Influencia de los factores atmosféricos adversos en los motores de aviación turbofan durante el despegue

INFLUENCIA DE LOS FACTORES ATMOSFÉRICOS ADVERSOS EN LOS MOTORES DE AVIACIÓN TURBOFAN DURANTE EL DESPEGUE

El tema presentado es de interés general para todos los fabricantes y usuarios de los motores de aviación, que en el proceso de diseño y explotación se encuentran con una gran dificultad causada por los factores atmosféricos adversos, que disminuyen el valor de diseño del empuje y por endedisminuye de manera sustancial la carga útil de la aeronave, traduciéndose en grandes pérdidas económicas.
El motor turbofan de doble flujo es un motor de reacción directa, dentro del cual el aire se separa en dos flujos que atraviesan el canal interior y el exterior. El ciclo termodinámico de este tipo de motores se realiza dentro del canal interior conformado por el compresor, la cámara decombustión y la turbina reactiva. Una parte de la energía libre de este ciclo se gasta para crear el empuje dentro del canal interior, y otra parte se trasmite al ventilador para crear el empuje dentro del circuito exterior.
Como lo demuestra la estadística, en un 95 % de los casos, el despegue se realiza en condiciones atmosféricas no estándar. En función del lugar geográfico y de la estación delaño, la temperatura de aire puede oscilar entre – 60 y + 50 ºC. La presión del aire atmosférico experimenta considerables variaciones (de 92 a 104 kPa), lo cual se debe tanto a la altura del aeródromo sobre el nivel del mar, como a las condiciones climáticas. La humedad relativa de aire también varía dentro de un amplio rango (de 0 a 100%).

La práctica de explotación de los motores demuestraque en las regiones con un clima cálido, la reducción del empuje de despegue, debido a una temperatura elevada del aire atmosférico puede alcanzar un 40%. La humedad elevada del aire atmosférico también conduce a la reducción del empuje de despegue en un 3-4%. Una influencia negativa de los factores atmosféricos antes mencionados produce una significativa reducción de la carga útil y del nivel deseguridad de despegue del avión.
La influencia simultanea de la humedad de aire, de la altura del aeródromo sobre el nivel de mar y de la temperatura del aire circundante, sobre las características de empuje del motor , son bastantes significativas, debido a que con el aumento de la temperatura del aire hasta 45 ºC y con la humedad relativa máxima de 100 %, en un aeródromo ubicado a 1200 metros dealtura sobre el nivel del mar, el empuje de despegue del motor, en comparación con las condiciones estándar (H=0; Tº=15 ºC; humedad=0%) se reduce en un 30%.

Debido a que el porcentaje de accidentes en las etapas de despegue y aterrizaje constituye el 70% de accidentes en todas las etapas de vuelo del avión, entonces desde la perspectiva de seguridad de vuelos el problema de recuperación de lascaracterísticas de empuje de despegue de un motor es uno de los problemas más importantes desde el punto de vista del incremento de la carga comercial del avión.

La presión, temperatura y humedad del aire atmosférico pertenecen a los factores de operación, cuya influencia sobre las características del motor puede ser muy notoria.
En estos casos empeoran los indicadores de motor durante eldespegue y se hace necesario tener en cuenta los siguientes factores:

1. Las condiciones atmosféricas se diferencian de las condiciones estándar en la entrada al motor ;
2. Los parámetros y las características del motor se diferencian de los deseados, debido a la variación de los parámetros de la atmósfera y a las particularidades de las performances de cada tipo de motor.

Encondiciones de un clima cálido la reducción del empuje de despegue puede alcanzar un 40%, en este caso el consumo específico del combustible se incrementa hasta en un 15%. La humedad elevada del aire atmosférico puede conducir a la reducción del empuje de despegue en un 3-4% y al incremento del consumo específico del combustible en un 4-5%.
Tales condiciones de operación empeoran bruscamente tanto las...