Específicamente, estoy buscando qué áreas de la ciencia deberían haberse desarrollado para que el proceso de fabricación de los motores a reacción fuera común para las grandes empresas manufactureras.
Por contexto, mi mundo es relativamente de baja tecnología con puntos dispersos de industrialización ("alta tecnología"). El tipo de industrialización está totalmente determinado por los niveles necesarios para la fabricación de motores a reacción (turboventiladores, turborreactores, motores de combustión que respiran aire, etc.).
Conocer este pequeño detalle me ayudará mucho en mi proceso de creación de mundos.
La historia de la turbina de vapor tiene 2000 años si consideramos el Eolipila de Garza.
https://en.wikipedia.org/wiki/Eolípila
¿Qué se necesita para los motores de turbina en el sentido moderno?
Metalurgia: para que los motores sean más potentes, los componentes deben soportar altas temperaturas y tensiones.
Engranajes: los motores de turbina quieren girar muy rápido, demasiado rápido para conectarse directamente a una hélice.
Tecnología de máquinas: los componentes y engranajes de turbinas necesitan un alto nivel de precisión de fabricación.
Combustible: para una turbina que respira aire, necesitará un combustible líquido como el queroseno.
Entonces, ¿a qué nivel de la historia humana fue esto posible? La turbina de vapor moderna fue patentada en 1894. Los alemanes y los británicos tenían motores de turbina de aire para aviones en 1937.
Si está buscando un motor a reacción muy simple pero útil (por lo tanto, no Aeolipile), entonces busque pulsorreactores sin válvulas . Son bastante ruidosos, tienen una vida útil corta y son bastante ineficientes (alrededor de 700 s contra 3000 s para un buen turboventilador) pero son extremadamente fáciles de hacer: puede hacer uno en el garaje ( o en este sitio ) como condiciones si tiene algunas láminas de acero Bessemer y soldadura, tal vez puedas hacer uno simplemente forjando hierro forjado a mano (nadie probó este pero creo que podría funcionar).
Pueden funcionar en cualquier cosa que funcione (incluso se ha probado el polvo de carbón ). El concepto erróneo común sobre los pulsorreactores es que no funcionan en reposo; lo hacen, pero el despegue solo en pulsorreactores sería muy ineficiente.
Para más detalles, recomiendo encarecidamente «La guía entusiasta de los motores de chorro de pulso» de Simpson Bruce.
En cuanto a los motores a reacción, en realidad hubo una multitud de inventos que debían ocurrir para superar:
Los motores propulsados por hélice eran bien conocidos durante el período anterior a la Primera Guerra Mundial, pero sus limitaciones eran bien conocidas en términos de potencia y, por lo tanto, de altitud y velocidad. Irónicamente, antes y en la primera parte de la Segunda Guerra Mundial, los problemas anteriores fueron resueltos por investigadores alemanes y aliados, de modo que los primeros motores a reacción estables pudieron entrar en producción justo antes del final de la guerra.
Sin embargo, estos primeros modelos durante la guerra todavía estaban experimentando con turboventiladores, con nuevas formas de combustible líquido y nuevas técnicas metalúrgicas. La seguridad era un tema importante, con fallas en los motores a reacción bastante comunes. También en este momento tenían un alcance muy limitado.
Llevaría décadas refinar todo lo anterior para dar confianza no solo a los militares, sino también a los operadores comerciales, para permitir la producción en masa.
Tenga en cuenta que el motor es solo una parte de la ecuación necesaria para el vuelo. Por ejemplo, en la Guerra de Corea, se descubrió que los aviones de los EE. UU. estaban siendo derribados la mayor parte del tiempo debido a que no tenían las alas en flecha, mientras que sus contrapartes MIG sí (por razones fortuitas). El combustible y la autonomía también fueron un problema importante hasta que se inventaron los turboventiladores Bypass más eficientes y se perfeccionaron los estudios de aerodinámica. El estrés y la fatiga del metal para múltiples vuelos (incluso cosas como el peligroso descubrimiento de las ventanas cuadradas) evolucionaron la forma de la aeronave e incluso el mantenimiento; es por eso que ahora ve muchos motores de cápsula montados debajo de las alas, ya que puede acceder a ellos para mantener ellos, mientras que los tri-jets y las cápsulas traseras eran más difíciles de mantener porque estaban más arriba.
El diseño de aeronaves comerciales es fascinante: evolucionan a través de miles de pequeñas mejoras a lo largo del tiempo para formar lo que son ahora.
Se puede hacer un pulsorreactor con tecnología muy limitada.
Realmente: el trabajo del bronce y la destilación del alcohol serían suficientes para un modelo de trabajo mínimo. ¡Mira con qué facilidad Colin Furze golpea a uno!
Pero usted está interesado en las turbinas de chorro , ¿verdad? ¿El tipo giratorio?
Su requisito principal es la metalurgia y el mecanizado preciso para las palas de la turbina, y lo mismo para los cojinetes. Debe poder fabricar un álabe de turbina que tenga una forma muy exacta, que pueda soportar un giro de altas RPM mientras se somete a temperaturas de al menos 850C, preferiblemente hasta 1400C+. Y esta temperatura es impartida por la combustión que ocurre directamente al lado de las palas de la turbina.
Toda la fuerza de esta turbina giratoria debe girar alrededor de un eje, lo que por supuesto significa cojinetes. Cojinetes que pueden soportar temperaturas y vibraciones significativas.
Y tanto las palas de la turbina como los rodamientos no deben fallar nunca . Un cojinete defectuoso o un álabe de turbina en un motor turboventilador es una falla catastrófica que, como mínimo, detiene el motor y probablemente lo destruye. Posiblemente llevándose su avión con él.
Sería útil tener una caja de cambios, pero esto no es estrictamente necesario para hacer un turborreactor funcional. Sin embargo, mejora la eficiencia. Pero si puede hacer las palas de la turbina, una caja de cambios debería ser bastante fácil.
Para mantener el motor a reacción en marcha, se necesita un suministro de combustible energético, muy puro y predecible. Por lo tanto, una industria petroquímica y todo lo que conlleva. Pero el requisito es menos avanzado que el de la metalurgia.
Se necesitan muchas otras tecnologías, pero a niveles muy reducidos. Controles y sensores eléctricos, trabajo de chapa, mecanizado de ejes precisos, etc.
Pero si eres capaz de hacer palas de turbinas de metal, eres más que capaz de hacer el trabajo de metal más simple en el resto del motor. Y el resto del avión, para el caso. El turborreactor es, con mucho, la parte tecnológicamente más exigente de un avión a reacción, y las palas de la turbina son, con mucho, el aspecto más exigente del motor.
Y en
tucídides
Cuerda de tripa
Robbie Goodwin