Helicóptero: Motores - Engines
Motores recíprocos - Reciprocating Engines
Los motores recíprocos, también llamados motores de pistón, se utilizan generalmente en los helicópteros más pequeños. La mayoría de los helicópteros de entrenamiento utilizan motores recíprocos porque su funcionamiento es relativamente sencillo y barato.
Consulte el Manual de conocimientos aeronáuticos del piloto para obtener una explicación detallada e ilustraciones del motor de pistón. (Todo sobre Helicópteros)
Motores de turbina - Turbine Engines
Los motores de turbina son más potentes y se utilizan en una gran variedad de helicópteros. Producen una enorme cantidad de potencia para su tamaño, pero su funcionamiento suele ser más caro. El motor de turbina utilizado en los helicópteros funciona de forma diferente a los utilizados en los aviones.
En la mayoría de las aplicaciones, las salidas de escape simplemente liberan los gases gastados y no contribuyen al movimiento de avance del helicóptero. Aproximadamente el 75% del flujo de aire entrante se utiliza para refrigerar el motor. (Todo sobre Helicópteros)
El motor de turbina de gas montado en la mayoría de los helicópteros está compuesto por un compresor, una cámara de combustión, una turbina y un conjunto de caja de cambios accesoria. El compresor introduce el aire filtrado en la cámara plenaria y lo comprime.
Los filtros de tipo común son tubos de remolino centrífugos en los que los residuos son expulsados hacia el exterior y soplados por la borda antes de entrar en el compresor, o filtros de barrera del motor (EBF), similares al elemento filtrante K&N utilizado en aplicaciones de automoción. (Todo sobre Helicópteros)
Aunque este diseño reduce significativamente la ingestión de objetos extraños en el motor, es importante que los pilotos sean conscientes de la cantidad de residuos que realmente se filtran. Operar en la arena, el polvo o incluso en materiales de tipo herbáceo puede ahogar un motor en cuestión de minutos.
El aire comprimido se dirige a la sección de combustión a través de tubos de descarga donde se inyecta combustible atomizado. (Todo sobre Helicópteros)
La mezcla de combustible y aire se enciende y se deja que se expanda. A continuación, este gas de combustión es forzado a pasar por una serie de ruedas de turbina que las hacen girar.
Estas ruedas de turbina proporcionan potencia tanto al compresor del motor como a la caja de cambios de accesorios. Dependiendo del modelo y del fabricante, las revoluciones pueden variar entre 20.000 y 51.600. (Todo sobre Helicópteros)
La potencia se suministra a los sistemas del rotor principal y del rotor de cola a través de la unidad de rueda libre que está unida al eje del engranaje de salida de la caja de cambios de accesorios. El gas de combustión se expulsa finalmente a través de una salida de escape.
La temperatura del gas se mide en diferentes lugares y cada fabricante la denomina de forma diferente. Algunos términos comunes son temperatura entre turbinas (ITT), temperatura de los gases de escape (EGT), temperatura medida de los gases (MGT) o temperatura de salida de la turbina (TOT). A lo largo de esta discusión se utiliza TOT para simplificar. (Todo sobre Helicópteros)
Compresor - Compressor
El compresor puede consistir en un compresor axial, un compresor centrífugo o una combinación de ambos. (Todo sobre Helicópteros)
Un compresor axial consta de dos elementos principales: el rotor y el estator. El rotor está formado por una serie de aspas fijadas en un eje giratorio y se asemeja a un ventilador. Al girar el rotor, el aire es aspirado hacia el interior.
Los álabes del estator están dispuestos en filas fijas entre las palas del rotor y actúan como difusores en cada etapa para disminuir la velocidad del aire y aumentar su presión. Puede haber varias filas de palas del rotor y paletas del estator.
Cada fila constituye una etapa de presión, y el número de etapas depende de la cantidad de aire y del aumento de presión que requiera el motor en cuestión. (Todo sobre Helicópteros)
Un compresor centrífugo consta de un impulsor, un difusor y un colector. El impulsor, que es un disco forjado con palas integradas, gira a gran velocidad para aspirar el aire y expulsarlo a un ritmo acelerado. A continuación, el aire pasa por el difusor, que reduce su velocidad.
Al disminuir la velocidad del aire, aumenta la presión estática, lo que da lugar a un aire comprimido de alta presión. El aire a alta presión pasa entonces por el colector del compresor, donde se distribuye a la cámara de combustión a través de los tubos de descarga. (Todo sobre Helicópteros)
Si el flujo de aire a través del compresor se ve alterado, puede producirse una condición denominada oleada, o pérdida del compresor. Este fenómeno consiste en una pérdida periódica de las palas del compresor.
Cuando esto ocurre, la presión en el compresor se reduce y la presión de combustión puede causar un flujo inverso en la salida del compresor. Al reducirse el flujo de aire a través del compresor, la presión del aire aumenta temporalmente corrigiendo la condición hasta que ocurre de nuevo. (Todo sobre Helicópteros)
Esto se siente en todo el fuselaje en forma de vibraciones y va acompañado de una pérdida de potencia y un aumento de la TOT a medida que el control de combustible añade combustible en un intento de mantener la potencia.
Esta condición puede corregirse activando el sistema de aire de purga que ventila el exceso de presión a la atmósfera y permite que un mayor volumen de aire entre en el compresor para desinstalar las palas del compresor. (Todo sobre Helicópteros)
Cámara de combustión - Combustion Chamber
A diferencia de un motor de pistón, la combustión en un motor de turbina es continua. Una bujía de encendido sirve únicamente para encender la mezcla de combustible y aire al arrancar el motor. Una vez que la mezcla de combustible y aire se enciende, sigue ardiendo mientras la mezcla de combustible y aire siga presente.
Si se produce una interrupción del combustible, del aire o de ambos, la combustión cesa. Esto se conoce como "apagado de la llama", y el motor debe ser reiniciado o reencendido. Algunos helicópteros están equipados con auto-encendido, que activa automáticamente los encendedores para iniciar la combustión si el motor se apaga. (Todo sobre Helicópteros)
Turbina - Turbine
La sección de turbina de dos etapas consta de una serie de ruedas de turbina que se utilizan para accionar la sección del compresor y otros componentes acoplados a la caja de cambios de accesorios. Ambas etapas pueden constar de una o más ruedas de turbina.
La primera etapa se suele denominar productor de gas (N1 o NG), mientras que la segunda etapa se suele llamar turbina de potencia (N2 o NP). (La letra N se utiliza para denotar la velocidad de rotación). (Todo sobre Helicópteros)
Si las turbinas de la primera y la segunda etapa están acopladas mecánicamente entre sí, se dice que el sistema es una turbina fija (turboeje). Estos motores comparten un eje común, lo que significa que las turbinas de la primera y la segunda etapa, y por tanto el compresor y el eje de salida, están conectados. (Todo sobre Helicópteros)
En la mayoría de los conjuntos de turbinas utilizados en los helicópteros, las turbinas de la primera y la segunda etapa no están conectadas mecánicamente entre sí. Más bien, están montadas en ejes independientes, una dentro de la otra, y pueden girar libremente una respecto a la otra. Esto se denomina "turbina libre". (Todo sobre Helicópteros)
Cuando un motor de turbina libre está en funcionamiento, los gases de combustión pasan por la turbina de la primera etapa (N1) para accionar el compresor y otros componentes, y luego pasan por la turbina independiente de la segunda etapa (N2), que hace girar la caja de engranajes de potencia y accesorios para accionar el eje de salida, así como otros componentes diversos. (Todo sobre Helicópteros)
Caja de engranajes de accesorios - Accessory Gearbox
La caja de engranajes accesorios del motor alberga todos los engranajes necesarios para accionar los numerosos componentes del helicóptero. La potencia se suministra a la caja de engranajes accesorios a través de los ejes independientes conectados a las ruedas de turbina N1 y N2.
La etapa N1 acciona los componentes necesarios para completar el ciclo de la turbina, haciendo que el motor sea autosuficiente. (Todo sobre Helicópteros)
Los componentes comunes accionados por la etapa N1 son el compresor, la bomba de aceite, la bomba de combustible y el motor de arranque/generador. La etapa N2 se dedica a accionar los sistemas de accionamiento del rotor principal y del rotor de cola y otros accesorios como generadores, alternadores y aire acondicionado. (Todo sobre Helicópteros)
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Fuente: La información (texto e imágenes) utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Helicopter Flying Handbook - FAA-H-8083-21B) y manuales de instrucción de centros académicos aeronáuticos.
