¿Cuáles son los valores de rpm típicos de las turbinas aeronáuticas?

En primer lugar: no hay una sola velocidad en muchos motores de aviones. Los grandes motores de hélice tienen una caja de cambios reductora, por lo que la hélice funciona a una velocidad más baja que el motor principal, y las turbinas de bobinas múltiples tienen una sección interna de alta presión con velocidades de rotación más altas que las partes externas de baja presión tanto del compresor como del compresor. la turbina Tomemos como ejemplo el turbopropulsor Progress D-27 : tiene tres bobinas y un engranaje reductor, por lo que sus componentes funcionan a cuatro velocidades diferentes.

Generalmente: cuanto mayor es el diámetro, menor es la velocidad típica. Las aspas del ventilador y la hélice deben funcionar a una presión dinámica alta, pero aún a velocidades subsónicas para evitar las mayores pérdidas que implica el flujo supersónico. Dado que la punta será la parte con la velocidad más alta y las hélices tienen diámetros más grandes que los ventiladores, las hélices funcionan a velocidades más bajas. Además, su mayor diámetro hace que las hélices sean más eficientes . Cuanta más masa de aire esté involucrada en la creación de empuje, mayor será la eficiencia de propulsión. Las hélices de los aviones eléctricos o de propulsión humana que vuelan lentamente funcionan a solo cientos de RPM, muy por debajo de las velocidades en las que sus puntas se acercarían a Mach 1, para convertir la mayor cantidad posible de energía limitada en empuje.

Si la velocidad de flujo lo permite, las partes centrales del motor funcionan a las RPM más altas posibles, porque cuanto más rápido funcione una turbina o un motor de pistón, más potencia producirá para un tamaño determinado. Por lo tanto, los motores centrales del mismo tamaño funcionan a la misma velocidad, independientemente de su tipo, sus relaciones de derivación o su uso. Solo las turbinas de gas estacionarias para la generación de energía pueden funcionar un poco más lento que sus hermanos montados en aviones para prolongar su vida útil.

El compresor de alta presión y las turbinas del motor de un avión comercial funcionarán a más de diez mil RPM, mientras que la hélice de un motor turbohélice grande funcionará a unas 1700 a 2200 RPM, y en el caso del NK-12 del Tu-95, el las hélices funcionan a sólo 750 RPM . Tanto el ventilador como la hélice están accionados por turbinas de baja presión separadas. El ventilador y el compresor de baja presión del motor de un gran avión de línea funcionan entre 2500 y 4000 RPM, y la turbina del PT-6 , un motor turbohélice clásico, a 30 000 RPM. Dado que la potencia es par multiplicado por RPM, un eje que funcione más rápido será más liviano que uno que funcione a baja velocidad, por lo que la velocidad solo se reduce directamente en el soporte de la hélice.

La velocidad óptima de un ventilador está entre la del compresor y la hélice e idealmente también necesitaría una caja de cambios , pero aquí la potencia transmitida es tan alta que una caja de cambios compacta será difícil de diseñar. Incluso si funciona con una eficiencia del 98%, producirá calor residual del orden de varios cientos de kilovatios en el caso de un motor de avión grande. Algunos motores pequeños con una sola turbina ya utilizan cajas de cambios (por ejemplo, el Lycoming ALF507 ), y ahora la próxima generación de motores de ventilador eficientes también está introduciendo cajas de cambios. Pero hasta ahora, la mayoría de los diseños de motores han preferido hacer funcionar el ventilador más rápido de lo que sería ideal. Tenga en cuenta que la velocidad máxima de un ventilador moderno sin engranajes ya está muy por encima de Mach 1.