Choques oblicuos en turbinas de reacción

MOTORES DE TURBINA DE GAS

A. G. Rivas

15.3

ADMISIÓN

Conductos de Admisión al Compresor
Aunque el conducto de admisión lo construye el fabricante del avión, durante la operación en vuelo es muy importante para la actuación general del motor de reacción. Cuanto más rápido vuele el avión, más crítico será el diseño del conducto. El empuje del motor puede ser alto solo si el conducto deadmisión abastece al motor con el flujo de aire requerido a la más alta presión posible. El conducto también debe permitir que el motor opere con las mínimas tendencias a la entrada en pérdida (stall) o inestabilidad (surge), así como admitir las amplias variaciones en ángulo de ataque y guiñada del avión. Para los aviones subsónicos, el conducto no debería producir fuertes ondas de choque oseparaciones de flujo, y lo mismo para los diseños

subsónicos que supersónicos deberían ser del menor peso posible. Los conductos de admisión deben operar desde el rodaje estático en tierra hasta altos números de Mach del avión con un alto rendimiento en todas las altitudes, actitudes, y velocidades de vuelo (Fig. 3-1). Los conductos de admisión deberían ser tan derechos y suaves como sea posible, ydeberían diseñarse de tal forma que la capa límite de aire (una capa de aire inmóvil que yace próxima a la superficie) se mantenga al mínimo. La longitud, forma y emplazamiento del conducto se determinan mayormente por la localización del motor en el avión. No solo debe ser el conducto lo suficientemente grande para suministrar el adecuado flujo de aire, sino que debe tener la forma correcta paraentregar el aire a la parte frontal del compresor con una distribución uniforme de la presión. Una distribución pobre de la presión y velocidad del aire en la parte frontal del compresor puede resultar en una entrada en pérdida del compresor y/o vibración en los álabes del compresor. Algunas veces se colocan puertas cargadas con muelles, sopladoras o de succión alrededor del lateral del conductopara proporcionar aire suficiente al motor a altas r.p.m. y baja velocidad del avión. Esta disposición permite que el conducto de admisión sea adaptado mas eficazmente para el vuelo de crucero. Otra tarea primordial que un conducto debe hacer durante la operación en vuelo es convertir la energía cinética de la corriente de aire, que se mueve rápidamente hacia su interior, en elevación de lapresión de impacto (ram pressure) dentro del conducto. Para hacer esto debe estar diseñado de forma tal que la velocidad de impacto sea lenta y suavemente reducida, mientras que la presión de impacto se eleva lenta y suavemente. Los conductos de admisión se evalúan de dos formas: la relación de rendimiento de la presión del conducto y el punto de recuperación por aire de impacto (ram recovery point). Larelación de rendimiento de la presión del conducto se define como la capacidad del conducto para convertir la energía de presión cinética o dinámica a la entrada del conducto (Pt1) en energía de

Marzo 2003

Página 31

MOTORES DE TURBINA DE GAS

A. G. Rivas

15.3

presión estática a la entrada del compresor (Pt2) sin pérdida en la presión total. Esta tendrá un valor del 98 % si lapérdida por fricción es baja y si la elevación de presión se lleva a cabo con el mínimo de pérdidas. El punto de recuperación por aire de impacto es la velocidad del avión a la cual la elevación de presión de impacto se iguala a las pérdidas de presión por fricción, o la velocidad a la cual la presión total de entrada al compresor es igual a la presión del aire ambiente exterior. Un buen conductosubsónico tendrá un punto de recuperación por aire de impacto bajo (aproximadamente 160 mph [257’4 km/h]). Los conductos de admisión pueden dividirse en dos amplias categorías: 1. 2. Conductos subsónicos Conductos supersónicos

Es interesante señalar que los fabricantes del motor usan campanas de admisión (Fig. 3-2). Este tipo de admisión es esencialmente un embudo en forma de campana con los...