¿Cuál es la temperatura del aire que sale de la cámara de combustión de un CFM56-5C?

Respuesta rápida : en el punto de diseño considerado, que se supone que son las condiciones de despegue, una cámara de combustión CFM56-5C eleva la temperatura del gas a 1360 °C (la participación del compresor en este aumento es de aproximadamente 600 °C).

Este es un valor común que se encuentra en los motores de turbina modernos, un equilibrio entre la reducción del consumo de combustible y las capacidades del material de la turbina (súper aleación de níquel, más sobre esto aquí y aquí ).

La temperatura de entrada de la turbina (TET) varía con el empuje. La TET de despegue es máxima y la TET de ascenso es de unos 100 °C menos. El TET de despegue no se puede permitir durante mucho tiempo, debido a los daños que sufrirían las paletas y álabes de guía de la turbina de alta presión.

A continuación se presentan algunos detalles sobre los principios de los motores de turbina.

Números de estación

En la ingeniería de turbinas, para facilitar la descripción y la comparación, los pasos del ciclo Brayton se identifican con un número de estación .

^{( Fuente )}

Se definen estaciones adicionales para reflejar necesidades específicas (por ejemplo, para el flujo frío de un turboventilador). El estándar completo se conoce como ARP 755 , consulte esta descripción antigua pero gratuita .

La salida de la cámara de combustión (que también es el borde de ataque del álabe guía de la boquilla de la turbina) es la estación 4. En esta nomenclatura, Tn es la temperatura en la estación n , Pn la presión, etc. Como ejemplo, el sensor que se ve en la entrada del ventilador de muchos motores turbofan se conoce comúnmente como sensor T12 o P12T12 .

Temperatura y entropía del gas

El empuje que puede producir el motor depende de la temperatura de entrada a la turbina (estación 4), que está limitada por los materiales.

Hay dos medios para elevar la temperatura. El compresor eleva la temperatura aumentando la presión del aire, la cámara de combustión la eleva mediante la combustión del combustible a (idealmente) una presión constante. Este último aumenta la entropía debido a la ruptura de las cadenas de hidrocarburos.

Esto es visible en el llamado diagrama de temperatura-entropía (Ts) , por ejemplo, este para el CFM56-7B:

^{Diagrama CFM56-7B Ts. Fuente}

Podemos ver el trabajo del compresor entre las estaciones 0 y 3 (sin cambios en la entropía en un ciclo perfecto) y el (idealmente) aumento isobárico de temperatura y entropía entre 3 y 4 a medida que la energía potencial química del combustible calienta el aire.

El área bajo la curva es representativa, junto con el caudal másico, del trabajo neto del motor (energía producida por la turbina menos energía consumida por el compresor), de ahí su eficiencia. El área depende de dos factores principales:

• Cuánta presión (y temperatura) eleva el compresor.
• Cuánta entropía (y temperatura) agrega la cámara de combustión.

El objetivo es lograr la temperatura de turbina deseada con la mayor eficiencia. Al aumentar la relación de presión del compresor (la altura del segmento vertical izquierdo), la cámara de combustión (segmento horizontal) debe agregar menos entropía. Esto significa menos combustible.

Hay un valor PR específico, alrededor de 30-35, para el cual el área bajo la curva Ts es máxima. De hecho, este valor es el objetivo del diseñador del motor. Mirando el diagrama anterior (líneas oblicuas en kPa), podemos ver que el PR utilizado es de alrededor de 30.

CFM56-5C

Se utilizaron cuatro CFM56-5C para impulsar el A340 más pequeño . Se ha detenido la fabricación del A340, ya que los 4 motores ya no son una buena opción en la era de los altos precios del combustible.

De hecho, su pregunta se reduce a: ¿Qué es T4 para el CFM56-5C?

De este documento (en francés):

• Pour une approche analytique de la dynamique du vol

que es una tesis de Elodie Roux, esta tabla en la página 198:

nos dice que la temperatura T4 es 1633 K, es decir 1360 °C.