Con la siguiente fórmula, calcule la fuerza necesaria para acelerar una masa de 50 libras en 100 pies/seg².
F = MA / G, F = 50 libras × 100 pies/seg² / 32,2 pies/seg², F = 5000 libras-pie/seg² / 32,2 pies/seg², F = 155 libras
Esto ilustra que si la masa de velocidad por segundo aumenta en 100, el empuje resultante es de 155 libras.
Dado que el motor turborreactor acelera el aire, se puede utilizar la siguiente fórmula para determinar el empuje del chorro:
F = Ms (V2 – V1 ) / G , donde: F = fuerza en libras, Ms = caudal másico en lb/seg, V1 = velocidad de entrada, V2 = velocidad del chorro (escape), V2 – V1 = cambio de velocidad; diferencia entre la velocidad de entrada y la velocidad del chorro, G = Aceleración de la gravedad o 32,2 pies/seg².
Como ejemplo, para usar la fórmula para cambiar la velocidad de 100 libras de flujo de aire masivo por segundo de 600 pies/seg a 800 pies/seg, la fórmula se puede aplicar de la siguiente manera: F = 100 lb/seg (800 pies/seg – 600 pies/seg)/32,2 pies/seg², F = 20 000 lb/seg/32,2 pies/seg², F = 621 lb.
Como muestra la fórmula, si se conocen el flujo de aire másico por segundo y la diferencia en la velocidad del aire desde la entrada hasta la salida, es fácil calcular la fuerza necesaria para producir el cambio en la velocidad. Por lo tanto, el empuje del motor debe ser igual a la fuerza requerida para acelerar la masa de aire a través del motor. Entonces, usando el símbolo “Fn” para libras de empuje, la fórmula se convierte en: Fn = Ms (V2 – V1) / G
El empuje de un motor de turbina de gas se puede aumentar mediante dos métodos: aumentando el flujo másico de aire a través del motor o aumentando la velocidad del gas. Si la velocidad del turborreactor permanece constante con respecto a la aeronave, el empuje disminuye si se aumenta la velocidad de la aeronave.
Esto se debe a que V1 aumenta de valor. Sin embargo, esto no presenta un problema grave, porque a medida que aumenta la velocidad del avión, entra más aire en el motor y aumenta la velocidad del chorro. El empuje neto resultante es casi constante con el aumento de la velocidad aerodinámica.
El ciclo Brayton es el nombre que se le da al ciclo termodinámico de un motor de turbina de gas para producir empuje. Este es un ciclo de eventos de volumen variable y presión constante y comúnmente se denomina ciclo de presión constante. Un término más reciente es “ciclo de combustión continua”.
Los cuatro eventos continuos y constantes son admisión, compresión, expansión (incluye potencia) y escape. Estos ciclos se analizan según se aplican a un motor de turbina de gas. En el ciclo de admisión, el aire entra a presión ambiente y volumen constante. Sale de la toma con un aumento de presión y una disminución de volumen.
En la sección del compresor, el aire se recibe desde la entrada a una presión aumentada, ligeramente superior a la ambiental, y con una ligera disminución de volumen. El aire ingresa al compresor donde se comprime. Sale del compresor con un gran aumento de presión y disminución de volumen, creado por la acción mecánica del compresor.
El siguiente paso, la expansión, tiene lugar en la cámara de combustión quemando combustible, que expande el aire calentándolo. La presión permanece relativamente constante, pero se produce un marcado aumento de volumen. Los gases en expansión se mueven hacia atrás a través del conjunto de la turbina y la turbina los convierte de energía de velocidad a energía mecánica. La sección de escape, que es un conducto convergente, convierte el volumen en expansión y la presión decreciente de los gases en una alta velocidad final.
La fuerza creada dentro del motor para mantener este ciclo continuo tiene una reacción igual y opuesta (empuje) para mover la aeronave hacia adelante. tiene lugar en la cámara de combustión quemando combustible, el cual expande el aire calentándolo. La presión permanece relativamente constante, pero se produce un marcado aumento de volumen.
Los gases en expansión se mueven hacia atrás a través del conjunto de la turbina y la turbina los convierte de energía de velocidad a energía mecánica. La sección de escape, que es un conducto convergente, convierte el volumen en expansión y la presión decreciente de los gases en una alta velocidad final.
La fuerza creada dentro del motor para mantener este ciclo continuo tiene una reacción igual y opuesta (empuje) para mover la aeronave hacia adelante. tiene lugar en la cámara de combustión quemando combustible, el cual expande el aire calentándolo. La presión permanece relativamente constante, pero se produce un marcado aumento de volumen.
Los gases en expansión se mueven hacia atrás a través del conjunto de la turbina y la turbina los convierte de energía de velocidad a energía mecánica. La sección de escape, que es un conducto convergente, convierte el volumen en expansión y la presión decreciente de los gases en una alta velocidad final.
La fuerza creada dentro del motor para mantener este ciclo continuo tiene una reacción igual y opuesta (empuje) para mover la aeronave hacia adelante. Los gases en expansión se mueven hacia atrás a través del conjunto de la turbina y la turbina los convierte de energía de velocidad a energía mecánica. La sección de escape, que es un conducto convergente, convierte el volumen en expansión y la presión decreciente de los gases en una alta velocidad final.
La fuerza creada dentro del motor para mantener este ciclo continuo tiene una reacción igual y opuesta (empuje) para mover la aeronave hacia adelante. Los gases en expansión se mueven hacia atrás a través del conjunto de la turbina y la turbina los convierte de energía de velocidad a energía mecánica.
La sección de escape, que es un conducto convergente, convierte el volumen en expansión y la presión decreciente de los gases en una alta velocidad final. La fuerza creada dentro del motor para mantener este ciclo continuo tiene una reacción igual y opuesta (empuje) para mover la aeronave hacia adelante.
El principio de Bernoulli (siempre que la velocidad de una corriente de cualquier fluido aumenta en un punto dado, la presión de la corriente en ese punto es menor que la del resto de la corriente) se aplica a los motores de turbina de gas mediante el diseño de conductos de aire convergentes y divergentes.
El conducto convergente aumenta la velocidad y disminuye la presión. El conducto divergente disminuye la velocidad y aumenta la presión. El principio convergente se usa generalmente para la boquilla de escape. El principio divergente se utiliza en el compresor y el difusor donde el aire se ralentiza y se presuriza.
