ç ÷ è k g +1 ø x > y Þ tobera obturada x < y Þ tobera
n out = kgRgT out
1
y =
no obturada
kg
æ ç1 ç è
æ 1 öæk g - 1 öökg - 1 ç ÷ç ÷ ÷÷ ç h tob ÷ç ÷ è øè k g +1 øø
Pout Pambiente =
kg
æ 1 ökg 1 Tout Tin h tobT in çç1 ÷÷ è x ø -
=
vout
=
-
-
2Cpg (Tin Tout ) -
-
1
DETERMINACIÓN DEL EMPUJE EMPUJE TOTAL = EMPUJE HELICE + EMPUJE DEL CORE HELICE ® ESHP = SHP + EHP
lbf =
SFC
hp(375)(.85) æmillas ö ÷ ÷ è Hr ø
vel çç
mg = ma + mfuel
S
m fuel =
empuje
empuje =
ma
EPR =
P final Pinicial
m fuel =
ma * l cc Li
CORE = (mgvout - mavo) - (Pout - Po)Aout
ETR =
T final T inicial
GE Aviation Business & General Aviation GE H80Turboprop Engine Overview
Featuring 17 million hours on more than 30 applications since its introduction in 1975, the M601 series turboprop engine has a proven record of durability, reliability and ease of maintenance. Derived from this dependable platform, the GE H80 is bringing advanced power to the turboprop landscape. GE is incorporating sophisticated technologies into the H80 to elevate it to even higher levels of performance. Modern 3D aero design and advanced materials have been integrated into the compressor stages and turb ine of the engine’s gas generator. A blisk design, replacing individually bladed compressor disks, has also been incorporated in the axial compressor stages. Materials with higher temperature capabilities have been introduced into the turbine nozzle guide vanes of both the gas generator and power turbine. These technologies deliver more shaft horsepower, improve engine fuel efficiency and provide increased temperature margin, significantly enhancing hot-day takeoff performance and high-altitude cruise speeds.
Specifications Sea level – standard day Power Output ESFC RPM
shp 800eshp 846 0.585 gas gen (98.4%) 36,059 shaft output 2,080 ccw from rear 382 lbs 6.7 8.2 lb/s Jet A, Jet A-1 Mil-L 23699C 27 VDC, 200 amp 2.4% (max) Hours 3,600 Cycles 6,600 –
–
Propeller Rotation Weight Pressure Ratio Airflow Fuel Oil Electrical Bleed Air TBO
–
–
ΔPcc=.5%
Li=14.7 .98
Λcc= .286
.97
.98
.99
Vo= 50 m/seg
.94
SHP=800
Ma=3.72 kg/seg
OPR=6.7
ETAPA
Mg=3.79 kg/seg
ISA@TO
PRESION KPa
TEMPERATURA K
0
101.325
288.15
1
102.8331
289.3944
2
679.46922
504.6992
3
645.4957
1273.15
4
189.9130
934.0159
5
101.9404
801.7303
= .08 x10
EPR = 1.00607
SFC
ETR = 2.78233
S = 227.4193
-3
kg seg hp
hp seg kg
EHP
=
SHP
= 800
ESHP
46 = 846
ΔPcc=.5%
Li=14.7 .98
.94
.96
Λcc= .286
.98
.97
.99
Vo= 50 m/seg
.96
.96
SHP=11000 OPR=25
Mg=8.15 kg/seg
ISA@TO
ETAPA
PRESION KPa
TEMPERATURA K
0
101.325
288.15
1
102.8331
289.3944
2
441.3798
446.4653
3
2535.0207
747.1393
4
2408.2696
1273.15
5
924.0186
998.9617
6
807.9727
873.5038
7
433.6944
749.7896
EPR = 4.28
ETR
Ma=8 kg/seg
= 2.6020
SFC = .01x10 - 3 S = 1510.875
kg
EHP = 1087
hp seg
SHP = 11000
hp seg kg
ESHP = 12087
ΔPcc=.5%
Li=14.7 .98
Λcc= .286
.97
.98
.99
Vo= 50 m/seg
.94
SHP=450
Ma=1.73 kg/seg
OPR=7.9
ISA@TO
ETAPA
PRESION KPa
TEMPERATURA K
0
101.325
288.15
1
102.8331
289.3944
2
801.1651
529.7956
3
761.1068
1273.15
4
180.6555
884.5905
5
101.325
852.8317
EPR = 1
ETR
Mg=1.76 kg/seg
= 2.9596
SFC = .824 x10 S = 288.4393
kg
-3
seg hp
hp seg kg
EHP
=
49
SHP
=
450
ESHP
=
499
BIBLIOGRAFIA Fundamentos de turbinas de gas, William W. Bathie. Segunda edición.
http://www.pilotoutlook.com/airplane_flying/turboprop_engines_types http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/aturbp.html http://www.manualvuelo.com/SIF/SIF32.html
