¿Por qué los primeros aviones de pasajeros no usaban turboventiladores?

Los turboventiladores de producción simplemente no estaban disponibles. Una vez que salieron al mercado y se fabricaron en masa, los aviones de pasajeros se pasaron a ellos.

Si bien los turbohélices existían en ese momento, eran (y son) un motor de turbina que impulsaba una hélice en lugar de un motor de pistón, una combinación sencilla de dos tecnologías. Los motores turborreactores eran máquinas bastante complejas para la época por sí mismos.

Un turboventilador consiste en un ventilador de gran diámetro, de diseño similar a un compresor axial, que es más difícil de construir que los compresores centrífugos más simples utilizados en los primeros jets y la mayoría de los turbohélices. Gira a más rpm que un propulsor y debe construirse y equilibrarse según las tolerancias del motor a reacción, con las puntas del ventilador muy cerca de la carcasa, pero sin tocarla del todo.

El ventilador también debe ser impulsado por un núcleo al que le quede suficiente potencia neta para producir tanto empuje como par, y hacerlo a rpm lo suficientemente bajas como para mantener el ventilador (en su mayoría) subsónico. Esta combinación solo brinda ganancias de eficiencia considerables con un núcleo de dos carretes, utilizando un eje de baja velocidad para igualar las rpm óptimas del ventilador, instalado dentro de un eje hueco de alta velocidad que impulsa el compresor (a menos que se use un ventilador de popa). Un motor de dos carretes con sus sellos adicionales es un motor mucho más complejo que un turborreactor de un solo carrete o un turbohélice de flujo centrífugo.

Todo esto se hizo y los turboventiladores se convirtieron rápidamente en la norma, pero tomó algunos años desarrollarlos y aumentar la producción.

¿No se dieron cuenta completamente de los beneficios potenciales en ese momento/pensaron que no funcionarían bien?

Los turboventiladores y los turbohélices ya se estudiaron en Gran Bretaña y Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, pero en ese momento aún no eran técnicamente posibles. Su beneficio fue claro, a pesar de que el menor ruido de los turboventiladores fue una consideración menor de lo que es ahora.

¿O simplemente era muy difícil construir un jet con un exceso de energía de turbina útil (para impulsar el ventilador) en ese momento?

Sí, esa fue la razón de los primeros chorros. Las relaciones de presión de los primeros motores a reacción no permitían agregar un ventilador, y también se consideró que la complejidad adicional de un segundo carrete no era económica.

Sin embargo, la próxima generación de aviones podría haber apoyado a un fanático, pero no lo hizo porque se habían desarrollado para aviones de combate. Aquí el objetivo era volar lo más rápido posible, y eso necesita áreas frontales bajas y altas velocidades de salida. Ambos habrían sufrido si se hubiera agregado un ventilador. El uso civil de motores a reacción se restringió inicialmente al Comet , que enterró sus motores en las alas y no podía acomodar un ventilador. Lo mismo para los V-bombarderos . Solo los bombarderos de Boeing podrían haberse beneficiado de los turboventiladores, pero el reabastecimiento de combustible aéreo hizo que la baja eficiencia del motor fuera menos obvia. Tenga en cuenta que el Pratt & Whitney J-57 , que fue uno de los primeros motores de dos bobinas, fue un turborreactor puro durante los primeros ocho años de su vida.

Solo cuando el volumen de mercado de los aviones de transporte a reacción creció a un tamaño suficiente a fines de los años cincuenta, las empresas de motores comenzaron a agregar etapas de ventilador a sus motores existentes. El primero fue el RR Conway , que se había desarrollado para los bombarderos en V y tenía una relación de derivación de solo 0,25 debido a las restricciones de diámetro de los diseños existentes. El turborreactor J-57 se desarrolló aún más hasta convertirse en el turboventilador JT-3D en 1958, cuando el alcance de los primeros Boeing 707 y DC-8 propulsados ​​por turborreactor resultó ser marginal para los vuelos transatlánticos.

Sin embargo, los primeros aviones de pasajeros utilizaron primero turborreactores y luego solo turboventiladores de derivación muy baja, a pesar de la existencia de turbopropulsores.

Había turbohélices civiles para vuelos de corto alcance, pero la ventaja de la velocidad de los jets significaba que todos los nuevos tipos desarrollados para más que vuelos regionales tenían que ser jets para ser competitivos. Tenga en cuenta que el último en el trío de Boeing 707, Douglas DC-8 y Convair 880 utilizó un diámetro de fuselaje más pequeño y cuatro motores Starfighter para obtener una ventaja de velocidad sobre los otros dos.

Porque, cuando aparecieron los primeros aviones de pasajeros, no había turboventiladores disponibles para impulsarlos. El primer avión de pasajeros, el de Havilland Comet 1 , voló por primera vez en julio de 1949; el primer turboventilador, el Rolls-Royce Conway RCo.5 , no estuvo disponible en una versión lista para producción hasta agosto de 1955 (aunque resultó que la primera versión del Conway para propulsar un avión de pasajeros fue en realidad el RCo.10 , que fue rápidamente reemplazado por el RCo.12).