Motor de llama
Los motores a reacción en la segunda mitad del siglo XX abrieron nuevas posibilidades en aviación: Vuelos a velocidades que exceden la velocidad del sonido, la creación de aviones con alta capacidad de carga, y también hicieron posible viajes masivos a largas distancias. Un motor turborreactor es considerado uno de los mecanismos más importantes del siglo pasado, a pesar del simple principio de funcionamiento.
LA HISTORIA
El primer avión de Wright Brothers, separado independientemente de la Tierra en el año 1903, estaba equipado con un motor de combustión interna de pistón. Y durante cuarenta años, este tipo de motor siguió siendo el avión principal. Pero durante la Segunda Guerra Mundial, quedó claro que los aviones de pistón tradicionales se acercaban a su límite tecnológico, tanto en potencia como en velocidad. Una alternativa era el motor a reacción.
Konstantin Tsiolkovsky llevó a la práctica la idea de utilizar la propulsión a chorro para superar la gravedad. De vuelta en 1903, cuando los hermanos Wright lanzaron su primer avión, el científico ruso Flyer-1, publicó el trabajo Exploración de los espacios mundiales con instrumentos de jet, en el que desarrolló los fundamentos de la teoría de la propulsión a chorro. Publicado en el artículo "Revisión científica", aprobó su reputación como soñador y no fue tomado en serio. Tsiolkovsky tomó años de trabajo y un cambio en el sistema político para probar su caso.
Aviones a reacción Su-11 con motores TR-1 desarrollados por Cradle Design Bureau
Sin embargo, el lugar de nacimiento de un turborreactor en serie estaba destinado a convertirse en un país completamente diferente: Alemania. Crear un motor de turborreactor a finales de 1930-x fue un tipo de afición de las empresas alemanas. En esta área, se notaron casi todas las marcas actualmente conocidas: Heinkel, BMW, Daimler-Benz e incluso Porsche. Los laureles principales fueron para Junkers y su primer motor turborreactor en serie, 109-004, instalado en el primer avión turborreactor del mundo, Me 262.
A pesar del lanzamiento increíblemente exitoso en aviones a reacción de la primera generación, las decisiones alemanas no recibieron un mayor desarrollo en ninguna parte del mundo, incluida la Unión Soviética.
En la URSS, el legendario diseñador de aviones Arkhip Lyulka trató con éxito el desarrollo de motores turborreactores. En abril de 1940, patentó su propio esquema de un motor turborreactor de doble circuito, que luego recibió el reconocimiento mundial. Arkhip Lyulka no encontró el apoyo de los líderes del país. Con el comienzo de la guerra, generalmente se le ofreció cambiar a tanque motores Y solo cuando los alemanes aparecieron aviones con motores turborreactores, Lyulka recibió la orden urgente de reanudar el trabajo en el motor turborreactor nacional TR-1.
Ya en febrero, el 1947 del motor pasó las primeras pruebas, y el 28 de mayo realizó su primer vuelo en un avión a reacción Su-11 con los primeros motores domésticos TR-1, desarrollado por la Agencia de Diseño de AM. The cunas, ahora una rama del software de construcción de motores Ufa, parte de United Engine Corporation (UEC).
Principio de trabajo
Un motor turborreactor (TRD) funciona según el principio de un motor térmico convencional. Sin entrar en las leyes de la termodinámica, un motor térmico puede definirse como una máquina para convertir energía en trabajo mecánico. Esta energía tiene el llamado fluido de trabajo: se utiliza dentro del gas o el vapor del automóvil. Con la compresión en la máquina, el cuerpo de trabajo recibe energía, y con su posterior expansión tenemos un trabajo mecánico útil.
Al mismo tiempo, está claro que el trabajo empleado en comprimir un gas siempre debe ser menor que el trabajo que el gas puede realizar durante la expansión. De lo contrario no habrá "productos" útiles. Por lo tanto, el gas también debe calentarse antes de la expansión o durante él, y debe enfriarse antes de la compresión. Como resultado, debido al precalentamiento, la energía de expansión aumentará significativamente y aparecerá su excedente, que se puede utilizar para obtener el trabajo mecánico que necesitamos. Ese es en realidad todo el principio del turborreactor.
Por lo tanto, cualquier motor térmico debe tener un dispositivo de compresión, un calentador, un dispositivo de expansión y enfriamiento. Todo esto se encuentra en TRD, respectivamente: compresor, cámara de combustión, turbina y la atmósfera actúa como un refrigerador.
El medio de trabajo es el aire, entra al compresor y se comprime allí. En el compresor de un eje giratorio, los discos de metal están fijos, a lo largo de las coronas, en los cuales se colocan las llamadas "cuchillas de trabajo". Ellos "capturan" el aire exterior, arrojándolo al motor.
Luego, el aire ingresa a la cámara de combustión, donde se calienta y se mezcla con los productos de combustión (queroseno). La cámara de combustión rodea el rotor del motor después del compresor con un anillo sólido, o en forma de tubos separados, que se denominan tubos de llama. El queroseno de aviación se alimenta en los tubos de la llama a través de boquillas especiales.
Desde la cámara de combustión, el fluido de trabajo calentado entra en la turbina. Parece un compresor, pero funciona, por así decirlo, en la dirección opuesta. Hace girar gas caliente siguiendo el mismo principio que la hélice de juguete del niño del aire. La turbina tiene unos pocos pasos, generalmente de uno a tres o cuatro. Este es el nodo más cargado en el motor. El motor de turborreactor tiene una velocidad de rotación muy grande, hasta 30 miles de revoluciones por minuto. La antorcha de la cámara de combustión alcanza temperaturas de 1100 a 1500 grados Celsius. El aire aquí se expande, pone en movimiento la turbina y le da algo de su energía.
Después de la turbina: una boquilla de chorro, donde el fluido de trabajo se acelera y expira a una velocidad mayor que la velocidad del flujo que se aproxima, lo que crea un empuje del chorro.
GENERACIONES DE MOTORES TURBOJET
A pesar de que, en principio, no existe una clasificación exacta de generaciones de motores turborreactores, en términos generales es posible describir los tipos principales en varias etapas del desarrollo del motor.
Los motores de primera generación incluyen motores alemanes y británicos de la Segunda Guerra Mundial, así como el soviético VK-1, que se instaló en el famoso caza MIG-15 y en los aviones IL-28 y TU-14.
Luchador MIG-15
Los motores turbofan de segunda generación son notables por la posible presencia de un compresor axial, un dispositivo de poscombustión y una entrada de aire ajustable. Entre los ejemplos soviéticos está el motor P-11F2C-300 para el avión MiG-21.
Los motores de tercera generación se caracterizan por un mayor grado de compresión, que se logró mediante un aumento en las etapas del compresor y la turbina, y la aparición de un bypass. Técnicamente, estos son los motores más complejos.
La aparición de nuevos materiales, que aumentan significativamente las temperaturas de operación, ha llevado a la creación de motores de cuarta generación. Entre tales motores se encuentra el AL-31 doméstico desarrollado por la UEC para el caza Su-27.
Hoy en día, la empresa UDC UDC comienza la producción de motores de aviones de quinta generación. Las nuevas unidades se instalarán en el caza T-50 (PAK FA), que reemplaza al Su-27. El nuevo motor en el T-50 con mayor potencia hará que la aeronave sea aún más maniobrable y, lo que es más importante, abrirá una nueva era en la industria aeronáutica nacional.
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