¿Hay un aumento de presión y un cambio de velocidad en el ventilador y el estator de un turboventilador?

He estado mirando los diagramas de presión/velocidad/temperatura en los motores a reacción. Estos realmente me han ayudado a comprender las diferentes funciones que desempeñan el estator y los rotores del compresor/turbina, y cómo comprimen y luego extraen energía del flujo de gas. Entonces comencé a pensar en el ventilador. He leído un poco sobre cómo las hélices generan empuje de la misma manera que las alas, con las áreas de alta y baja presión. Mi pregunta es, ¿los ventiladores generan principalmente un empuje similar a las hélices (es decir, con las áreas de alta y baja presión), o funcionan más como la configuración del rotor y el estator, con la interacción de las palas posteriores que actúan como boquillas para aumentar la velocidad?

¿A qué te refieres con el estator del ventilador?
@Koyovis: como aclara a continuación, las paletas de guía de salida del ventilador. Así que creo que mi verdadera pregunta es si las paletas guía de salida transforman la energía interna del aire que sale del ventilador en energía cinética como las boquillas del estator de la turbina. Sin embargo, supongo que la terminología de "paleta guía de salida" es paralela al uso previsto de la paleta guía de entrada, en el sentido de que solo cambian la dirección del aire; no hay cambio en la forma de energía.
También muchas discusiones sobre airliners.net, etc.

Respuestas (1)

La respuesta es una especie de sí y no .

En realidad, el empuje es siempre la fuerza que equilibra las fuerzas de presión en todas las partes de un motor aeronáutico.

Esto significa (aclaración en el siguiente párrafo) que tanto la hélice como el motor a reacción "crean" empuje con la distribución de presión y presión del lado de succión de las palas. La siguiente imagen de The Jet Engine de Rolls-Royce lo ilustra muy bien.

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En realidad, la tobera y la turbina generan arrastre, porque las fuerzas de presión en ellas no apuntan en la dirección del vuelo. (Experimento mental: imagínese que los pernos de la tobera fallarían: si la tobera generara empuje, permanecería unida al motor. Pero, como se puede imaginar, la tobera saldría volando del avión).

La boquilla es necesaria para controlar el nivel de presión de todo el motor para permitir que el ciclo del proceso del motor funcione correctamente. Y debido a este vínculo, uno puede usar la conservación del momento para calcular el empuje en función del momento de entrada y salida (velocidad) del flujo de aire.

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Mirando un motor turboventilador, la respuesta sigue siendo la misma. Desde el punto de vista de la maquinaria turbo: el ventilador hace las mismas dos cosas que hace cada etapa del compresor. Dos cosas: agregar presión estática y remolino. El torbellino se convierte en presión en las paletas guía, aguas abajo del ventilador.

Desde el punto de vista del empuje: las aspas del ventilador crean el empuje, las paletas del estator (OGV) aguas abajo de las aspas del ventilador crean resistencia. Pero al igual que con el compresor y la boquilla de arriba, sin los OGV, la relación de presión del ventilador sería menor y también lo sería el empuje del ventilador.

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Se necesita una pieza adicional: La boquilla del bypass. La imagen de arriba de JAXA ilustra muy bien que (al menos para las instalaciones de motores modernos) el flujo de aire de derivación se guía a través de una boquilla convergente-divergente.

Así que para resumir. Sí , hay un aumento de presión (al menos localmente) en el rotor y también un cambio de velocidad. Pero el empuje (y la resistencia) es producido por las fuerzas de presión sobre las palas y paletas (y todas las demás partes del motor). Y sí , el ventilador funciona de manera muy similar a la configuración del estator del rotor de un compresor. Pero las paletas de un compresor funcionan como un difusor, reduciendo la velocidad del flujo. Para mantener la velocidad del flujo casi constante, el anillo tiene forma de boquilla para equilibrar el aumento de densidad.

Y ahora una paradoja: deje que los pernos fallen y la boquilla salga volando: sin ella, el motor generará menos empuje.
@PeterKämpf: cierto, es posible que haya agregado una "Alerta de spoiler" antes de la paradoja. Pero, por supuesto, tiene razón, sin la reducción de presión en la boquilla, la turbina se expandiría hasta alcanzar la presión ambiental, lo que luego reduciría la diferencia de presión (entalpía) en la turbina, lo que requeriría un menor aumento de presión en el compresor, lo que resulta en menor empuje.
@mins: Cierto, lo editaré, me concentré en la pregunta del texto y me olvidé de la pregunta del título, gracias mins.
@ rul30 gracias por la respuesta tan informativa. Realmente ha agregado mucho a mi comprensión del empuje/fuerzas a través del núcleo. En lo que tenía la intención de concentrarme, con mi pregunta mal redactada, era en el ventilador N1 en la parte delantera del motor. Tengo mucha curiosidad por la dinámica del flujo de aire cuando entra en el conducto, pasa a través de las aspas del ventilador y luego a través de las aspas guía de salida.
No estoy seguro de qué causó los numerosos votos negativos. Estoy feliz de aclarar o cambiar mi respuesta, pero sin ningún comentario es difícil.
Se agregó una aclaración de lo que quiero decir con paletas de guía de salida, gracias @Koyovis
El torbellino no es importante, el aumento de velocidad sí lo es. Whirl es un efecto secundario no deseado después del rotor. El estator debe enderezarlo para que la dirección de la velocidad esté a lo largo de la línea de empuje deseada.
¿Hay un aumento de presión y un cambio de velocidad en el ventilador y el estator de un turboventilador?
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