¿Cómo la cubierta en un motor a reacción de turboventilador de alto bypass lo hace muy diferente de un motor turbohélice?

Answer 1

Ok, tengo la pregunta. Compartiré mis puntos de vista. Aunque esta es una pregunta interesante y nadie debe haber intentado establecer una similitud entre turbo-prop y turbo-fan de esta manera. Los turboventiladores son un compromiso entre los turbo-props y los turbo-jets. Un propulsor turbo lanza una gran cantidad de aire hacia atrás con una velocidad más lenta, básicamente debido al gran tamaño del disco de la hélice y las RPM más lentas obtenidas a través de un engranaje reductor. Mientras que, como en un turboventilador, el ventilador gira a una velocidad muy alta, ya que es parte del carrete del motor y múltiples aspas del ventilador arrojan una gran cantidad de aire detrás del avión a una velocidad más alta. El propulsor turbo tiene una corriente descendente muy compleja detrás de la hélice en forma de una hélice y eso tiene un gran impacto en el patrón de flujo de aire sobre el ala. Ver las siguientes fotos.


En el caso de un turboventilador, la cubierta ayuda de la siguiente manera:
(1) El flujo de aire está contenido dentro de la cubierta y, por lo tanto, tiene un impacto nulo en el flujo de aire sobre el ala.
(2) El conducto es convergente, por lo tanto, la velocidad del aire también aumenta produciendo un mayor empuje.
(3) El flujo de aire de derivación enfría el motor principal a diferencia de un avión de hélice.
(4) El flujo de aire también se dirige y se fusiona con el flujo a través del motor principal, lo que reduce considerablemente el EGT / TGT.
(5) La cubierta también reduce el sonido de picado de la hélice y hace que el motor sea más silencioso.
Aquí está la mortaja …

Answer 2

El secreto es la separación de la punta de la pala del ventilador y, por lo tanto, el control del flujo de aire en la punta.

Una mayor holgura de la punta da como resultado una menor eficiencia del motor debido al escape de aire entre la punta y la cubierta.

Un espacio libre más cercano al mínimo aumentará la eficiencia, pero dependiendo de qué tan cerca esté la tolerancia, puede correr el riesgo de roce de las aspas del ventilador . Esto puede ser un simple roce en el forro abrasivo (el roce de la aspa del ventilador hace que el material de la cubierta suave se afeite) o puede causar una vibración inaceptable.

De ahí la necesidad de controlar la separación de la punta.

Se probaron muchas configuraciones en los primeros motores de chorro de derivación (P & W JT9D) antes de encontrar materiales de control de despeje de punta duraderos y viables. Los operadores probaron varios diseños de obturadores abrasivos, denominados ranuras sesgadas axiales o ranuras sesgadas circunferenciales, antes de llegar a un diseño óptimo. Fue completamente un proceso de prueba y error.

Todo esto fue ayudado por el programa en curso de la NASA E3 (Energy Efficient Engine).

Hoy en día, la aspa del ventilador de barrido de acordes anchos (WCSFB) se ha utilizado ampliamente en motores turbofan de alta relación de derivación avanzada.

A partir del análisis estático, se encuentra que la holgura radial de la punta en el borde delantero y trasero del WCSFB se reducirá con la deformación por flexión o torsión de la cuchilla. Y el cambio de las holguras radiales de la punta varía con el ángulo de giro.

Se ha analizado la respuesta dinámica del WCSFB con diferentes aceleraciones angulares del motor. Muestra que cuando la aceleración angular del rotor del ventilador alcanza un cierto nivel, se producirá una flexión considerable y una deformación torsional de la pala, acompañada de la reducción del espacio radial de la punta, lo que puede provocar un roce / impacto anormal entre la punta de la pala y La carcasa. Esto puede causar graves consecuencias para la cuchilla y la carcasa del motor.

Los resultados de la simulación numérica muestran que el roce / impacto entre la punta WCSFB y la carcasa bajo cargas de aceleración angular puede conducir al pandeo local del borde delantero de la punta de la cuchilla, lo que causará daños graves en la punta de la cuchilla. Además, también se analiza la influencia de la vibración y el desequilibrio de masa del rotor en la separación de la punta de la pala del ventilador.

La simulación numérica y los resultados de las pruebas ayudan al diseño de espacio libre de la punta de la cuchilla para reflejar la naturaleza del WCSFB bajo aceleración irregular para garantizar la seguridad.

Answer 3

Por cubierta, ¿te refieres a la capucha del motor?

Turbo prop y turbo jet no son lo mismo. No es la capucha la que marca la diferencia. Los turbofan BPR altos tienen enormes ventiladores frente al motor y los turbopropulsores no tienen eso, tienen hélices.