TEoria diseño Aerogeneradores

Oficina Técnica

4
4.1

Análisis del ciclo en el punto de diseño

ANÁLISIS DEL CICLO DEL MOTOR EN EL PUNTO DE
DISEÑO (ON-DESIGN ANALISIS)
INTRODUCCIÓN

En este momento del diseño el empuje a nivel del mar (TSL) es conocido, así como el
comportamiento del empuje y del consumo específico de combustible con la altitud y la
velocidad de vuelo, dependiendo si el postcombustor estáencendido o apagado.
El objetivo del análisis del ciclo es obtener estimaciones de los parámetros de actuación
del motor (principalmente el empuje y el consumo específico de combustible) teniendo
en cuenta limitaciones de diseño (tales como máxima temperatura de entrada a la
turbina, eficiencias admisibles de componentes,...), las condiciones de vuelo (presión,
temperatura, número de Mach), yparámetros de diseño (tales como relación de
compresión del fan, del compresor, relación de derivación,...).
El diseño del ciclo comienza con el análisis en punto de diseño (on-design analysis).
Aunque la selección final del motor está basada las actuaciones fuera de diseño a lo
largo de toda la misión, el análisis del punto de diseño es de gran importancia debido a:
a.

El análisis fuera delpunto de diseño no puede comenzar hasta que no se han
elegido punto de diseño y el tamaño del motor.

b.

El análisis en el punto de diseño es mucho menos tedioso e involucra menos
tiempo de cálculo.

c.

El análisis en el punto de diseño permite identificar combinaciones y relaciones
entre los parámetros de diseño que muestran tendencias posibilitando la elección
de la mejor solución.A continuación, se va a desarrollar el estudio de un turbofan bieje, de flujo mezclado y
bajo índice de derivación, dotado de postcombustión, como un ejemplo suficientemente
completo, a partir del cual se podrían obtener, mediante simplificaciones, el de otros
sistemas propulsivos bastante más simples.

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4.2

Análisis del ciclo en el punto de diseñoNUMERACIÓN DE LAS ESTACIONES DEL MOTOR

A continuación se muestra un esquema del motor considerado, incluyendo la
numeración de las estaciones características. La numeración utilizada sigue la norma
ARP-755A, y coincide con la utilizada por el programa de análisis de ciclos y
actuaciones GASTURB.

Estación Localización
0

atmósfera sin perturbar

1

entrada al difusor o toma dinámica

2salida del difusor o toma dinámica / entrada al fan

13

salida del fan hacia el conducto de aire secundario (by-pass duct)

21

salida del fan hacia el generador de gas

25

entrada del compresor de alta presión

3

salida del compresor de alta presión

31

entrada a la cámara de combustión

4

salida de la cámara de combustión

41

salida del NGV de la turbina dealta presión

44

salida de la turbina de alta presión

45

entrada al NGV de la turbina de baja presión

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Análisis del ciclo en el punto de diseño

5

salida de la turbina de baja presión

6

entrada del flujo primario al mezclador

16

entrada del flujo secundario al mezclador

63

flujo primario caliente en el mezclador

163

flujosecundario frío en el mezclador

64

flujo mezclado / entrada al postcombustor

7

salida del postcombustor / entrada a la tobera

8

garganta de la tobera / salida del motor

9

salida de la tobera (igual que 8, si la tobera es simplemente convergente)

4.3

HIPÓTESIS DE PARTIDA

El flujo es estacionario.
El flujo es unidimensional a la entrada y salida de cada componente yen cada estación
axial.
El fluido de trabajo es un gas ideal calorificamente perfecto en cada uno de los
componentes, aunque se admiten variaciones de los calores específicos y de la constante
del gas en la cámara de combustión, en el post-combustor y en el mezclador.
El fan es movido por la turbina de baja presión, la cual también suministra potencia a
los accesorios del motor, PTO...