¿Cómo hace girar la turbina el gas encendido?

Para que el ventilador N1 y el compresor N2 se muevan, la turbina debe girar en el motor de un avión. ¿Cómo hace girar esta turbina la energía del gas encendido? ¿Las palas de la turbina generan sustentación como un ala y giran para hacer girar el ventilador N1 y el compresor N2?ingrese la descripción de la imagen aquí

Encuentre un molinete y sople sobre él, de la misma manera que se movería el gas que se expande rápidamente. Mira cómo gira el molinete.
Tal vez no sea importante para la pregunta, pero tengo la sensación de que la imagen muestra un motor con relación de derivación cero, por lo que no tiene N1 ni N2.
Estoy preguntando sobre el proceso exacto de cómo ocurre este movimiento giratorio.
@SteliosAdamantidis Cierto, solo quería encontrar una imagen con una turbina. Este es el único bueno que pude encontrar.
En la respuesta más corta posible, sí. Las palas son como cualquier otro perfil aerodinámico.
La imagen muestra un motor bastante inusual, si tal cosa existe: un turboventilador con engranajes de flujo radial. Muchos de los primeros turborreactores eran de flujo radial, pero no tenían ventilador, por no mencionar engranajes. Si bien los turboventiladores modernos son de flujo axial, los engranajes solo se ralentizan y se ponen de moda.

Respuestas (2)

Una turbina es una máquina que extrae energía de un fluido en movimiento y la convierte en trabajo. En los álabes de la turbina, el aire se expande, lo que produce trabajo. En muchos sentidos, las turbinas son lo opuesto a los compresores.

turbina de reacción

" Turbina de reacción de dos etapas " de SMYahya - Turbomachinery. Con licencia de dominio público a través de Commons .

Las turbinas utilizadas en los aviones son turbinas de flujo axial, que emplean múltiples etapas para extraer trabajo del aire que sale de la cámara de combustión.

Las turbinas tienen dos partes: las boquillas estacionarias (o estatores) y los rotores móviles. El propósito de las boquillas es girar el flujo entrante para que incida sobre los rotores en el ángulo correcto, mientras que los rotores extraen el trabajo real del fluido.

Triángulos de velocidad

" Triángulo de velocidad para una etapa de turbina axial " por SMYahya - Turbomachinery. Con licencia de dominio público a través de Commons .

Básicamente, los rotores son 'girados' por el fluido entrante como se muestra arriba, lo que produce trabajo para girar el eje (que hace funcionar el compresor). En el caso de los motores turborreactores (y en cierta medida los turboventiladores), la presión del aire disminuye, mientras que la velocidad aumenta. Esto proporciona el empuje requerido.

El mecanismo principal por el cual las palas de la turbina giran es que el flujo hace girar las palas del rotor golpeándolas, en lugar de que se produzca alguna sustentación.

Entonces golpea las cuchillas para girarlas. Las palas no generan sustentación para girar.
En general, el término 'generación de sustentación' no se usa para describir el método por el cual giran las palas de la turbina. Están involucradas fuerzas de presión similares, pero el método no es como el caso de las turbinas eólicas, donde las palas son rotadas por el ascensor.
Entonces se crean diferentes presiones girando. Aunque no es lo mismo que ascensor. La presión se desarrolla de una manera diferente, eso es lo que obtengo.
@Ethan: De hecho, las palas generan sustentación. La definición de sustentación es simplemente un vector de fuerza generado por la diferencia de presión entre dos lados de un objeto. Si las palas giran, generan sustentación. Si no generan sustentación, entonces no giran. Ahora, hay muchos mecanismos que generan sustentación, por lo que los rotores de turbinas no necesariamente generan sustentación de la misma manera que los rotores de molinos de viento.
@Ethan No es el gas "golpeando" las palas de la turbina. Las palas generan una fuerza como cualquier otro perfil aerodinámico y esa fuerza hace girar la turbina. La gente duda cuando dices "levantar" porque esto tiene un significado específico que es la fuerza generada para oponerse a la gravedad. En este caso, no se trata de "ascenso" sino que es exactamente el mismo mecanismo de generación de fuerza.
Esta respuesta pierde algunos pequeños detalles. Primero, las boquillas no solo controlan el ángulo del flujo de aire; su objetivo principal es convertir la presión en impulso (energía cinética), que luego las paletas convierten en trabajo. En segundo lugar, las cuchillas también convierten parte de la presión directamente en trabajo; no es solo 'aire golpeando las aspas'.

Intentaré responder a la pregunta aunque no soy ingeniero. Cada carrete (N1, N2, etc.) tiene un compresor en la parte delantera y una turbina en la parte trasera. El compresor es un conjunto de palas de rotor seguidas de paletas de estator. Esta es una etapa de compresión. La turbina tiene la configuración opuesta: las paletas del estator seguidas de las palas del rotor. Son turbinas de impulso puro o turbinas de impulso/reacción. Puede consultar la wikipedia para ver el principio de funcionamiento de la turbina.

Ahora el aire quemado a alta velocidad que sale de las cámaras de combustión pone la turbina en movimiento. La turbina mueve el eje, el eje mueve el compresor, el compresor alimenta la cámara de combustión con aire comprimido y ese ciclo continúa mientras haya combustible en las cámaras.

Aquí hay un diagrama de cómo se "pone en movimiento" la turbina. Las flechas rojas muestran cómo se guía el flujo de aire desde las boquillas hasta las palas de una turbina impulsiva.

Vista en planta de la turbina impulsiva

Fuente de la imagen: trabajo propio

Las paletas del estator son convergentes y el aire que pasa por las boquillas resultantes se acelera. A medida que el aire acelerado impacta en las palas curvas del rotor, provocan fuerzas aerodinámicas en ellas, similares a las que se producen en un ala (como ya han dicho otros). Estas fuerzas ponen la turbina en movimiento.

EDITAR: imagen añadida y descripción corregida de las etapas del compresor y la turbina

Ligera adición de un ingeniero: usted describe un impulse turbine, que convierte la presión en impulso a través de una boquilla y el impulso en trabajo. El otro extremo del espectro es a reaction turbine, que convierte la presión directamente en trabajo. En realidad, las turbinas a reacción son una combinación (optimizada por computadora) de los dos.
@sanchises Lo siento pero creo que no te sigo. Describo una turbina de impulso pero mencioné la turbina de impulso/reacción. El primero era más fácil de dibujar. :) Si tuve algo mal o faltante, házmelo saber para corregirlo.
Lo siento, le eché un vistazo. Tal vez podría agregar 'Estas fuerzas, así como algunos diferenciales de presión a través de las palas, ponen la turbina en movimiento'. Pero supongo que no es realmente necesario dado tu primer comentario.
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