¿Pueden los estatorreactores alcanzar mayores eficiencias térmicas que las turbinas de gas?

Dado que un estatorreactor no está limitado por la temperatura de entrada de la turbina como lo está una turbina de gas, me parece que debería poder lograr una mayor eficiencia térmica, dado que está operando a una velocidad que resulta en una relación de compresión comparable. ¿Es esto cierto?

El problema es que la boquilla es menos eficiente que una combinación de turbina y ventilador, por lo que el turboventilador es más eficiente que el turborreactor y el postquemador no es muy eficiente en absoluto. El juego ya está perdido cuando está lanzando corriente caliente directamente para generar empuje, a menos que esté a gran altura donde el aire es demasiado delgado para ser impulsado de manera eficiente por un ventilador.
@ user3528438 Está hablando de eficiencia de propulsión, que no es lo mismo que eficiencia térmica.
Para decirlo de otra manera, la temperatura de escape es demasiado alta para que el estatorreactor sea muy eficiente.
@ user3528438 No veo por qué el estatorreactor tendría una temperatura de escape más alta si funciona con la misma o mayor relación de presión que la turbina de gas.
@PeterS El producto de la combustión en una turbina se enfría al realizar trabajo en las palas de la turbina (trabajo que comprime el aire de combustión entrante o impulsa directamente el aire de empuje a través del ventilador), por lo que se enfría antes de ingresar al tubo de escape, incluso si la temperatura de combustión es la misma. mismo. Aumentar la temperatura de combustión en el estatorreactor empeora esto y no hay suficiente presión diferencial para compensar la diferencia con el diseño de la boquilla.
@PeterS Además, está operando con una suposición falsa: los estatorreactores no funcionan y no pueden operar con una relación de presión similar a las turbinas de compresores de etapas múltiples. Su eficiencia alcanza su máximo con una compresión más baja: Aviation.stackexchange.com/questions/72895/…

Respuestas (1)

A pesar de la condición de Carnot, es cuestionable si un ramjet realmente opera a una temperatura de "extremo caliente" más alta que un turborreactor, así como si un porcentaje comparable de energía térmica en la corriente de escape se convierte en energía cinética.

Además, el hecho de que no haya turbina no significa que no haya nada en la parte caliente del motor que pueda derretirse: las paredes de la cámara de combustión están hechas de material real, al igual que el soporte de llama, y ​​debido al costo de los metales exóticos, es probable que no lo sean. No es tan resistente al calor como los álabes de turbina de primera etapa. Incluso un ramjet muy simple y de baja potencia (ver YouTube) puede operar a una temperatura que hace que la sección caliente brille por el calor; uno capaz de propulsar un avión de alta velocidad presumiblemente se calentará aún más, lo que requerirá compensaciones en la eficiencia para evitar daños térmicos.

Sé que los motores de cohetes funcionan sustancialmente más calientes que las turbinas de gas mediante el uso de enfriamiento regenerativo y de película de la cámara de combustión y la boquilla. El número que estoy encontrando es 3500 K para cohetes en comparación con una temperatura de entrada de aproximadamente 2000 K para turbinas de gas de vanguardia. ¿Hay alguna razón por la que un estatorreactor no pueda funcionar tan caliente también?
Los cohetes usan flujos másicos de combustible y oxidante mucho más altos que los estatorreactores, que solo tienen flujo de combustible para aplicar. Además, si mide correctamente la eficiencia por "trabajo realizado" frente a "energía de combustible consumida", el enfriamiento de la película con combustible reduce directamente la eficiencia al consumir combustible sin realizar trabajo adicional. El enfriamiento regenerativo con queroseno tiene límites, que definen en gran medida la diferencia entre Jet-A/JP-4 y RP-1. Versión corta, si está regenerando el enfriamiento con queroseno, será mejor que use RP-1, especialmente porque se espera que un estatorreactor funcione mucho más tiempo que un motor de cohete.
¿Pueden los estatorreactores alcanzar mayores eficiencias térmicas que las turbinas de gas?
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