turborreactor

Un turborreactor es un motor de turbina de gas que produce empuje al comprimir el aire entrante, mezclarlo con combustible, encender la mezcla y expulsar los gases de escape calientes a alta velocidad. Los componentes principales están dispuestos en línea recta: entrada, compresor, cámara de combustión, turbina y tobera. A diferencia de los motores turbofán, que desvían gran parte del aire entrante alrededor del núcleo, un turborreactor envía todo el aire a través del proceso de compresión y combustión, lo que lo hace térmicamente eficiente a velocidades transónicas y supersónicas, pero ruidoso y con alto consumo de combustible en crucero subsónico.

El compresor y la turbina están unidos mecánicamente en un solo eje. A medida que los gases de escape calientes se expanden a través de la turbina, hacen girar el rotor, que a su vez impulsa el compresor para aspirar y presurizar aire fresco. Este ciclo autosostenible comienza al arrancar el motor, cuando la potencia externa o la velocidad del aire hacen girar el eje para iniciar la compresión y la combustión. La relación de presión a través del compresor, que generalmente oscila entre 4:1 y 8:1 en los turborreactores militares, afecta directamente la eficiencia del motor y la producción de empuje.

Por qué los turborreactores dominaron la aviación a reacción temprana

Los turborreactores impulsaron los primeros aviones de combate porque su arquitectura simple permitía altas velocidades de eje y altas temperaturas de escape sin el estrés mecánico que dañaría las etapas de los turbofán. Los Rolls-Royce Welland y General Electric J47, utilizados en aeronaves desde la década de 1940 hasta la de 1960, eran turborreactores puros. Sobresalen por encima de Mach 0,8 porque el efecto de ariete del aire entrante a velocidad reduce la carga de trabajo del compresor, mejorando la eficiencia. Por el contrario, en el despegue y el vuelo a baja velocidad, los turborreactores son ineficientes porque el compresor debe hacer casi todo el trabajo de presurizar el aire, consumiendo una enorme cantidad de combustible.

Los problemas de mantenimiento en los turborreactores se centran en la erosión de las palas del compresor por la ingestión de arena, la degradación de la sección caliente por el ciclo térmico y el desgaste de los cojinetes. La temperatura de entrada de la turbina, que a veces supera los 1000 grados Celsius en motores de alto rendimiento, limita la vida útil y exige estrictos intervalos de inspección. Las tomas de aire de purga del compresor son comunes, dirigiendo aire presurizado a sistemas de la aeronave como la presurización y el antihielo, lo que reduce el empuje disponible y debe tenerse en cuenta en los cálculos de rendimiento.

Los turborreactores han sido reemplazados en gran medida en el servicio comercial por los turbofán, que separan el escape del núcleo en un chorro más pequeño y caliente y un flujo de aire desviado más grande y frío. Esta disposición mejora drásticamente la economía de combustible a velocidades subsónicas. Las aeronaves militares y de investigación supersónicas todavía utilizan turborreactores o diseños híbridos porque la alta eficiencia termodinámica a números Mach elevados y la capacidad de gestionar las condiciones de choque de entrada siguen siendo valiosas, a pesar de la penalización en ruido y consumo de combustible.