Postcombustión y Factores Clave en el Rendimiento de Turborreactores

Postcombustión: Maximizando el Empuje

La postcombustión es un sistema crucial para aumentar el empuje, especialmente en la aviación militar. Este proceso aprovecha el aire residual sin quemar en los gases de escape. Funciona mediante un postquemador, ubicado entre la turbina de baja presión (LPT) y la tobera, donde se realiza una combustión adicional. Este postquemador es similar a una cámara de combustión tubular, equipada con inyección de combustible y un sistema de encendido.

El objetivo principal es incrementar la velocidad de salida de los gases. Esto se logra elevando su temperatura de remanso, sin alterar el punto de funcionamiento del turborreactor. En esencia, la postcombustión proporciona más potencia manteniendo las mismas RPM.

La gráfica (no incluida en este texto, pero referenciada en el original) ilustra los diagramas termodinámicos p-V (presión-volumen) y T-S (temperatura-entropía) de un motor con postcombustión. Después de la expansión en la turbina, una nueva combustión a presión casi constante aumenta significativamente la temperatura de los gases de escape, sin afectar las condiciones de diseño del motor base (sin postcombustión).

Factores que Influyen en el Empuje del Motor

Temperatura Exterior del Aire (OAT)

Un aumento en la temperatura exterior del aire (OAT) reduce la densidad del aire, y viceversa. Esta variación afecta el gasto másico, que cambia con la temperatura. Específicamente, un aumento en la OAT disminuye el gasto másico y, por consiguiente, el empuje. Además, se reduce la carga sobre el compresor, lo que requiere una menor inyección de combustible para evitar una sobreaceleración. La disminución del empuje es aproximadamente del 0.2% al 0.7% por cada grado Celsius de aumento en la OAT.

Presión Exterior del Aire

Un incremento en la presión exterior del aire aumenta la densidad del aire, resultando en un mayor gasto másico. El efecto de la presión sobre el empuje es opuesto al de la temperatura: mayor presión del aire implica mayor empuje.

Altura de Vuelo

Al aumentar la altura de vuelo, se presentan dos efectos contrapuestos:

• Disminución de la presión atmosférica: Reduce el empuje.
• Disminución de la OAT: Aumenta el empuje.

La disminución de la presión tiene un impacto más significativo que la disminución de la temperatura. Por lo tanto, el resultado neto es una reducción del empuje. A partir de los 11,000 metros, la temperatura se mantiene constante, intensificando la caída del empuje, ya que no se cuenta con el efecto compensatorio de la reducción de la temperatura.

Factores que Afectan el Consumo Específico

Velocidad de Vuelo

El consumo específico de combustible aumenta con la velocidad de vuelo debido a dos factores:

• El consumo de combustible aumenta con la velocidad.
• El empuje disminuye con la velocidad.

Altura de Vuelo

El consumo específico disminuye con la altura de vuelo. Aunque el empuje disminuye, el consumo neto de combustible disminuye en mayor medida, resultando en una reducción del consumo específico.

Revoluciones del Motor (RPM)

A bajas RPM, el consumo específico es muy alto. A altas RPM, el consumo específico se reduce debido a:

• Mejora de la eficiencia del motor.
• Aunque a mayor velocidad aumenta el gasto másico, a altas revoluciones el aumento de empuje es más significativo, disminuyendo así el consumo específico.