respiración aérea

Un motor de respiración de aire es cualquier motor de combustión que toma oxígeno de la atmósfera en lugar de llevarlo a bordo. En aviación, esto significa turborreactores, turbofanes y turbohélices que aspiran aire ambiente a través de un compresor o difusor, lo comprimen, lo mezclan con combustible, encienden la mezcla y expulsan los gases de escape. La distinción es importante porque los motores de respiración de aire difieren fundamentalmente de los motores de cohete, que transportan tanto el combustible como el oxidante internamente.

Los motores turbofan, que impulsan la mayoría de las aeronaves comerciales modernas, son el diseño dominante de respiración de aire. Un turbofan aspira aire a través de un ventilador de gran diámetro en la parte delantera, envía la mayor parte alrededor del núcleo del motor como aire de derivación, y envía el resto a través de las etapas del compresor para la combustión. Las relaciones de derivación oscilan entre aproximadamente 5:1 en jets regionales y 12:1 o más en grandes aviones de fuselaje ancho. Este diseño es eficiente porque el aire de derivación genera empuje con un consumo mínimo de combustible.

Los motores de respiración de aire requieren sistemas de admisión de aire que funcionen. Las aeronaves de alta velocidad necesitan diseños de admisión que ralenticen el aire supersónico a velocidades subsónicas antes de que llegue al compresor; la compresión lenta causa pérdidas por choque que reducen la eficiencia. El hielo, el daño por objetos extraños (FOD) de escombros y los impactos de aves dañan los sistemas de admisión y afectan el rendimiento del motor. El mantenimiento incluye la inspección regular con boroscopio de las palas del compresor y la limpieza de las áreas de admisión.

La principal limitación de los motores de respiración de aire es la altitud. A medida que la densidad del aire disminuye por encima de aproximadamente 35,000 pies, hay menos oxígeno disponible por unidad de volumen, lo que reduce la energía de combustión y el empuje. Las relaciones de presión en los motores modernos de alto bypass compensan parcialmente, pero hay un techo más allá del cual los motores de respiración de aire no pueden operar eficazmente. Por esta razón, las naves espaciales utilizan motores de cohete; no existe un límite de altitud superior cuando el oxidante se transporta a bordo.

El término separa claramente estos motores de la propulsión de cohetes en el discurso técnico. En los documentos de mantenimiento y certificación, distinguir los sistemas de respiración de aire de los que no lo son es importante para los requisitos de capacitación, el análisis de fallas y la definición del envolvente de rendimiento. Un técnico que trabaja en un motor a reacción necesita comprender que la calidad y la densidad del aire de admisión afectan directamente la salud del motor y la producción de empuje de maneras que los motores de cohete no experimentan.