anteproyecto de aviones

Motores de aviación.
Turbinas
Introducción:
La turbina tiene la tarea de suministrar poder para accionar el compresor y accesorios y, en el caso de motores que no usan solo la reacción para la propulsión, tiene el propósito de suministrar potencia al eje para accionar una hélice o rotor. La turbina realiza esta tarea extrayendo la energía de los gases calientes producidos por el sistema decombustión y expandiéndolos hasta llevarlos a una presión y temperatura inferiores. En este proceso están involucradas elevadas tensiones, y para lograr una operación eficiente, las puntas de los alabes de la turbina pueden llegar a girar a velocidades de hasta 1300 pies por segundo. El flujo continuo de gas al que está expuesta la turbina, puede tener una temperatura de entrada de entre 700 y 1200°C y puede alcanzar una velocidad de 2000 pies por segundo en ciertas partes de la turbina.
Para producir el par motor, la turbina puede constar de varias etapas, cada una provista de una hilera de alabes de guía fijos y una hilera de alabes móviles. El numero de etapas depende de si el motor tiene uno o dos ejes y de la relación existente entre la potencia a extraer del flujo de gas, lavelocidad de rotación a la que esta debe producirse dicha potencia y el diámetro de turbina admisible. No obstante, con el advenimiento de relaciones de compresión más elevadas, la tendencia en los recientes años ha sido aumentar el número de etapas.
La cantidad de ejes varía según el tipo de motor teniendo generalmente los motores con relación de compresión alta dos ejes que accionan sendos motoresde alta y baja presión. En los motores con ventilador de alta relación de derivación que tienen un sistema de presión intermedia, se interpone otra turbina entre las turbinas de alta y baja presión formando así un sistema de triple rotor. En algunos motores turbo-eje o turbo-hélice, el par motor es producido por una turbina de poder libre. El eje que acciona la hélice o el eje de salida hacia lasaspas del rotor de un helicóptero, a través de una caja de trasmisión pueden ser mecánicamente independiente de los otros ejes de turbina y compresor.
La velocidad media del alabe de una turbina tiene efecto considerable sobre la eficiencia máxima que puede producir una etapa determinada. Esto es debido a que la caída de presión del gas a través de la turbina es proporcional al cuadrado de lavelocidad del alabe. Para una salida determinada las velocidades del gas, la deflexión sufrida por lo alabes y las perdidas consiguientes, se reducen estableciendo velocidades medias del alabe más elevadas. El esfuerzo impuesto al disco de la turbina, no obstante, también aumenta con el cuadrado de la velocidad, a menos que su sección y en consecuencia su peso, se aumenten de forma desproporcionada.Por esta razón, el diseño final puede ser un compromiso entre eficiencia y peso. El motor en derivación, permite utilización de una turbina más pequeña que la usada en un motor de reacción pura, para una salida de empuje determinada y opera con mayor temperatura de entrada de gas. Obteniendo así una mayor eficiencia térmica y mejor relación peso/potencia.
El diseño del alabe de guía y de lospasajes del alabe de turbina se basa fundamentalmente en consideraciones aeronáuticas, y para obtener la eficiencia óptima compatible con el diseño del compresor y la sección de combustión, los alabes guías, y los alabes de turbina deben tener un perfil aerodinámico. La relación y yuxtaposición de estas formas son tales que la turbina funciona en parte bajo impulso y parcialmente bajo condiciones dereacción, es decir, los alabes de la turbina experimentan una fuerza de impulso causada por el impacto inicial del gas e los alabes y una fuerza de reacción que resulta de la expansión y aceleración del gas a través de los pasajes existentes entre los alabes. Normalmente, los motores a turbina de gas no usan únicamente alabes de turbina de acción pura o reacción, la caída de presión total a través...