miniatura|Nord 1500 Griffon II, que estava propulsat per una combinació de turboreactor i estatorreactor, un precursor dels dissenys posteriors de turbocoets. El turbocoet d'aire és un tipus de motor de reacció de cicle combinat. La disposició bàsica inclou un generador de gas, que produeix gas a alta pressió, que impulsa un conjunt de turbina/compressor que comprimeix l'aire atmosfèric en una cambra de combustió. Aquesta mescla es crema abans de sortir del dispositiu a través d'una broqueta i crear empenta.
Hi ha molts tipus diferents de turbocoets d'aire. Els diversos tipus generalment difereixen en com funciona la secció del generador de gas del motor.
Els turbocoets d'aire sovint es coneixen com a turboamreactors, coets turboamreactors, expansors de turbocoets i molts altres. Com que no hi ha consens sobre quins noms s'apliquen a quins conceptes específics, diverses fonts poden utilitzar el mateix nom per a dos conceptes diferents.
Beneficis El benefici d'aquesta configuració és l'augment de l'impuls específic respecte al d'un coet. Per a la mateixa massa de propel·lent transportada que un motor de coet, la potència total del turbocoet d'aire és molt més alta. A més, proporciona empenta en un rang de velocitats molt més ampli que un estatorreactor, però és molt més barat i fàcil de controlar que un motor de turbina de gas. El turbocoet d'aire omple un nínxol (en termes de cost, fiabilitat, robustesa i durada de l'empenta) entre el motor de coet de combustible sòlid i el motor de turbina de gas per a aplicacions de míssils.
Tipus Turbocoet Un turbocoet és un tipus de motor d'avió que combina elements d'un motor de reacció i un coet. Normalment consta d'un ventilador multietapa accionat per una turbina, que és accionada pels gasos calents que s'escapen d'una sèrie de petits motors semblants a coets muntats al voltant de l'entrada de la turbina. Els gasos d'escapament de la turbina es barregen amb l'aire de descàrrega del ventilador i es cremen amb l'aire del compressor abans d'escapar a través d'una tovera propulsora convergent-divergent.
Un cop un motor de reacció puja prou alt a l'atmosfera, no hi ha prou oxigen per cremar el combustible. La idea darrere d'un turbocoet és complementar l'oxigen atmosfèric amb un subministrament a bord. Això permet operar a una altitud molt més alta que la que permetria un motor normal.
Turborreacció d'aire miniatura|Esquema original d'un disseny de turboreactor El turborreactor d'aire és un motor de cicle combinat que fusiona aspectes dels motors turborreactor i estatorreactor. El turborreactor és un motor híbrid que consisteix essencialment en un turborreactor muntat dins d'un estatorreactor. El nucli del turborreactor està muntat dins d'un conducte que conté una cambra de combustió aigües avall de la tovera del turborreactor. El turborreactor pot funcionar en mode turborreactor a l'enlairament i durant el vol a baixa velocitat, però després canvia al mode estatorreactor per accelerar a nombres de Mach elevats.
El funcionament del motor es controla mitjançant flaps de derivació situats just aigües avall del difusor. Durant el vol a baixa velocitat, els flaps controlables tanquen el conducte de derivació i forcen l'aire directament a la secció del compressor del turborreactor. Durant el vol a alta velocitat, els flaps bloquegen el flux cap al turborreactor i el motor funciona com un estatorreactor utilitzant la cambra de combustió posterior per produir empenyiment. El motor començaria funcionant com un turborreactor durant l'enlairament i mentre pujava a altitud. En assolir una alta velocitat subsònica, la part del motor aigües avall del turborreactor s'utilitzaria com a postcombustió per accelerar l'avió per sobre de la velocitat del so. miniatura|Esquema recreat d'un turboreactor d'aire, que inclou: 1. compressor, 2. caixa de canvis, 3. línies d'hidrogen i oxigen, 4. generador de gas, 5. turbina, 6. injector de combustible del cremador de pistó, 7. combustor principal, 8. broquet. A velocitats més baixes, l'aire passa a través d'una entrada i després es comprimeix mitjançant un compressor axial. Aquest compressor és accionat per una turbina, que funciona amb gas calent a alta pressió d'una cambra de combustió.Heiser and Pratt, p. 457–8. Aquests aspectes inicials són molt similars al funcionament d'un turborreactor, però hi ha diverses diferències. La primera és que la cambra de combustió del turboramreactor sovint està separada del flux d'aire principal. En lloc de combinar l'aire del compressor amb el combustible per a la combustió, la cambra de combustió del turboramreactor pot utilitzar hidrogen i oxigen, transportats a l'avió, com a combustible per a la cambra de combustió.Kerrebrock, p. 443–4.
L'aire comprimit pel compressor passa per alt la secció de combustió i turbina del motor, on es barreja amb els gasos d'escapament de la turbina. Els gasos d'escapament de la turbina es poden dissenyar per ser rics en combustible (és a dir, la combustió no crema tot el combustible) que, quan es barreja amb l'aire comprimit, crea una barreja calenta d'aire i combustible que està llesta per cremar de nou. S'injecta més combustible en aquest aire on es torna a cremar. Els gasos d'escapament s'expulsen a través d'una boquilla propulsora, generant empenta.
A la imatge que es mostra no hi ha els conductes de derivació necessaris al voltant del compressor per al funcionament del estatorreactor. Es mostra un turboreactor de baixa derivació amb reescalfament.
Condicions d'ús del turboreactor El motor turboramjet s'utilitza quan l'espai és limitat, ja que ocupa menys espai que els motors estatorreactor i turboreactor separats. Com que un estatorreactor ja ha de viatjar a altes velocitats abans de començar a funcionar, una aeronau amb motor estatorreactor és incapaç d'enlairar-se d'una pista pel seu propi motor; aquest és l'avantatge del turborreactor, que és un membre de la família de motors de turbines de gas. Un turborreactor no depèn únicament del moviment del motor per comprimir el flux d'aire entrant; en canvi, el turborreactor conté alguna maquinària rotativa addicional que comprimeix l'aire entrant i permet que el motor funcioni durant l'enlairament i a velocitats lentes. Per a un flux entre Mach 3 i 3,5 durant el vol de creuer, velocitats a les quals el turborreactor no podria funcionar a causa de les limitacions de temperatura de les pales de la turbina, aquest disseny proporciona la capacitat d'operar des de velocitat zero fins a més de Mach 3 utilitzant les millors característiques tant del turborreactor com del estatorreactor combinats en un sol motor.
Turbocoet d'aire vs. motor de coet estàndard En aplicacions que romanen relativament a l'atmosfera i requereixen durades més llargues de menor empenyiment en un rang de velocitat específic, el turbocoet d'aire pot tenir un avantatge de pes respecte al motor de coet de combustible sòlid estàndard. Pel que fa als requisits volumètrics, el motor de coet té l'avantatge de la manca de conductes d'entrada i altres dispositius de gestió de l'aire.
Referències
Categoria:Motors d'aviació Categoria:Motors de reacció