¿Por qué un volumen mayor de aire que se mueve más lento es un medio de propulsión más eficiente que un volumen más pequeño de aire que se mueve más rápido? (Esto es cierto hasta una velocidad dada, obviamente, ya que los aviones supersónicos usan motores BPR más bajos).
Porque una masa de reacción más grande con una velocidad más baja lleva menos energía para el mismo impulso.
Para producir empuje , el motor aplica fuerza a los gases de escape y al aire. Esta fuerza acelera el aire. Para producir empuje , el motor tiene que impartir impulso por unidad de tiempo en el aire. El momento es proporcional a la masa y de primer orden a la velocidad. donde es la masa de los gases (masa de reacción) afectados por el motor por unidad de tiempo y es la velocidad de esos gases.
Sin embargo, los gases también quitan algo de energía cinética. La energía cinética también es proporcional a la masa, pero también al segundo orden de la velocidad. .
Esta energía tiene que ser proporcionada por el motor. Dado que el combustible solo puede proporcionar cierta cantidad de energía (su poder calorífico) por unidad de masa, un motor que necesita menos energía necesita menos combustible. Y eso se consigue moviendo más aire. Lo que significa una relación de derivación más alta para el jet y una hélice más grande para los motores con hélices.
Tenga en cuenta que esto no significa que el motor de derivación alta sea más eficiente a baja velocidad que a alta velocidad. Porque no lo es. Todos los motores a reacción son más eficientes a alta velocidad. Esto se debe a que la potencia que produce el motor es . Entonces, a alta velocidad, la mayor parte de la potencia de salida es el trabajo útil que mueve la aeronave.
Sin embargo, en el motor de derivación alta, la salida de potencia máxima del ventilador es limitada (similar a la hélice), por lo que, en comparación con un turborreactor, la diferencia de eficiencia es mayor a baja velocidad.
verde grisáceo finito