identificación de motores a reacción

Universidad de San Buenaventura. Bedoya Luis, Chaparro Bibiana, Jaimes Diego, Vásquez Juan. Identificación de Motores a Reacción.

Resumen—En este documento se encontrará la descripción, referencias y usos dados a diferentes motores a reacción expuestos en la Universidad de San Buenaventura, sede Bogotá, estos motores están en físico o en planos dentro de la institución. Todas las unidades de medidas utilizadas en el trabajo se encuentran de acuerdo al sistema internacional de medidas, en el documento se encontrara también tanto el nombre del motor como una imagen que ayude a reconocerlo.

I. INTRODUCCIÓNCon el objetivo de conocer y reconocer cada uno de los diferentes tipos de motores a reacción se realizó una pequeña investigación dentro de la universidad para identificar cada uno de los motores que en ella están expuestos tanto físicamente como en planos. Lo primero que encontrara en la información de cada motor será su nombre, seguido de una imagen la cual le ayudara a reconocer el motor, seguido de esto encontrara una breve descripción del motor, su fabricante y también el uso para el cual fue construido. Posteriormente tendrá una tabla en donde se encuentran las prestaciones de dicho motor. En ciertos casos de algunos motores no fue posible determinar el nombre ya que no se contaba con la información suficiente para esto, sin embrago se especifica qué tipo de motor es, como reconocerlo, y las tareas más comunes que desempeña en la aeronáutica. Para finalizar se encuentran las conclusiones.

II. MOTORES A REACCION

A. CFM56-7B

Fig 1: Motor CFM56-7B

El motor CFM56-7B nace de la factoría de E.E.U.U CFM INTERNACIONAL, empresa creada tras la unificación de la compañía estadounidense GE Aviation y SNECMA de

Francia. Este motor fue desarrollado principalmente para proporcionar a la próxima generación de 737 un mayor empuje, mejorar la eficiencia y reducir los costos de mantenimiento de su predecesor, el CFM56-3. Fue presentado en enero de 1994 con la promesa de cumplir estas mejoras, para el año de 1996 obtuvo la certificación, entrando a operar en el año de 1998 en la flota de aviones 737-700, 737-800 entre otros. Para el año de 2001 la compañía introdujo a la flota el CFM56-7B, esta nueva presentación mejoraba el consumo especifico de combustible al igual que disminuía los costos de mantenimiento. [1]

TABLA IPRESTACIONES

Prestación Descripción

Empuje (kN) 138.74Relación de Presión 31,5:1Flujo Másico (kg/s) 483.07Numero de Shafts 2Peso (kg) 2365.94Relación de ByPass 6.4Consumo especifico de combustible (kg/N*s) 9.06*10-6

Este motor se encuentra en aviación civil, por ejemplo en los aviones de la flota de Boeing (737-600 / -700 /-800 /-900 /-900ER/ BBJ), también se puede encontrar en clientes militares como en el C-40 Clipper militar, el P-8 Poseidón y el AEW & C avión de reconocimiento, asimismo se encuentra en la familia de Airbus A320, A318 y A340.

B. CFN56-5B DAC

Fig 2: Motor CFM56 – 5B

Este motor hace parte de la familia CFM56, en un principio fue construido para impulsar al A321. Es un turbofan de alto indice derivativo. Actualmente, es el motor que utiliza toda la familia de aviones A320 (A318, A319, A320, A321).

Facultad de Ciencias Básicas e Ingenierías. Ingeniería Aeronáutica.

Identificación de Motores a ReacciónBedoya Luis, Chaparro Bibiana, Jaimes Diego, Vásquez Juan.

{ldbedoya, brchaparro, jejaimes, jdvasquezm}@academia.usbbog.edu.coUniversidad de San Buenaventura

1


Fue el primer motor en implementar el DAC (double annular combustor) a mediados de los años 90. Esta tecnología dismnuye la emisión de NOx hasta un 45%. Más de 5000 de estos motores han sido entregados, y esta flota ha completado más de 80 millones de horas de vuelo. [2]

TABLA IIPRESTACIONES


Empuje (kN) 97.86 – 146.79Relación de Presión 32.6:1Flujo Másico (kg/s) 427Numero de Shafts 2Peso (kg) 2381.36Relación de By Pass 5.9Consumo específico de combustible (kg/N*s) 9.06*10-6

C. GTD-350

Fig 3: Motor GTD 350

El motor GTD-350 fue construido por Klimov, una compañía rusa, es un motor turboshaft diseñado para impulsar el helicóptero Mi-2, el primer helicóptero soviético en utilizar un motor turbo jet. Por el diseño y el desempeño de la planta motriz del Mi-2, el helicóptero se convirtió en el núcleo de las principales flotas livianas en diferentes países. Más de 11000 motores han sido fabricados para diferentes modelos del Mi-2, los cuales han completado más de 20000 horas de vuelo. [3]

TABLA IIIPRESTACIONES


Potencia (kW) 298Relación de Presión 6.05:1Flujo Másico (kg/s) 2.19Peso (kg) 135Consumo especifico de combustible (g/kW*h) 489.47

D. JT8D

Fig 4: Motor JT8D

El JT8D es un motor turbofan de flujo axial frontal, desarrollado por la empresa Pratt & Whitney, este motor entró en servicio en 1964 y aproximadamente 1800 motores siguen volando. Este tiene antecedentes en la década de 1950, ya para la década de 1970, debido a la preocupación ambiental, la empresa desarrolló una nueva versión del motor, con la cual se logró disminuir el ruido producido por este, así como aumentar la eficiencia y la potencia del mismo. Este diseño entro en servicio en 1980. Para la época de 2001 modelos del JT8D-217 y -219 se pusieron a prueba y sus partes fueron utilizadas para otro motor.

TABLA IIIPRESTACIONES


Empuje (kN) 96.53Relación de Presión 16Longitud (m) 3.05Diámetro (m) 1.25Peso (kg) 1451.5Relación Empuje -Peso 4.8:1Consumo especifico de combustible (kg/N*s)

18.72*10-6

El JT8D se encuentra en una gran cantidad de aeronaves, entre los cuales tenemos a los Boeing 707RE, 727 y 737, Mc Douglas DC-9 y YC-15, y en aviación militar en el avión Kawasaki C-1, E-8 Joint STARS, entre otros. [4]

E. LF507

Fig 5: Motor LF507

El LF507 es un motor turboventilador de engranaje


2


producido por las empresas Lycoming, AlliedSignal y Honeywell Aerospace. Se diseñó apartir del motor ALF 502, el cual fue certificado en el año 1980. La mejora de mayor empuje del LF507 fue utilizada en la aeronave Avro RJ de uso británico. Lycoming lanzó el ALF 502 en 1969 con algunas características excepcionales, hacia la década de los 80 se fueron realizando cambios significativos en el diseño para finalizar en la construcción del LF507, el cual fue puesto en servicio en mayo de 1991. [5]

TABLA IVPRESTACIONES


Empuje (kN) 31.14Relación de Presión 13.8Longitud (m) 1.66Diámetro (m) 1.02Peso (kg) 628.22Relación Empuje -Peso 5.1:1Consumo especifico de combustible (kg/N*s)

13*10-6

F. M601El Walter M601 fue el primer motor a reacción turbo

hélice, fabricado por la empresa Checa, Walter Aircraft Engines en 1967. Sus principales aplicaciones se realizaron en aeronaves como Let L-410 turbolet y posteriormente en Let L-420 y PZL-130 Orlik, que se caracterizan para ser utilizadas en el entrenamiento militar, la agricultura y el transporte. Se diseñaron y fabricaron aproximadamente 20 variaciones de este motor, dentro de las cuales se encuentran el M 601A, M 601B, M 601D, M 601E entre otros. [6]

Fig 6: Motor M601

Como se observa en la Fig. 6 el motor consta de un compresor que posee dos etapas axiales y una centrifuga, una cámara de combustión anular la cual se encuentra situada alrededor del eje del compresor. Así como la sección de potencia está integrada por una turbina de etapa axial y un sistema de escape. [7]

TABLA VPRESTACIONES


Potencia (kW) 544Altura (m) 0.66Longitud (m) 1.68Diámetro (m) 0,58Peso (kg) 192.7Máximas rpm (rpm) 36295Consumo especifico de combustible (kg/N*s)

20.74*10-6

G. PW4000-94

Fig 7, Motor PW4000-94

El PW4000-94 es un motor turbofan diseñado y construido por Pratt & Whitney de la serie PW4000, cuyo diámetro de fan es de 94 in, fue el reemplazo del JT9D y el primer motor para avión en la categoría de alto empuje. Entrando en servicio en 1987, se le incorporaron avanzadas tecnologías tanto en materiales, como el uso de súper aleaciones monocristales, como en el control, la implementación de FADEC (Full Authority Digital Electronic Control); y está certificado ETOPS. Para 2008, ya se han entregado 2500 motores, y desde entonces ha tenido optimizaciones en el consumo de combustible y la temperatura del gas de escape. [8][9]

TABLA VIPRESTACIONES


Empuje (kN) 231.31-275.79Relación de Presión del fan 1.65-1.80

Relación de empuje a peso 6-7:1

Peso (kg) 4340.88Relación de Bypass 4.8:1Relación de presión global 32.3:1

Desde su puesta en servicio, este motor ha sido usado en el Boeing B747-8, B767, MD-11y en los Airbus A300-6 y A-310-3, completando más de 120000000 en horas de vuelo, contando su uso en la aviación militar por parte del Boeing KC-46A. [10]


3


H. VOLVO RM12

Fig 8, Motor Volvo RM12

El desarrollo del motor turbofan Volvo RM12 por parte de Volvo Aereo, actual GKN Aerospace, se origina en la busca de un elemento propulsor, teniendo como referencia a otro motor turbofan fabricado anteriormente, para el proyecto Gripen por la parte aeronáutica de SAAB. De esta manera, Volvo Aereo centró su atención en llevar a cabo un motor turbofan similar al General Electric F404, con el requerimiento de que fuera suficiente un solo motor para proporcionar el empuje deseado. El motor entró a servicio desde 1997, ya ha cumplido más de 100000 horas de vuelo por parte de la Fuerza Aerea Sueca y ya se le ha implementado un FADEC que redujo el consumo de combustible junto con otras optimizaciones.[11] [12]

En la tabla VII se encuentran las principales prestaciones de este motor, teniendo en cuenta que el empuje mostrado es cuando tiene activado el sistema de post-quemadores, al igual que con el consumo específico de combustible.

TABLA VIIPRESTACIONES


Empuje (kN) 80.51Relación de Presión 27:1Flujo Másico (kg/s) 68.95Peso (kg) 2365.94Relación de Bypass 0.31:1Relación Empuje - Peso 7.8:1Consumo especifico de combustible (kg/n*s) 57.28*10-6

Las aplicaciones de este motor se ven presentes en el avión JAS-39 Gripen, para las fuerzas aéreas de Suecia, Sur África, Republica Checa, Hungría y Tailandia, y aunque estuvo propuesto para el IAI Nammer, esté nunca se llegó a construir.

I. TV2-117

Fig 9, Motor TV2-117

El motor TV2-117 es una turbina de gas soviética turbojet destinado a ser utilizado en helicopteros. Fue diseñado en la decada de 1960, el motor se convirtió primero en una turbina de gas usada en los helicoteros sovieticos, fue producido por la empresa Kilimov y su fabricación concluyo en 1997.

TABLA VIIIPRESTACIONES


Potencia (kW) 1300Relación de Presión 6.6:1Longitud (m) 2.84Diámetro (m) -Peso (kg) 330.21Consumo especifico de combustible (kg/N*s)

14.42*10-6

Esta turbina fue implementada en el avión Antonov An-24, una aeronave rusa/ucraniana diseñada en 1957, el cual se caracteriza por ser utilizada para el transporte de pasajeros, asimismo se encuentra en el helicoptero Mil MI-8 de la Union Sovietica, vehículo destinado al tranporte y en el Mil Mi-14, con capacidad nuclear en tierra y antisubmarina. [13]

J. V2500-A5

Fig 10, Motor IAE V2500

El desarrollo de este motor turbofan empezó en 1983 y se dio por el consorcio IAE, una unión entre Rolls Royce que realizó el compresor de alta presión, Pratt & Whitney la inyección y turbina de alta presión, Japanese Aero Engines Corporation el fan y el compresor de baja presión y MTU Aero Engines la turbina de baja presión. El motor surgió de un requerimiento para el mercado de aviones de 150 pasajeros, para la demanda de aeronaves de la las últimas dos décadas del siglo XX, en primera instancia para la familia de los A320 y posteriormente, con una mejora en el empuje, para el MD90-30. [14]

TABLA IXPRESTACIONES


Empuje (kN) 111.21Relación de Presión 33.4:1Flujo Másico (kg/s) 354.26


4


Peso (kg) 2491.58Relación de Bypass 4.5:1Relación de presión global 26.9:1

Consumo especifico de combustible (kg/N*sl) 8.33*10-6

Durante 33 años, el motor creado por IAE ha sido usado principalmente como el sistema propulsor de los Airbus A-319, A-320 y A-321 en mayor medida, aunque en 1995 fueron implementados en el Boeing MD-90 y recientemente para el KC-390 de Embraer.[15][16][17]

K. Turbo Jet

Fig 11, Turbojet

Fig 12, Turbojet

El turbojet es el tipo de motor a reacción más antiguo y de uso general, su primer desarrollo se llevó acabo en la década de 1930 por los ingenieros Frank Whittle en el Reino Unido y por Hans von Ohain en Alemania. El ciclo de trabajo de estos motores es el ciclo Brayton, son más eficientes para obtener velocidades supersónicas y son muy ruidosos, asimismo son más eficientes en términos de consumo de combustible, más sencillos, poseen una mejor relación peso/potencia y requieren menor mantenimiento. [18]

L. Turboprop – Turbo hélice

Fig,13 TurbopropEl turboprop o turbohélice consiste en una turbina de gas

que tiene acoplada una hélice, donde la mayor parte de la energia del fluido de trabajo es utilizado para poner en funcionamiento a esta ultima, pues es la encargada de dar el impulso para la propulsión.

Es utilizado en aviacion para la propulsion de aeronaves que no requieran alcanzar velocidades muy altas, se identifica por la caja reductora. El 90% del empuje lo realiza la hélice, y el 10% restante los gases de escape. [19]

M. Turbofan

Fig. 14 Turbofan

El turbofan es la variación más moderna que tienen los motores de turbina a gas. A diferencia de los demás motores a reacción, este se caracteriza por llevar un fan o ventilador enfrente y una turbina adicional al final. El aire que entra es capturado por la entrada del motor. Parte de esta pasa a través de los compresores, seguido por la cámara de combustión y finalmente la turbina. El resto del aire pasa a través del ventilador y pasa alrededor del motor. El ventilador ayuda a aumentar la velocidad del aire que entra, por lo tanto una porción del empuje del turbofan es efectuado por el ventilador, lo que le proporciona una ventaja mayor a la de los demás tipos de motores, a la par de que este empuje adicional lo ofrece sin la implementación de combustible, lo que lo hace eficiente en combustible. [20] II. CONCLUSIONES


5


1. El desarrollo de motores a reacción para la industria aeronáutica surgió a finales de la decada de los 60, cuando el transporte comercial requería un desplazamiento en menor tiempo, por lo que –junto al avance aeronautico presente en la Guerra Fría- las empresas aeronáuticas centraron su atención en desarrollar motores para la aviación.2. Ambas partes del sector aeronáutico, militar y civil, han venido trabajando para poder construir motores que brinden mayores prestaciones, como el empuje y la potencia, sin trastocar un diseño optimo para una aeronave, como el aumentar su peso o que su sistema de escape produzca contaminantes que afecten elevadamente el ambiente humano.3. Como se pudo detallar en el documento, la producción de motores en ciertas ocasiones han generado consorcios entre empresas del sector motriz aeronautico; para que así se generen motores a reacción con mayores eficiencies y étapas que ayuden a su rendimiento termogasodinamico.

III. REFERENCIAS [1] CFM, (2011) “CFM56-7B Turbo Engine” [en línea].

Disponible en: http://www.cfmaeroengines.com/engines/cfm56-7b

[2] CFM (2011) “CFM56-5B Turbofan Engine” [en línea]. Disponible en: http://www.cfmaeroengines.com/engines/cfm56-5b

[3] KLIMOV “GTD-350” [en línea]. Disponible en: http://www.klimov.ru/en/production/helicopter/GTD-350/

[4] PRATT & WHITNEY “JT8D” [en línea]. Disponible en: http://www.pw.utc.com/JT8D_Engine

[5] Flight International (1993, Agosto, 31) “Engine for change” [en línea]. Disponible en : https://www.flightglobal.com/FlightPDFArchive/1993/1993%20-%202096.PDF

[6] GE “Descripción del motor Walter M601” [ en línea]. Disponible en: http://www.geaviation.cz/products/aircraft-engines/descriptiondelmotor.htm?lang=sp

[7] Aerocomp Inc (2001) “Walter M601D turboprop” [en línea]. Disponible en: http://www.aerocompinc.com/ftp/litrture/2001/waltr601.pdf

[8] AirCargopedia. (2012, Abril 30) “PW4000 94-inch Fan Engine: The Choice for Maximum Customer Value” [En línea]. Disponible en: http://www.aircargopedia.com/pdf/PW4000_94_Backgrounder.pdf.

[9] DELTA TechOps. (2012, Julio 28) “PW4000-94 Engine” [En línea]. Disponible en: www.deltatechops.com/mro-capabilities/view/category/pw4000-94

[10] Pratt & Whitney. (2015, Mayo 11) “94-inch Hich-Bypass Turbofan Engine” [En línea]. Disponible en: https://www.pw.utc.com/Content/Press_Kits/pdf/me_pw4062_94_inch_pCard.pdf.

[11] GKN. (2013, Sept 21) “Engines” [En línea]. Disponible en: www.gkn.com/aerospace/products-and-capabilities/engines/Pages/default.aspx

[12] Volvo Aereo. (2008, Enero 31) “Gripen surpasses 100,000 flight hours - Volvo Aero’s engine safest in the world” [En línea]. Disponible en: www.vfsco.com/financialservices/hungary/hu-hu/news_media/_layouts/CWP.Internet.VolvoCom/NewsItem.aspx?News.ItemId=36253&News.Language=en-gb.

[13] Mladenov “Air International” March 2001, pp. 184–186.[14] Deagel. (2006, Dic 8) “V2500” [En línea]. Disponible en:

www.deagel.com/Turbofan-Engines/V2500_a001363001.aspx.

[15] MTU Aero Engines. (2014, Nov 14) “V2500” [En línea]. Disponible en: http://www.mtu.de/engines/civil-aircraft-engines/narrowbody-and-regional-jets/v2500/.

[16] Jenkinson L., Simpkin P., Rhodes D.. (2014, Nov 1) “Data B : Engine Data File : CFMI and IAE (International Aero. Engines)” [En línea]. Disponible en: booksite.elsevier.com/9780340741528/appendices/data-b/table-1/default.htm.

[17] IAE. (2004, Dic 4) “Concourse” [En línea]. Disponible en: www.iaenews.com/media/2003-06_Concourse.pdf.

[18] SISADU, “Turborreactores, turbopropulsores y demás turbinas de gas” [en línea]. Disponible en: http://sisadu.com/arancel/normas/notas/cap_8411.pdf

[19] Cast safety “Introduction to turboprop engine types” [en línea]. Disponible en: http://www.cast-safety.org/pdf/2_engine_types.pdf

[20] Glenn Research center, “Turbofan engine” [en línea]. Disponible en: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/aturbf.html


6

http://www.cast-safety.org/pdf/2_engine_types.pdf

http://www.aerocompinc.com/ftp/litrture/2001/waltr601.pdf

http://www.aerocompinc.com/ftp/litrture/2001/waltr601.pdf

http://www.geaviation.cz/products/aircraft-engines/descriptiondelmotor.htm?lang=sp

http://www.geaviation.cz/products/aircraft-engines/descriptiondelmotor.htm?lang=sp

https://www.flightglobal.com/FlightPDFArchive/1993/1993%20-%202096.PDF

https://www.flightglobal.com/FlightPDFArchive/1993/1993%20-%202096.PDF

http://www.klimov.ru/en/production/helicopter/GTD-350/

http://www.cfmaeroengines.com/engines/cfm56-5b

http://www.cfmaeroengines.com/engines/cfm56-7b

identificación de motores a reacción

Documents