propulsión 3 proyectos

GRADO EN INGENIERÍA AEROESPACIAL 2º CURSO

Curso 2014-2015

Asignatura: PROPULSIÓN

Profesor: Joaquín González Corral [email protected]

TEMA I : CRITERIOS DE PROYECTO DE UN SISTEMA PROPULSIVO

Hechos que caracterizan el proyecto de un motor a reacción:

• El proyecto es a la vez comenzado y restringido por una necesidad identificada.

• En el caso de aviones o motores, a menudo existen muchas soluciones legítimas.

Pero ninguna se puede identificar a priori como la única o la óptima.

• Se deben encontrar métodos sistemáticos para identificar la mejor. Por consiguiente

la solución final siempre irá acompañada de juicios y compromisos.

• El proceso es inherentemente interactivo, a menudo se requiere volver a pasos

anteriores, cuando se han encontrado qué suposiciones primeras son inválidas.

• Muchas especialidades están mezcladas.

• Por encima de todo, el proyecto de un sistema complejo requiere participación activa

y comunicación disciplinada por parte de todo el personal involucrado. Debido a que

cada parte del sistema influyen las otras, las mejores soluciones sólo se pueden

conseguir (y grandes problemas y conflictos eliminados) si los participantes reportan

sus hallazgos clara y regularmente.


Con tal variedad de configuraciones posibles, la elección de la planta de energía más

apropiada para una aplicación dada no puede ser determinada sin atravesar un

PROCESO DE PROYECTO.

Requisitos del ciclo Aerotermodinámica

Actuaciones

Beneficios

Comercial

Coste del ciclo

de vida

Dibujo general

Selección de materiales

Aerodinámica

Esfuerzos

Vibraciones

Refrigeración

Masa

Análisis de costes

Plan de desarrollo

Costes

Costes de

producción

Masa

Diseño

Análisis

Coste del

ciclo de vida

Tiempo de desarrollo

Recursos

Predicciones

de mercado

Utilización

Límite

tecnológico

Técnicas de

fabricación

Escala de

tiempos

- Lucha entre departamentos


Desarrollar un proyecto competitivo de un motor a reacción para una aeronave o

vehículo espacial es una de las tareas más desafiantes en ingeniería.

Las actuaciones de una aeronave o vehículo espacial son tan sensitivas a las

reducciones de dimensión, peso y consumo de combustible de sus motores, que

se debe obtener el máximo rendimiento de cada uno de sus componentes.

Por otro lado, las capacidades tanto aerodinámicas como mecánicas de cualquier

componente no se deben exceder ya que las posibles consecuencias pueden ser

desastrosas.

Así pues, el desarrollo del proyecto de ingeniería debe estar basado en los

siguientes criterios:

•El conocimiento de los posibles valores máximos de los rendimientos y

capacidades tanto aerodinámicas como mecánicas y térmicas de los

componentes del motor de reacción.

•En saber cómo se puede proyectar para llegar a obtener, sin excederse,

precisamente esos máximos rendimientos y valores.

* La investigación necesaria para extender los máximos rendimientos y

capacidades de cada componente.


Para asegurar y extender estos límites se necesitan especialistas en:

Aerodinámica, Termodinámica, Control, Materiales, Vibraciones y Aeroacústica,

Combustión, transmisión de calor, Lubricación, Instrumentación, Fabricación e

Inspección.

Estos especialistas deben trabajar juntos si se quieren alcanzar los objetivos

presentados. Se sabe que un motor de reacción logra obtener su potencia útil a partir

de un ciclo termodinámico, por consiguiente, para mejorar tanto la potencia como el

consumo específico es necesario incrementar:

•Los rendimientos del ciclo.

•La temperatura y presión máxima de funcionamiento.

Tampoco se puede olvidar el tiempo que el sistema debe funcionar, que se conoce con

el nombre de vida.


Las principales solicitaciones a las que están sometidas parte de los motores son las

fuerzas centrífugas, no obstante, hay muchas otras fuerzas que pueden consumir vida (O

destruir) el motor, todas ellas se deben tener en cuenta en el proyecto y en las pruebas.

Algunas de las más importantes en el cálculo de un aerorreactor son:

•Esfuerzos debidos a momentos flectores producidos por la sustentación de los perfiles o

por la diferencia de presiones a través de los discos.

•Fatiga, producida por los esfuerzos vibratorios que se producen espacialmente por flujos

no uniformes.

•Flameo o "flutter" de perfiles o discos, éste es un fenómeno aeroelástico en donde la

frecuencia natural del sistema es excitada espontáneamente y la energía para conseguirlo

se extrae de la propia corriente.

•Esfuerzos de torsión inevitables cuando transmitimos potencia por medio de ejes.

• Gradientes térmicos.

•Hay también muchas causas de concentración de esfuerzos que pueden doblar el esfuerzo

elástico hasta producir deformaciones plásticas

•Daños de objetos extraños (FOD) o de objetos propios (DOD)

* Hay un gran número de efectos físico-químicos que también consumen vida, los más

notables son la erosión, la corrosión y la fluencia.


En los primeros desarrollos de turborreaetores, el trabajo de los ingenieros consistía

en materializar el mejor proyecto de motor posible, partiendo de la tecnología

existente en el momento.

En la actualidad, antes de lanzar el programa de un nuevo motor, el principal objetivo

es generar nuevos conceptos y tecnologías que permitan cumplir al máximo los

requerimientos de rendimiento, fiabilidad, mantenimiento y coste del motor.

Debido al alto coste de los programas de ingeniería, ya no es aceptable la ingeniería

por la ingeniería, tiene que haber un mercado definitivo y un beneficio cuantificable

de la investigación antes de comprometer inversiones en programas de ingeniería.

Desde el primer vuelo de un aerorreactor, las características de peso han mejorado

por un factor de 4, el consumo específico por un factor de 2.5 y la vida por un factor

de 400.

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