Pregunto con respecto a la fórmula de empuje, que incluye el cambio de impulso, así como la diferencia de presión entre la entrada y la salida del motor para calcular el empuje generado; esto implica que el cambio de impulso y la diferencia de presión son claramente dos (2) fenómenos diferentes.
Pero en las cascadas de palas de turbinas de reacción, podemos observar una distribución de presión similar a la del ala de un avión, que produce sustentación que hace que la turbina gire, y un componente de carga que actúa sobre los cojinetes de la turbina. Además, se ve que el cambio de impulso de entrada y salida hace que la turbina gire. Esperaría que la rotación de una turbina pueda explicarse con cualquiera de las explicaciones, pero no con ambas a la vez, ya que la distribución de la presión sobre el perfil del álabe es consecuencia de la desviación del aire por el álabe, lo que también provoca el cambio en el momento del flujo. saliendo de la turbina. Entonces, la fuerza que actúa sobre el álabe de una turbina se puede calcular calculando el cambio de momento o calculando la diferencia de presión, pero no como una suma de ambos.
Ahora, volviendo al caso del motor, por supuesto, no hay una diferencia de presión verticalmente al eje de un motor, así que no hay fuerza en esta dirección. Pero la diferencia de presión en la línea del eje es una consecuencia directa de la aceleración del flujo (cambio de momento) a través del motor:
Entonces, ¿por qué la diferencia de presión y el cambio de momento se suman para obtener empuje?
Es el descubrimiento característico del Sr. Bernouilli: la presión total es la presión dinámica (cambio de momento) más la presión estática. Tanto la presión estática como la dinámica son el resultado del impacto de las moléculas de aire sobre el ala o el álabe de la turbina, que actúa como superficie de sustentación. La principal distinción entre los dos es que la presión estática es el resultado de vectores de velocidad aleatorios con un promedio de cero, mientras que la presión dinámica tiene una velocidad molecular promedio diferente de cero.
La ley de Bernouilli también se puede escribir como
Con la masa de aire que impacta la superficie de sustentación por segundo, y su velocidad. Dado que esa no es una forma conveniente de hacer cálculos con respecto a las estructuras de las aeronaves, generalmente lo vemos en un formato que usa la densidad del aire y el área del ala.
Hay una analogía con la energía potencial y cinética. Ambas son formas de energía, y una forma puede intercambiarse libremente por otra. Un objeto que cae se transforma en , pero la energía total permanece constante en cualquier momento.
Lo mismo ocurre con la presión, que en realidad es una medida de la energía de las moléculas de aire. Un motor a reacción agrega energía a las moléculas de aire que lo atraviesan. Un álabe de turbina puede ser accionado por la presión dinámica o por la diferencia de presión estática antes y detrás del álabe; existen diferentes diseños de álabes según la proporción de estática e impulso. La forma de escape del motor puede dejar el aire que sale con una presión estática más alta que el aire circundante, o expandir la presión estática más alta completamente a presión dinámica.
La presión estática y el cambio de impulso se suman porque son dos formas de exactamente la misma entidad: la energía añadida a la corriente de aire.
Guha.Gubin
Koyovis