Motor aeronàutic
Un motor aeronàutic o motor d'aviació és aquell que s'utilisa per a la propulsió d'aeronaus per mig de la generació d'una força d'espente.
Existixen distints tipos de motors d'aviació, encara que es dividixen en dos classes bàsiques: motors recíprocs —o de pistón— i de turbina de gas. Recentment i gràcies al desenroll de la NASA i atres entitats, s'ha començat també la producció de motors elèctrics per a aeronaus que funcionen en energia solar fotovoltaica.
Evolució
[editar | editar còdic]Gràcies al cicle Otto es va inventar el motor de combustió interna, que seria aplicat a l'incipient aeronàutica de finals d'el XIX. Estos motors, gelats per aigua, generaven potència per mig d'una hèliç. L'hèliç per les seues pala alabeades, propulsaba la massa d'aire circumdant, arrastrant al aeroplano cap a avant, produint el vol. En 1903, els germans Wright varen conseguir realisar el somi casi impossible de fer volar un artefacte més dens que l'aire.
Els motors es varen perfeccionar en el temps, conseguint aprofitar la seua potència per a després ser montats en els primers avions de transport i militars, com els de la Primera Guerra Mundial.
Dels descobriments en la física i la mecànica de decorreguts es va prendre el principi de Bernoulli, teorema en el que es fundarien les bases per a l'invenció dels eixides bèliques i dels motors de reacció, el principi de la qual es basa en lleis físiques com el principi d'acció i reacció. Entre els anys 1940 i 1942 es varen crear els primers motors a reacció a ser utilisats en els avions de combat en la Segona Guerra Mundial.
Més vesprada, vindria el gran canvi als motors a reacció, que en un inici varen ser motors Straight Jet, és dir, de fluix d'aire directe, (no posseïen fan) i varen desplaçar per complet a finals dels anys 50 el desenroll de grans avions en motor a pistón per avions a reacció en gran autonomia i velocitat.
L'indústria del motor d'aviació ha donat un gran bot tecnològic; hui s'ampren els motors turbofán en avions comercials. Per als avions de combat s'ha millorat el seu rendiment, en motors turbofan de baixa derivació i postcombustión (postquemador), aumentant l'espente dels motors durant situacions específiques per mig de la aspersión de combustible a l'aire calent entre la turbina i la tovera d'escape.
En l'aviació moderna s'ampren bàsicament dos tipos de motorés, els de turbofan i els de turbohélice. Si be, en l'aeronàutica també s'ampren motors en combustibles sòlits, els montats en avions, tant comercials com a militars, ampren combustibles líquits.
En l'aviació civil, dins de la categoria d'aviació general que comprén avions que no superen certes dimensions o configuracions de potència, són usuals els motors de combustió interna que no es basen en el principi de les turbines de gas sino en el moviment alternatiu de pistones, que han tingut una evolució relativament llenta des de que el motor a pistón va perdre el seu protagonisme com a sistema propulsor principal de tot tipo d'avions al començament de la década de 1960.
En la categoria d'aviació privada i de negocis conviuen avions propulsados per turbohélice i turbofan, que no apleguen a les dimensions dels avions comercials (en excepcions com el Boeing BBJ) i s'ubiquen com a intermig entre l'aviació general i la de grans avions de passagers; en esta categoria es proyecten motors turbofan cada volta més compactes que permeten millorar el rendiment aerodinàmic i l'eficiència de combustible (per a aumentar la velocitat i autonomia) mentres que els turbohélice s'han diversificado en innumerables solucions d'avions utilitaris i inclús d'entrenament militar (per ej. monomotores d'Embraer i Pilatus)
Molts dels primers avions turbohélice d'aviació general varen nàixer com un bot natural en substituir el motor a pistón pel motor a reacció, aixina que no és estrany que existixquen métodos de conversió o que companyies com Cessna i Piper hagen oferit models en dita evolució; no obstant este canvi o aument en les seues prestacions representa també un aument en el cost operatiu i us de combustible, aixina que molts dels avions desenrollats en turbohélice per a aviació general des de mediats de la década de 1970 fins a mediats de 1980 varen desaparéixer ràpidament, mentres que en aplicacions comercials de major tamany el relatiu menor cost operatiu d'un turbohélice front a un turboventilador ha permés el florecimiento d'avions utilitaris de menut i mijà tamany (com la longeva família de Beechcraft King Air, l'exitós Lockheed C-130 Hercules o el recent transport militar Airbus A400M) i d'aerollínies regionals que oferixen vols curts i de conexió a baix cost, un mercat que cada volta es fa més gran i conta en majors desenrolls de potència i capacitat (com el recent Bombardier Q series) en la que també competixen avions derivats de l'aviació privada que, en motors turbofan més potents, han pogut dissenyar-se per a transportar una cantitat intermija de passagers en jets relativament menuts i distàncies curtes.
Motors de combustió interna
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Motor d'explosió.
L'aviació com la coneixem va començar gràcies a la propulsió d'aeronaus per mig de motors de cilindres i pistones, també cridats motors alternatius o motors recíprocs. A pesar de que existien atres métodos i formes de propulsió, els motors de combustió interna varen permetre una propulsió de treball constant, operats principalment per gasolina. Per la rudimentària tecnologia de finals d'el XIX, pot atribuir-se en part al desenroll dels motors el que al començament d'el XX el vol propulsado fora possible. Per eixemple, el motor que va usar el Flyer III dels germans Wright fet en l'ajuda del mecànic Charles Taylor, va anar un gran èxit pel seu excelent relació pese a potència, ya que era un motor en un pes de 170 lliures que produïa una potència d'uns 12 CV a 1.025 RPM.
Motor en llínea
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Motor en llínea.
Este tipo de motor té els cilindres alineats en una sola fila. Normalment tenen una cantitat parell de cilindres, pero existixen casos de motors en llínea en cilindres impars; açò es deu a que el balanç de potència produït és més fàcil d'equilibrar-se en una cantitat parell a lo llarc del cigonyal. La principal ventaja d'un motor en llínea és que permet que l'avió puga ser dissenyat en un àrea frontal reduïda que oferix menor resistència aerodinàmica. Si el cigonyal del motor està ubicat damunt dels cilindres se li crida un motor en llínea invertit, esta configuració permet que l'hèliç siga montada en una posició més alta, a una major distància del sol, permetent un tren d'aterrisage curt. Una de les desventages d'un motor en llínea és que oferix una relació potencia a pes inferior, degut a que el cárter i el cigonyal són llarcs i per tant més pesats. Estos poden ser refrigerats per aire o per líquit, pero lo més comú és que siguen refrigerats per líquit perque resulta difícil obtindre un fluix d'aire suficient per a refrigerar directament els cilindres de la part atrassera. Este tipo de motors eren habituals en els primers avions, inclós el Wright Flyer, la primera aeronau en realisar un vol controlat en motor. No obstant, les desventages inherents del disseny pronte es varen fer evidents, i el disseny en llínea va ser abandonat a favor del motor en V, sent una rarea en l'aviació moderna.
Motor rotatiu
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Motor rotatiu.
A principis de la Primera Guerra Mundial, quan els avions estaven sent utilisats per a fins militars per primera volta, es va fer evident que els motors en llínea existents eren massa pesats per a la cantitat de potència que oferien. Els dissenyadors d'avions necessitaven un motor que fora llauger, potent, barat, i fàcil de produir en grans cantitats. El motor rotatiu va complir eixos objectius. Els motors rotatius —no confondre en el motor Wankel— tenen tots els cilindres distribuïts circularmente entorn al cárter com el posterior motor radial, pero en la diferència de que el cigonyal està entornellat a l'estructura de l'avió, i l'hèliç està entornellada a la carcassa del motor. D'esta manera el motor sancer gira junt a l'hèliç, proporcionant un gran de fluix d'aire per a la refrigeració, independentment de la velocitat d'alvanç de l'aeronau. Alguns d'estos motors eren de dos temps, en una gran relació potencia a pes. Per desgràcia, els severs efectes giroscòpics d'un pesat motor rotando a altes velocitats feyen que l'avió fora més difícil de pilotar. Estos motors també consumien grans cantitats d'oli de ricino, que es propagava per tot el fuselage i creava fums repugnants per als pilots. Eren motors molt poc fiables, degut a que funcionaven a màxima potència tot el temps sense que poguera controlar-se el pas de gasolina (només es podien encendre o apagar), els seus components interns no estaven fets per a resistir vàries hores d'us, tendien a sobrecalentarse per damunt de 350 °C, temperatura a la qual varis components comencen a fondre's i perforar-se permetent fugues d'oli que s'inflamava immediatament, provocant l'incendi del motor i de l'aeronau, un fet que va cobrar moltes vides en la Primera Guerra Mundial, época en la qual no es contava en paracaigudes o trages ignífugos.
Els dissenyadors de motors sempre havien segut conscients de les moltes llimitacions del motor rotatiu. Una volta els motors d'estil estàtic es feren més fiables i reduïren el seu pes relatiu, els dies del motor rotatiu estaven contats.
Motor en V
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Motor en V.
En este tipo de motors els cilindres estan disposts en dos bancades, inclinades en una diferència d'entre 30 i 60 graus, és dir, en forma de V. La gran majoria de motors en V són gelats en aigua. Estos oferix una relació potencia a pes major que un motor en llínea, mentres que seguixen mantenint una àrea frontal reduïda. Potser el més famós eixemple d'este tipo de motors siga el llegendari Rolls Royce Merlin, un motor V12 60° de 27 litros usat, entre uns atres, en els caces britànics Supermarine Spitfire i Hawker Hurricane, que varen jugar un important paper en la Batalla d'Anglaterra, i en l'exitós bombarder també britànic Avro Lancaster. La Série DB 600 de Daimler-Benz també és un bon eixemple de motors V12, en este cas que equipaven molts avions alemans de la Segona Guerra Mundial.
Motor radial
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Motor radial.
El motor radial o en estrela va aparéixer cap a 1925. Este tipo de motors tenen una o més files de cilindres distribuïts circularmente entorn al cigonyal. Cada fila té un número impar de cilindres per a que el motor tinga un bon funcionament. De quatre temps i refrigerats per aire, els motors radials només tenen una muñequilla en el cigonyal per cada fila de cilindres i per tant un cárter relativament menut (a voltes separat), oferint una bona relació potencia a pes. Degut a que la disposició dels cilindres expon molt ben les superfícies d'irradiació de calor del motor a l'aire i tendix a cancelar les forces recíproques, els radials solen gelar de forma uniforme i durable.
El gran bot d'estos motors va ser permetre major potència en menys pes, major confiabilidad que els motors rotatius i a diferència d'estos tenien un bloc fix; tenen menor complexitat del conjunt en comparació als motors en llínea o en V ya que no necessiten del sistema de refrigeració per líquit i els seus components, ademés d'estar dissenyats per a poder ser ensamblados en la menor cantitat de peces possible.
En els avions militars desenrollats durant la Segona Guerra Mundial, la gran àrea frontal que caracterisa a este tipo de motors va actuar com una capa extra de blindage per al pilot i podien funcionar encara en varis cilindres danyats o bielas trencades, aumentant les possibilitats de sobreviure o de volar de tornada i fòra de perill. No obstant, eixa gran àrea plana frontal també fa que l'avió tinga un perfil aerodinàmic ineficiente. Un atre inconvenient és que els cilindres inferiors, que estan baix del cárter, poden omplir-se d'oli quan el motor està parat durant un llarc periodo, i si l'oli no és retirat dels cilindres abans d'arrancar el motor, es poden produir greus danys en els components per bloqueig hidrostàtic.
Estos motors es varen produir fins a començos de la década de 1960, quan varen ser desplaçats definitivament per un atre tipo de motors.
Motor de cilindres en oposició
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Motor de cilindres en oposició.
Un motor en oposició té dos bancades de cilindres ubicades en els costats del cárter una en contraposició de l'atra. Pot ser refrigerat per aire o per líquit, pero les refrigerades per aire són les predominants. Este tipo de motor és montat en el cigonyal en posició horisontal en aeroplanos, pero pot ser montat en el cigonyal en vertical en helicòpters. Per la disposició dels cilindres, les forces recíproques tendixen a cancelar-se, resultant en un bon funcionament del motor en una geometria relativament compacta. A diferència del motor radial, no patix cap problema de bloqueig hidrostàtic.
Relativament menuts, llaugers i econòmics, els motors de quatre o sis cilindres oposts refrigerats per aire són de llunt els motors més comunament usats en menudes aeronaus d'aviació general que requerixen una potència no superior a 400 HP (300 kW) per motor. Les aeronaus que necessiten una potència superior en cada motor tendixen a ser propulsados per motors de turbina.
Diferències entre motors en cilindres en oposició
[editar | editar còdic]Tant els motors horisontalment oposts, com el sistema Boxer i la V en obertura de 180º, són tres sistemes distints de motors en cilindres en oposició. Ocasionalment es confon el terme motors en cilindres en oposició en una de les seues variants, el motor de disposició Boxer usat principalment en automòvils Porsche.
- En la disposició Boxer, els pistones que estan enfrontant-se (dos o tres bancades de cilindres en parells que s'oponen entorn al cigonyal) s'acosten i s'allunten del cigonyal al mateix temps que el seu opost, ya que les bielas compartixen un mateix muñón perpendicular.
- Una atra forma de motor en cilindres en oposició és la V de 180°, en la qual els cilindres confrontats compartixen la mateixa posició en el muñón del cigonyal (com ocorre en els motors en V de 45°, 60°, 75° o 90° d'obertura) i la configuració de l'orde d'encés es distribuïx entre les distintes bancades. Aixina en una bancada de cilindres que s'oponen, mentres un pistón s'acosta al cigonyal l'atre s'allunta.
- En els motors en cilindres horisontalment oposts (els que s'usen comunament en aviació), l'orde d'encés s'ha distribuït de forma tal que els pistones en oposició no compartixen la mateixa posició en el cigonyal i tots estan a destiempo: en el motor Boxer els pistones s'allunten i acosten al temps del cigonyal, i en la V de 180° els pistones confrontats s'allunten a mida que l'atre s'acosta al cigonyal.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Motor aeronáutico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.