¿Funcionaría esto para reducir los tiempos de carrete del motor de turbina?

En esta respuesta a una pregunta sobre la reducción del tiempo de espera del motor, Peter Kämpf dijo:

Cuando se necesita más empuje/ascenso, el piloto ajusta el cabeceo y el flujo de combustible para establecer el nivel de empuje/ascenso deseado. Dado que el motor ya está funcionando a la máxima velocidad, el cambio no se retrasa por efectos de inercia.

Me parece que cambiar los motores, lo que haría que el FADEC acelerara el motor y controlara la potencia mediante el flujo de combustible, eliminaría el retraso y aumentaría la probabilidad de supervivencia durante los regímenes de vuelo críticos landing mode.critical mode

Como ejemplo, encontrar una micro-ráfaga durante el aterrizaje hará que el avión quede sin energía mientras sale volando de la ráfaga y tiene viento de cola, a menudo a baja potencia y baja altitud. Si, en esa situación, el piloto aplicara aceleración adicional aumentara el flujo de combustible y diera potencia inmediata en lugar de tener que esperar a que los motores se pusieran en marcha, parece que sería muy ventajoso.

¿He entendido bien los conceptos y, en caso afirmativo, qué inconvenientes de este sistema me pueden faltar?

Creo que Peter estaba escribiendo sobre turbohélices (y turbinas de helicópteros): los turboventiladores de derivación alta no tienen aspas de ventilador de paso variable, por lo que no pueden funcionar a RPM completas cuando producen empuje inactivo. Pero mira Turbomeca Astafan
Lo entendí, @RedGrittyBrick, me estaba aferrando a la fuel flowparte de esa declaración. No estoy seguro, sin embargo, si eso es posible en un motor de turbina.
Para que la turbina funcione a alta velocidad mientras el ventilador está inactivo, supongo que necesitará una caja de cambios de relación variable o aspas de ventilador de paso variable; consulte RR UltraFan .
@FreeMan El punto es que en un turbohélice, puede configurar el paso para que se necesite más torque, y las RPM se mantienen inyectando más combustible (compare presionar el acelerador cuesta arriba en un automóvil). No hay forma de hacer esto en los turboventiladores actuales, por lo que inyectar repentinamente combustible adicional solo hará estallar su motor.
@sanchises En realidad, para ser exactos, agregar combustible extra en un turboventilador actual hará que gire más rápido (lo que puede explotarlo, pero solo si va demasiado rápido)...
FreeMan, una falacia en su pregunta es que los aviones a reacción tienen configuraciones de baja potencia durante el aterrizaje. De hecho, están diseñados para tener una configuración de potencia relativamente alta durante el aterrizaje, en parte para que se "enrollen" y el tiempo de respuesta para agregar potencia adicional no sea tan alto.

Respuestas (1)

Respuesta corta: no , nada de lo que describe es posible con los motores a reacción actuales. Necesitas más combustible porque el ángulo de ataque de tu hélice aumenta, no al revés.

Primero entremos en algunos detalles (simplificados) de cómo funciona el turbohélice. Un turbopropulsor es básicamente un motor de turbina de gas con una hélice atascada en el eje. La hélice es la parte que convierte el par y las rpm del eje del motor en un empuje hacia adelante. La cantidad de fuerza hacia adelante está determinada por las RPM y el paso de las palas. Esto significa que, aunque esté a altas revoluciones, puede 'arrastrar' su hélice para que no produzca ningún empuje hacia adelante (palas planas). A las mismas RPM, puede simplemente colocar las palas para que produzcan mucho empuje. Por supuesto, esto tiene el costo de una mayor resistencia, por lo que el motor tiene que "trabajar más" para mantener las RPM. Esto, a su vez, se logra inyectando más combustible.

Ahora, a un turborreactor. Para un turborreactor, lo que produce empuje son los gases de escape que retroceden muy rápido . Esto se consigue quemando combustible para que el gas se caliente y se expanda, de forma que quiera salir de allí lo más rápido posible. Para ello, un motor a reacción necesita mucho aire . Succiona este aire mediante una serie de compresores en la parte delantera del motor. Luego, se inyecta algo de combustible, y luego hay algunas turbinas que aseguran que los compresores puedan funcionar, y luego hay una boquilla que convierte la energía sobrante en velocidad de gas hacia atrás. Ahora, queremos aumentar el empuje. Esto significa que el gas tiene que salir más rápido por la parte trasera. Dado que la boquilla generalmente es fija, esto significa que solo tiene que obtener másaire por la parte de atrás (al igual que una manguera de jardín con el grifo medio abierto o completamente abierto). Esto significa que tendremos que aspirar un poco más de aire por la parte delantera, quemar un poco más de combustible para asegurarnos de que el motor siga girando y que salga más aire por la parte trasera.

Simplemente aumentar el flujo de combustible no funciona. Los motores a reacción funcionan 'pobres' (más aire del necesario), y el combustible adicional que inyecta repentinamente se quemará con todo el exceso de aire, lo que podría hacer estallar su motor. Si su motor no explota, le queda muy poco aire para quemar todo el combustible, y obtendrá muchas cosas desagradables como hollín, monóxido de carbono y combustible sin quemar saliendo de su escape. Esto significa que simplemente inyecta un poco de combustible adicional, espera a que los motores se 'carguen' para que aspiren más aire, y así aumentan gradualmente las RPM del motor y, en consecuencia, la velocidad del gas.

Quedan dos cosas: ¿por qué usar boquillas fijas? Esto se debe a que la física dicta que, para que los motores sean eficientes, la velocidad de escape debe ser lo más alta posible; en la práctica, la velocidad de escape será lo más cercana posible a la velocidad del sonido en los gases de combustión calientes. El uso de una boquilla variable significaría que su motor nunca funciona de manera eficiente a la mitad de su potencia. Además, agrega complejidad, peso y, por lo tanto, cuesta más.

Otra cosa: hablé de turborreactores, no de turboventiladores. En teoría, uno podría tener un paso de pala variable en un motor a reacción. Sin embargo, recuerde que el ventilador no es solo para empujar (aunque los motores de derivación alta generalmente son más eficientes), sino también para asegurarse de que ingrese suficiente aire a los compresores; 'emplumarlos' significaría que su motor podría no recibir suficiente aire. Sin embargo, su motor necesitaría mucho aire, porque necesita operar muy pobremente para asegurarse de que pueda manejar el flujo de combustible adicional cuando aumente el paso de las palas. Además, un paso variable en todas las palas supondría una ingeniería muy compleja, lo que haría que el motor fuera mucho más pesado.

Para resumir: uno podría diseñar motores a reacción con paso variable, pero la pared de texto de arriba es solo el comienzo de por qué es una pesadilla de ingeniería. Sin paso variable de palas ni boquillas.

muy buena respuesta! ¿Creería (dada una boquilla variable) que un dispositivo de poscombustión haría el trabajo?
@ rul30 Sí, daría un impulso de potencia instantáneo (en los aviones de combate, se usan con fines TOGA). Hay algunos... cómo llamarlo, problemas prácticos con la instalación de motores que escupen llamas en un avión de pasajeros. Digamos que a los pasajeros en la parte de atrás no les gustará estar sordos y un poco crujientes debido a un fuego de 10 pies de largo directamente del infierno.