Turboprop vs turbofan (en aviones regionales)

Los turbohélices son más eficientes, porque aceleran más aire por menos para crear el empuje, y por lo tanto el aire se lleva menos energía, ya que la energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad. Esto es cierto en todas las altitudes.

Ningún motor se beneficia de la altitud. Se benefician un poco de las temperaturas más frías en las alturas, ya que la eficiencia del motor térmico es proporcional a la relación entre la temperatura absoluta alta y la baja. Pero el principal beneficio de volar alto es que la resistencia es proporcional a la densidad, por lo que en el aire menos denso en las alturas, el avión vuela más rápido con el mismo empuje. Esto es cierto para ambos tipos de motores.

La diferencia clave es que los turbohélices están limitados por la velocidad aerodinámica real, ya que cuando las puntas de las hélices se acercan lo suficiente a la velocidad del sonido, comienzan a formarse ondas de choque que crean una resistencia aerodinámica masiva (y mucho ruido) y la eficiencia disminuye rápidamente. Por el contrario, la entrada de un turboventilador modifica el campo de presión a su alrededor para que el aire llegue siempre al ventilador a la misma velocidad, independientemente de la velocidad de la aeronave, convirtiendo la velocidad adicional en presión. Por lo tanto, los turboventiladores mantienen su eficiencia a velocidades aerodinámicas reales más altas.

Dado que la baja densidad a grandes altitudes también aumenta la verdadera velocidad de pérdida, la verdadera restricción de velocidad aerodinámica de los turbohélices también crea una restricción de altitud.

Entonces, para rutas cortas donde no hay suficiente distancia para subir tan alto, la mayor eficiencia de los turbopropulsores es mejor y se utilizan turbopropulsores. Pero para rutas más largas en las que puede ascender por encima de unos 30 000 pies y volar la mayor parte de la ruta allí, el aumento de la eficiencia debido a la menor densidad y la mayor velocidad real resultante compensa la menor eficiencia de los motores turboventiladores y se vuelven mejores.

Además, volar más rápido reduce otros costos. Para rutas cortas, la aeronave pasa una mayor fracción de tiempo en tierra cargando y descargando y repostando, por lo que volar más rápido tiene menos efecto y desea minimizar el consumo de combustible. Pero para rutas más largas, volar más rápido significa que la aeronave puede hacer más viajes en un tiempo determinado y las tripulaciones pueden hacer más viajes y, por lo tanto, los costos fijos se reparten entre más millas de pasajeros, lo que hace que valga la pena volar más rápido, incluso si eso significa usar un poco más de combustible. . Eso nuevamente requiere el uso de motores turbofan.

A medida que disminuyen las longitudes de las etapas, la velocidad máxima de crucero a 39 000 pies juega un papel cada vez menor en la determinación de las duraciones de puerta a puerta, ya que generalmente no hay tiempo suficiente para ascender a esa altitud y luego descender nuevamente en un salto de cercanías.

Esto significa que hay un perfil de vuelo viable que implica un ascenso a una altitud más baja y un crucero de menor velocidad que se encuentra a una distancia mínima de la duración de puerta a puerta de un avión más rápido que navega a una altitud mucho mayor.

Este es el dominio de los turbohélices.