ATPL Training Gas Turbine Engines #01 Introduction Part 1

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30 Dec 202311:25

Summary

TLDRLa propulsión por chorro es una fuerza generada en la dirección opuesta a la fuga de un fluido presionado. Desde el aspersor de jardín hasta los cohetes espaciales, esta tecnología se basa en el tercer principio de la dinámica de Newton. Desde los primeros intentos de Hero de Alejandría en 250 a.C. hasta los avances en motores de reacción en la Segunda Guerra Mundial, la evolución de los motores de gas y de compresores axiales ha revolucionado la aviación. Los motores de gas turbina, con su ciclo de trabajo llamado ciclo de Brayton, ofrecen una relación potencia-peso superior y son fundamentales en la industria aeronáutica moderna.

Takeaways

✈️ El propulsión por chorro se define como la fuerza generada en la dirección opuesta a la fuga de un fluido bajo presión por una abertura.
💧 Un ejemplo de propulsión por chorro en la vida cotidiana es el aspersor de césped, que gira al deshacerse de agua.
🚀 El impulso que envía cohetes al espacio también se basa en la propulsión por chorro, una aplicación menos común en la vida diaria.
📚 El dispositivo que utiliza la propulsión por chorro es esencialmente un motor de reacción que opera según el tercer principio de la dinámica de Newton.
🔧 El primer motor de reacción registrado fue inventado por Héro de Alejandría en 250 a.C., y consistía en una esfera que giraba al deshacerse de vapor por tubos.
🛫 En tiempos modernos, una de las primeras tentativas de crear aeronaves de propulsión por chorro fue un diseño híbrido por Sondlo Campini, que mezclaba aire comprimido y combustible para generar empuje.
✈️ En 1940, el Campini Caproni CC2 fue uno de los primeros aviones de propulsión por chorro en volar.
🇩🇪 Un año antes, los alemanes habían volado su versión de un avión de propulsión por chorro, el Heinkel He 178, impulsado por un motor diseñado por Hans von Ohain.
✈️ El 8 de abril de 1941, el Gloster E.28/39, un avión con motor de jet diseñado por Frank Whittle, realizó su vuelo oficial.
🏭 Rolls-Royce eventualmente asumió el desarrollo del motor de Whittle, creando el motor Welland y luego el motor Nene, que fue uno de los más potentes de su tiempo.
✈️ El motor Nene, con 5,000 libras de empuje, fue utilizado en aviones como el MiG-15, que tuvo un papel crucial en el conflicto de Corea.
🔧 Una diferencia clave entre los motores alemanes y los motores de Whittle era el tipo de compresor utilizado: los primeros utilizaban compresores de flujo axial, mientras que los últimos, compresores centrífugos.
✈️ Los compresores de flujo axial tienen varias ventajas sobre los compresores centrífugos, como una relación de compresión más alta y un mayor flujo de masa.
🔄 El ciclo de trabajo del motor de gas turbo, también conocido como ciclo de Brayton, es similar al ciclo de cuatro tiempos del motor de pistón, pero con procesos continuos en lugar de intermitentes.

Q & A

¿Qué es la propulsión por chorro según el guion proporcionado?
-La propulsión por chorro es la fuerza generada en la dirección opuesta a la de una descarga de fluido bajo presión que escapa a través de una abertura.
¿Cómo funciona un aspersor de césped como ejemplo de propulsión por chorro?
-Cuando el agua fluye a través de un aspersor de césped, la fuerza generada por el chorro de agua que sale hace que el aspersor gire, ejemplificando la propulsión por chorro.
¿Cuál es la relación entre la propulsión por chorro y la tercera ley de la dinámica de Newton?
-La propulsión por chorro opera bajo el principio de la tercera ley de la dinámica de Newton, que establece que toda acción tiene una reacción igual y opuesta.
¿Quién fue el primero en utilizar un motor de reacción y cuándo lo hizo?
-Hero de Alejandría fue el primero en utilizar un motor de reacción en 250 a.C., con su invento conocido como el motor de Hero.
¿Cómo funcionaba el motor de Hero de Alejandría?
-El motor de Hero consistía en una esfera a la que se le introducía vapor de agua a presión. Este vapor escapaba a través de boquillas en dos tubos curvados montados en la superficie de la esfera, generando un empuje que la hacía girar.
¿Cuál fue el primer intento de avión propulsado por chorro y quién lo desarrolló?
-El primer intento de avión propulsado por chorro fue el Campini Caproni CC2, desarrollado por el italiano Secondo Campini, quien diseñó un sistema híbrido que usaba un motor de pistón convencional para alimentar un compresor.
¿Qué es la diferencia principal entre los motores de chorro alemanes y los desarrollados por Frank Whittle?
-La diferencia principal es el tipo de compresor utilizado: los motores alemanes como el BMW 003 utilizaban compresores de flujo axial, mientras que el motor de Whittle usaba un compresor centrífugo.
¿Cuál fue el papel del motor de Whittle en la Segunda Guerra Mundial?
-El motor de Whittle fue fundamental en el desarrollo de los primeros aviones de combate de chorro británicos, como el Gloster Meteor, que usaron motores Rolls-Royce basados en el diseño de Whittle.
¿Qué es el ciclo de Brayton y cómo se relaciona con la propulsión por chorro?
-El ciclo de Brayton, también conocido como ciclo de trabajo del motor de gas de turbina, es el proceso por el cual un motor de gas de turbina opera, similar al ciclo de cuatro tiempos del motor de pistón pero con procesos continuos y una relación de compresión mayor.
¿Cómo se genera el empuje en un motor de gas de turbina?
-El empuje en un motor de gas de turbina se genera a través de la combustión de aire y combustible, que produce un flujo de gas caliente. Este flujo expande a través de una turbina, donde se extrae energía mecánica, y luego se expulsa a través de un tubo de chorro, proporcionando el empuje propulsor.