¿Cómo ayudan los turbocompresores al rendimiento del motor a medida que aumenta la altitud de densidad?

¿Cómo mejoran los turbocompresores el rendimiento del motor en altitudes elevadas/altitudes de densidad?
¿Podría también abordar cómo este beneficio podría convertirse en una responsabilidad en altitudes de baja densidad, por ejemplo, cuando la altitud de densidad es negativa?

Vea mi pregunta relacionada y las buenas respuestas allí.
John Deakin tiene una muy buena serie de artículos en AvWeb que describen los turbocompresores de aviones: avweb.com/news/pelican/182102-1.html

Respuestas (3)

Sin duda, una simplificación excesiva: los turbocompresores esencialmente comprimen el aire que ingresa al motor (cilindros) para mantener internamente (cerca de) la presión del nivel del mar, por lo que la altitud de densidad externa no afecta el rendimiento del motor.

La "responsabilidad" en altitudes de baja densidad es que es posible sobreimpulsar el motor, lo que podría dañarlo. Consulte la pregunta relacionada para obtener una explicación más detallada y la responsabilidad de tener un turbocompresor a una altitud de baja densidad.

También vale la pena señalar que, como se mencionó en las respuestas a la otra pregunta, los motores de aspiración normal producirán una potencia mayor que la nominal en altitudes de densidad negativa. Este factor generalmente se ignora porque no es una diferencia tan sustancial como se ve con los turbocompresores, pero es la razón por la que puedo navegar en el arco amarillo al 65% de potencia en mi humilde PA28 Cherokee en invierno.
@voretaq7: ¿pero eso no tendría las mismas presiones internas que 75% o más en condiciones estándar?
@ Qantas94Heavy Sí, y aproximadamente la misma producción de energía equivalente: más aire para empujar por todas partes (en los cilindros y alrededor de la hélice).

Los turbocompresores aumentan el rendimiento disponible del motor al aumentar la cantidad de mezcla de aire y combustible que se puede quemar en los cilindros. Esto se logra comprimiendo el aire antes de mezclar el combustible.

El rendimiento de un motor de avión alternativo depende directamente de la cantidad de combustible que se puede quemar y convertir en energía térmica, que a su vez se convierte en energía cinética (movimiento). La cantidad de combustible que se puede quemar depende de cuánto aire (en realidad, el oxígeno en el aire) está disponible para quemar con el combustible. Un aumento en la altitud provoca una disminución en la densidad del aire y por lo tanto menos aire disponible para quemar con el combustible. En un motor de avión no turboalimentado (técnicamente, un motor de "aspiración normal"), la reducción del aire disponible provocará una reducción correspondiente de la potencia disponible. Un motor turboalimentado supera esta deficiencia al comprimir el aire que ingresa al motor, lo que aumenta la cantidad de combustible que se puede quemar con el aire y aumenta la cantidad de energía disponible.

El turbocompresor girará a RPM más altas en altitud, comprimiendo el aire de tal manera que la cantidad de combustible y aire que ingresa a la cámara de combustión es casi la misma que al nivel del mar. Desde el ralentí hasta la máxima potencia llevará más tiempo en altitud y es posible que no sea posible volver a arrancar correctamente un motor de este tipo a gran altura hasta que haya descendido a una altitud en la que la presión sea más favorable para arrancar el motor.

¿Cómo ayudan los turbocompresores al rendimiento del motor a medida que aumenta la altitud de densidad?
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