En la aviación comercial, parece que los motores a reacción crecen y la relación de derivación aumenta con los motores más nuevos. Aquí hay algunos ejemplos:
La relación de derivación se ha multiplicado por casi 2 en 30 años (1970 -> 2015). Entiendo la necesidad de una relación de derivación realmente alta para disminuir el consumo de combustible y aumentar el empuje. Para tener una gran relación de derivación, la parte de alta presión del motor debe ser pequeña en comparación con el tamaño total del motor.
Para diseños de dos carretes sin engranajes, las relaciones de derivación no se pueden aumentar más. Dado que el ventilador está acoplado a la turbina de baja velocidad, aumentarlo sobrecargaría la turbina. Solo si el motor funciona a una temperatura central más alta, se puede aumentar la potencia proporcionada por la turbina de baja velocidad. Esto requeriría mejores materiales (que no están disponibles) o menores tiempos entre revisiones (que son costosos).
Tenga en cuenta que los motores de la familia Rolls-Royce Trent tienen las mayores relaciones de derivación. Rolls-Royce eligió diseños de tres carretes que permiten un ajuste más fino de la velocidad de los diferentes componentes del motor.
Cuando se coloca una caja reductora entre el ventilador y la turbina , incluso un diseño de dos bobinas puede soportar un ventilador más grande, y esta solución se utilizará en la próxima generación de motores P&W . Motores más pequeños como el ALF 502 que se utiliza en el BAe 146 rsp. Avro RJ , usó esto hace ya años para instalar un ventilador en un motor de un solo carrete. Para motores más grandes, transmitir la enorme potencia en una caja de cambios compacta era demasiado desafiante hasta ahora. Solo el calor generado por la caja de cambios de un motor de clase de empuje de 200 kN que funciona con una eficiencia del 98% sería de casi 400 kW. ¡Esto debe eliminarse de alguna manera!
Sin embargo, queda otro problema. Los ventiladores más grandes necesitan góndolas más grandes, y su resistencia aumenta con el cuadrado del aumento del diámetro del ventilador. Aumentar aún más la relación de derivación de un motor de alta derivación produce rendimientos decrecientes, que tienden a ser compensados por el aumento de la resistencia de la góndola una vez que la relación de derivación crece más allá de 12 a 15. Para hacer que las relaciones de derivación sean más económicas, la laminarización activa en la góndola será necesario.
La única forma de aumentar la relación de derivación es acelerar la turbina de alta presión y evitar la degradación de la energía. Para acelerar la turbina de alta presión, necesita una presión más alta y una temperatura más alta. Un motor a reacción funciona así: Imagínese esto: el aire tiene estos valores (estos valores son totalmente arbitrarios) 1, 15, 200 (presión, temperatura, velocidad), el motor a reacción aumenta la presión en el compresor (10, 5, 10) después este el flujo pasa en la camara de combustion (10, 300, 10) con la turbina transformas temperatura y presion en velocidad (1, 20, 2000) y tomas algo de energia para hacer girar el ventilador. El ventilador aumenta la velocidad del aire.
Entonces puede aumentar la temperatura pero todas las partes son de metal, por eso los fabricantes desarrollan aleaciones específicas y usan láminas de cerámica.
El otro pensamiento que debe hacer es evitar fugas, el fabricante desarrolla un nuevo material abrasible para evitar fugas de presión. El emprendimiento tecnológico para reducir las fugas mecánicas durante la transmisión de energía al aspa del ventilador. Los nuevos perfiles de las aspas (las aspas del ventilador están retorcidas) reducen la fuga de energía por fricción y evitan la entrada de aire.
En el próximo año veremos nuevos motores con rotor abierto y ciertamente nuevos materiales resistentes a la temperatura, por lo que la relación de derivación aumentará (las predicciones son 30 o 40).
Para el rotor abierto y la relación de derivación, consulte aquí (lo siento, no tengo la fuente en inglés)
vasin1987
RoboKaren
Vikki