馃敶✈️323. Aeronaves: Sistemas de Escape con Turbocompresor - Exhaust Systems with Turbocharger 馃殎
Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 1, Pagina: 3-26
(Recuerda que nuestra informacion esta basada en manuales certificados de la Federal Aviation Administration FAA)
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Aeronaves: Sistemas de escape con turbocompresor
Cuando se incluye un turbocompresor o un sistema de turbocompresor, el sistema de escape del motor funciona en condiciones de presi贸n y temperatura muy elevadas. Se deben tomar precauciones adicionales en el cuidado y mantenimiento del sistema de escape. Durante la operaci贸n en altitud de alta presi贸n, la presi贸n del sistema de escape se mantiene en o cerca de los valores del nivel del mar.
Debido al diferencial de presi贸n, cualquier fuga en el sistema permite que los gases de escape escapen con una intensidad similar a la de un soplete que puede da帽ar gravemente las estructuras adyacentes.
Una causa com煤n de mal funcionamiento son los dep贸sitos de coque (acumulaci贸n de carbono) en la unidad de la v谩lvula de descarga, lo que provoca un funcionamiento err谩tico del sistema.
Las acumulaciones excesivas de dep贸sitos pueden hacer que la v谩lvula de descarga se atasque en la posici贸n "cerrada", provocando una condici贸n de sobrecarga. La acumulaci贸n de dep贸sitos de coque en el propio turbo provoca una p茅rdida gradual de potencia en vuelo y una lectura baja de la presi贸n del colector antes del despegue.
La experiencia ha demostrado que la decoquizaci贸n peri贸dica, o la eliminaci贸n de los dep贸sitos de carb贸n, es necesaria para mantener la m谩xima eficiencia. Limpie, repare, revise y ajuste los componentes y controles del sistema de acuerdo con las instrucciones del fabricante correspondiente.
Sistema de escape aumentador - Augmentor Exhaust System
En los sistemas de escape equipados con tubos de aumento, los tubos de aumento deben inspeccionarse a intervalos regulares para comprobar que est茅n correctamente alineados, que est茅n sujetos de forma segura y que est茅n en general en buen estado.
Incluso cuando los tubos de aumento no contengan superficies de intercambio de calor, deben inspeccionarse en busca de grietas junto con el resto del sistema de escape. Las grietas en los tubos de aumento pueden presentar un peligro de incendio o de mon贸xido de carbono al permitir que los gases de escape ingresen a las 谩reas de la g贸ndola, el ala o la cabina.
Reparaciones del sistema de escape - Exhaust System Repairs
En general, se recomienda reemplazar las chimeneas de escape, silenciadores, tubos de escape, etc., con componentes nuevos o reacondicionados en lugar de repararlos. Las reparaciones soldadas de los sistemas de escape se complican por la dificultad de identificar con precisi贸n el metal base para poder seleccionar los materiales de reparaci贸n adecuados.
Los cambios en la composici贸n y la estructura granular del metal base original complican a煤n m谩s la reparaci贸n. Sin embargo, cuando sean necesarias reparaciones soldadas, se deben conservar los contornos originales; la alineaci贸n del sistema de escape no debe estar deformada ni afectada de otra manera.
Las reparaciones o los cordones de soldadura descuidados que sobresalen internamente no son aceptables, ya que provocan puntos calientes locales y pueden restringir el flujo de gases de escape.
Siempre se deben usar los accesorios y abrazaderas adecuados cuando se reparan o reemplazan los componentes del sistema de escape. Acero o baja temperatura, Las tuercas autoblocantes no deben sustituirse por tuercas de lat贸n o tuercas de seguridad especiales para altas temperaturas utilizadas por el fabricante.
Las juntas viejas nunca deben reutilizarse. Cuando sea necesario el desmontaje, las juntas deben reemplazarse por otras nuevas del mismo tipo proporcionadas por el fabricante.
Boquillas de escape del motor de turbina - Turbine Engine Exhaust Nozzles
Los motores de turbina tienen varios tipos diferentes de boquillas de escape seg煤n el tipo de motor. Los motores turboeje de los helic贸pteros pueden tener una tobera de escape que forma un conducto divergente. Este tipo de boquilla no proporcionar铆a ning煤n empuje, toda la potencia del motor girar铆a los rotores, mejorando las habilidades de vuelo estacionario del helic贸ptero.
Los motores turboventiladores tienden a caer en ventiladores con conductos o motores con ventiladores sin conductos. Los motores de ventilador con conductos toman el flujo de aire del ventilador y lo dirigen a trav茅s de conductos cerrados a lo largo del motor.
Luego, fluye hacia una boquilla de escape com煤n. El flujo de escape del n煤cleo y el flujo del ventilador se mezclan y fluyen desde el motor a trav茅s de esta boquilla mixta.
El ventilador sin conductos tiene dos boquillas, una para el flujo de aire del ventilador y otra para el flujo de aire del n煤cleo. Ambos fluyen hacia el aire ambiente por separado y tienen boquillas separadas.
El motor sin conductos o el motor de tobera separada maneja grandes cantidades de flujo de aire. El aire del ventilador que crea la mayor parte del empuje (80–85 por ciento del empuje total) debe dirigirse a trav茅s de las aspas del ventilador y las aspas de salida con la menor turbulencia posible. El flujo de aire del n煤cleo debe enderezarse ya que proviene de la turbina.
Mediante el uso de una tobera convergente, los gases de escape aumentan de velocidad antes de que se descarguen por la tobera de escape. El aumento de la velocidad de los gases aumenta su impulso y aumenta el empuje producido (20-15 por ciento de empuje total). La mayor parte de la energ铆a de los gases ha sido absorbida para impulsar el ventilador a trav茅s de las etapas de la turbina de baja presi贸n.
Las toberas de escape de los turboh茅lices proporcionan peque帽as cantidades de empuje (10 a 15 por ciento), pero se utilizan principalmente para descargar los gases de escape de la aeronave. La mayor parte de la energ铆a se ha transferido a la h茅lice.
En algunos aviones turboh茅lice, un conducto de escape a menudo se denomina tubo de escape, aunque el conducto en s铆 es esencialmente un tubo simple, de acero inoxidable, c贸nico o cil铆ndrico.
El conjunto tambi茅n incluye un cono de cola del motor y los puntales dentro del conducto. El cono de cola y los puntales agregan fuerza al conducto, imparten una direcci贸n axial al flujo de gas y suavizan el flujo de gas. En una instalaci贸n t铆pica, el conjunto del tubo de escape se monta en la g贸ndola y se fija en su extremo delantero al cortafuegos.
La secci贸n delantera del tubo de escape tiene forma de embudo y rodea pero no hace contacto con la secci贸n de escape de la turbina. Esta disposici贸n forma un espacio anular que sirve como eyector de aire para el aire que rodea la secci贸n caliente del motor.
A medida que los gases de escape de alta velocidad ingresan al tubo de escape, se produce un efecto de baja presi贸n que hace que el aire alrededor de la secci贸n caliente del motor fluya a trav茅s del espacio anular hacia el tubo de escape.
La secci贸n trasera del tubo de escape est谩 asegurada al fuselaje por dos brazos de soporte, uno a cada lado del tubo de escape. Los brazos de soporte est谩n unidos a la superficie superior del ala de tal manera que permiten el movimiento hacia adelante y hacia atr谩s para compensar la expansi贸n.
El conjunto del tubo de escape est谩 envuelto en una manta aislante para proteger el 谩rea circundante del alto calor producido por los gases de escape.
Tales mantas pueden estar hechas de una l谩mina laminada de acero inoxidable en el exterior y fibra de vidrio en el interior. Esto se usa cuando el escape del motor est谩 ubicado a cierta distancia del borde del ala o de la estructura del avi贸n. Tales mantas pueden estar hechas de una l谩mina laminada de acero inoxidable en el exterior y fibra de vidrio en el interior.
Esto se usa cuando el escape del motor est谩 ubicado a cierta distancia del borde del ala o de la estructura del avi贸n. Tales mantas pueden estar hechas de una l谩mina laminada de acero inoxidable en el exterior y fibra de vidrio en el interior. Esto se usa cuando el escape del motor est谩 ubicado a cierta distancia del borde del ala o de la estructura del avi贸n.
Inmediatamente detr谩s de la salida de la turbina y, por lo general, justo delante de la brida a la que se une el conducto de escape, el motor est谩 instrumentado para medir la presi贸n de descarga de la turbina. Se insertan una o m谩s sondas de presi贸n en el conducto de escape para proporcionar un muestreo adecuado de los gases de escape.
En motores grandes, no es pr谩ctico medir la temperatura interna en la entrada de la turbina, por lo que el motor a menudo tambi茅n est谩 instrumentado para medir la temperatura de los gases de escape en la salida de la turbina.
Boquilla de escape convergente - Convergent Exhaust Nozzle
A medida que los gases de escape salen por la parte trasera del motor, fluyen hacia la boquilla de escape. La primera parte de la tobera de escape y el tap贸n de escape forman un conducto divergente para reducir la turbulencia en el flujo de aire, luego los gases de escape fluyen hacia el componente convergente de la tobera de escape donde el flujo est谩 restringido por una abertura de salida m谩s peque帽a.
Dado que esto forma un conducto convergente, la velocidad del gas aumenta proporcionando un mayor empuje. La restricci贸n de la apertura de la salida de la tobera de escape est谩 limitada por dos factores. Si la abertura de la boquilla es demasiado grande, se est谩 desperdiciando empuje. Si es muy poco, el flujo se obstruye en los otros componentes del motor.
En otras palabras, la tobera de escape act煤a como un orificio, cuyo tama帽o determina la densidad y la velocidad de los gases a medida que salen del motor. Esto es fundamental para el rendimiento de empuje. Ajustar el 谩rea de la boquilla de escape cambia tanto el rendimiento del motor como la temperatura de los gases de escape.
Cuando la velocidad de los gases de escape en la abertura de la tobera se vuelve Mach 1, el flujo pasa solo a esta velocidad, no aumenta ni disminuye. El flujo suficiente para mantener Mach 1 en la abertura de la boquilla y tener un flujo adicional (flujo que est谩 siendo restringido por la abertura) crea lo que se llama una boquilla obstruida.
El flujo adicional acumula presi贸n en la boquilla, lo que a veces se denomina empuje de presi贸n. Existe un diferencial de presi贸n entre el interior de la boquilla y el aire ambiente. Al multiplicar esta diferencia de presi贸n por el 谩rea de la abertura de la boquilla, se puede calcular el empuje de presi贸n.
Boquilla de escape convergente-divergente - Convergent-Divergent Exhaust Nozzle
Siempre que la relaci贸n de presi贸n del motor sea lo suficientemente alta como para producir velocidades de los gases de escape que podr铆an exceder Mach 1 en la tobera de escape del motor, se puede ganar m谩s empuje usando un tipo de tobera convergente-divergente.
La ventaja de una tobera convergente-divergente es mayor con n煤meros de Mach altos debido a la mayor relaci贸n de presi贸n resultante en la tobera de escape del motor.
Para garantizar que un peso o volumen constante de un gas fluya m谩s all谩 de cualquier punto dado despu茅s de alcanzar la velocidad s贸nica, la parte trasera de un conducto de escape supers贸nico se agranda para acomodar el peso o volumen adicional de un gas que fluye a velocidades supers贸nicas. Si esto no se hace, la boquilla no funciona de manera eficiente. Esta es la secci贸n divergente del conducto de escape.
Cuando se utiliza un conducto divergente en combinaci贸n con un conducto de escape convencional, se denomina conducto de escape convergente-divergente. En la tobera convergente-divergente o CD, la secci贸n convergente est谩 dise帽ada para manejar los gases mientras permanecen subs贸nicos y para entregar los gases a la garganta de la tobera justo cuando alcanzan la velocidad s贸nica.
La secci贸n divergente maneja los gases, aumentando a煤n m谩s su velocidad, despu茅s de que emergen de la garganta y se vuelven supers贸nicos. A medida que el gas fluye desde la garganta de la boquilla, se vuelve supers贸nico (Mach 1 y superior) y luego pasa a la secci贸n divergente de la boquilla.
Como es supers贸nico, contin煤a aumentando su velocidad. Este tipo de tobera se utiliza generalmente en veh铆culos aeroespaciales de muy alta velocidad.