Todo sobre el Eurofighter y el Rafale

[Urbano Calleja]

Eso creo, Mauricio.

Turbofanes con bypasses enormes (comerciales) no pueden ser eficientes a velocidad supersonica..porque se hacen buscando economia de operacion (basicamente).

Turbofanes con bypasses ajustados, depende de su diseño, pueden manejarse mejor o peor en estas lides... y aqui es por donde creo que viene el empujon ultimamente en los cazas.

Se pide mejor economia de combustible (para traducirlo en mejor alcance, no en coste de operacion necesariamente), pero aun manteniendo capacidades supersonicas...y en segun que modelos, eso supone supercrucero limitado, o supercrucero puro.

[Orel .]

Flagos:

Hay grados intermedios que no son prácticos.

Pero es que del grado intermedio del EFA dicen que sí es práctico. Porque no lo sea el del F-15, el del F-16, etc, no tienes que generalizar a que ya no lo puede ser ningún otro.
Al final es lo que decía: unos pensamos, en función de lo que afirman pilotos, que esa diferencia sí es significativa (lo que no significa astronómica) y otros pensáis que no (sin ser supercruceador, conste). Pues vale, ninguno nos vamos a convencer de lo contrario.

[Rotax]

Vamos a ver si puedo aportar algo a este hilo tan bueno sin quedar en ridículo. Que sea para servir a los que somos mas legos en esto de los aerotrastos.... Por favor, corregidme si cometo errores de bulto, y haced la vista gorda si el pecado es venial. Se trata de entender cómo funciona la una turbina clásica, de las que ha citado Mauricio en su último post, y un turbofan, de los que llevan los aviones de línea mas modernos, y ver cómo pueden afectar a un suprecrucero...

El coeficiente de derivación, tal como lo entiendo, es la fracción de gases que traga la turbina pero no entran a la cocina, sino que son desviados para otros menesteres, sea refrigeración, propulsión (como ya veremos en el caso de los turbofanes), acondicionamiento de cabina etc...
Los que somos mas viejos (y los que viajamos un poquito) podemos recordar aquellos motores a reacción de los primeros aviones civiles, finos y ahusados, como un supositorio plateado, y ruidosos como el demonio...
En los aviones "a reaación" el empuje se puede explicar a través de una sencillísima ecuación de conservación. La de la conservación de la cantidad de movimiento.

M*v = m*V

Donde la M (grande) sería la masa del avión, la v (pequeña) la velocidad del avión, la m (pequeña) la masa de gases saliendo del reactor o turbofan y V (gordísima), la velocidad de salida de estos gases.

A efectos pedagógicos, vamos a considerar que la M no varía a lo largo del vuelo, cosa que no es cierta, ya que la cantidad de combustible que se va quemando y tirando por el "tubo de escape" es significativa, con lo que la M al despegar no es, para nada, la M al aterrizar. Pero para entender cómo va la cosa del reactor y turbofan no influye que varíe.

En un reactor tradicional, la masa de aire engullida por la turbina en cada momento es relativamente pequeña. Por eso los motores "de entonces" tenían un diametro mas bien pequeño y una tragadera discreta.

¿Y cómo conseguían empujar con dos cohone?, os preguntareis...

Pues a base de hacer que la V fuese muy alta. Lo mas alta posible...
Así, aunque la "m" fuese pequeña el producto m*V sería grande, y empuja...
La V era tan grande que los gases al salir rompían la barrera del sonido, de ahí que eran motores de un barullo ensordecedor.... Y si queríamos ya mas patada, abríamos la válvula del "óxido nitroso" del coche fantástico en forma de posquemador, quemando mas combustible en las etapas posteriores del turboreactor y eso era (y es) la repera, pero pagamos el precio en kilos de combustible por minuto, y, por lo tanto, en radio de alcance y álabes.

Pero... si conseguimos mover MAS masa de aire, aunque sea a menor velocidad, podemos conseguir el mismo valor de m*V (la V será mas pequeña, pero la m mayor, y si su producto no ha variado del anterior m*V, el avión se moverá a la mismísima velocidad)

Pues eso es lo que hacen los turbofanes. Mover MAS masa de aire, sacándola por el escape a menor velocidad. Para ello, se acopla un "fan" de entrada al eje de la turbina y se rodea fan y turbina con una carcasa. Una parte de los gases que entran, van a la turbina a quemarse, generar gases a alta presión y salir por el escape a gran velocidad, con lo que conseguimos parte del empuje... Pero otra parte es "derivada" y circula, sin quemarse, hacia otras cámaras, donde es comprimida y sale finalmente por el escape, a menos velocidad, pero contribuye con "masa" a la ecuación, con lo que conseguimos el mismo empuje a base de elevar la masa de gases en movimiento, que salen a menor velocidad. Menos ruidoso y mas eficaz desde el punto de vista energético...

Por lo tanto, un alto grado de coeficiente de derivación es un indicador de "modo de funcionamiento turbofan" y uno bajo "modo de funcionamiento reactor", a puro huevito...

Pero si queremos trabajar en modo turbofan, a base de mover mucho, necesitamos un "garganchón" de entrada enorme, y ese "garganchón" presenta una sección al aire (y al radar, dicho sea de paso) también enorme, con lo que a medida que la velocidad aumenta (y por lo tanto, la resistencia del aire a ser penetrado), el truco de mover mas masa y economizar en combustible se vuelve contra nosotros ya que, como dice en las líneas que nos ha regalado otro forista (creo que Urbano), el aire tiene que entrar en la turbina a velocidades subsónicas para que se cocine bien y no nos apague el horno, con lo que hay que pararlo a base de poner obstáculos antes de que entre en la cámara de combustión. Y esa misma resistencia que ponemos para bajar la velocidad de los gases de entrada hace que el avión se frene.

Espero que el tocho le sirva a alguien. Con que le sirva a uno, me daría pòr satisfecho... Si es que se entiende.
Saludos

[jupiter]

Se entiende perfectamente, gracias Rotax

[Flagos]

M*v = m*V

Interesante.

Entonces, si para un avión dado, supongamos el F-22, tenemos un diámetro X del motor (más no se puede por limitaciones físicas), y eso implica que ese diámetro X del motor ingiere "m" masa de aire........(es decir la masa se mantiene invariable)....

Si ese motor es un turborreactor le imprimirá a esa masa una "V" grandota.

Pero conforme aumentemos la relación de bypass, la m se mantiene fija, pero la V se va empequeñeciendo.

= menos empuje para ese determinado avión.

Se podría aumentar m (incrementando el diámetro del motor) pero eso incrementa la M del avión.......

Supongo entonces que para ser "supercruceador" hace falta un determinado equilibrio en esa ecuación.

[Rotax]

Creo que estas en lo cierto.

A diametro fijado y en las mismas condiciones de velocidad y altitud, a medida que aumentamos el coeficiente de derivación aumentamos la relación entre gases de salida a baja de velocidad y gases de salida de alta velocidad (gases de turbina), economizando combustible, pero bajando la velocidad del aparato. Por lo tanto, la búsqueda del supercrucero económico es la búsqueda de un compromiso....

La ecuación quedaría así para un turbofan...

M*v = m1*V1+m2*V2
si Cd es el coeficiente de derivación, tenemos además que m2=m1*(1-Cd), luego

M*v=m1*V1+m1*(1-Cd)*V2=m1*(V1+V2(1-Cd))


Si sofisticamos la parte de turbina, añadiendo mas etapas compresoras, podemos aumentar la velocidad de gases de salida "de turbina", pero complicamos el motor, y el peso total...
Ahí está la genialidad de los ingenieros (de cualquiera de los motores que hablamos, sean los de los F22 o los del EF). Conseguir un turbofán que haga eso. Y discreto.

Pero no me tomes muy en serio. Es muy posible que alguino de los popes de los aviones venga y me pinche el globito.
Pero le agradeceré el desasne.

Ah, una cosa... Aumentando el diámetro del motor, mas que aumentar la masa del avión (que también), lo que se aumenta es la superficie "vélica" presentada al aire, y por tanto, el "drag". Esto tiene una influencia mucho mayor que el posible incremento de masa. Y en un F22, aumenta el "cross section" en determinadas posiciones, lo cual, dadas las condiciones de contorno de diseño es una debacle total.
Saludos

[Meteorswarm]

A veces no depende del mayor diametro de reactor depende del numero de etapas compresoreas y de como rapido gestionen esos metros/3 por segundo pues todo lo que sobrepase el macht hace una resistencia en fuerza al caza y por tanto para un peso determinado necesitas si o si un empuje minimo,la combinacion de ambos 8 compresores o mas si fuera necesario y bypass de desvio de aire sobrante.

ES un perfil de vuelo determinado si.Ideal para un interceptor.
Es un perfil bueno para ir en subsonico,no,derrochas energia a raudales para el rendimiento conseguido,
¿podrias permanecer en el aire con ese perfil frente versiones subsonicas explicitamente pensadas para llegar al macht o superar el macht ligeramente y que dan un altisimo rendimiento con menor consumo ?NO

Porque estan mas optimizados para subsonico y absorven grandisimas cantidades de aire con menor energia(mayor compresion),cuanto mas se bajan del macht mas rendimiento energetico sacan por segundo de consumo,mas tiempo pueden permanecer en el aire y el rendimiento de km energia gastado es el modo mas barato,como superan estos modelso el macht sin usar afterburner,celulas mas ligeras,gran compresion y gestion de volumen de m/3 de aire segundo logrando gran empuje aumentando al menos una etapa compresora para aumentar la compresion total y gestionar el ciclo de compresion antes,capacidad aerodinamica/kinetica asociada,ese es el supercrucero del 1,2.

Cuanto mas baja del supercrucero 1,2 mas eficaz es,mas metros avanza por segundo a menor energia y mas tiempo permanece en el aire que sus rivales."Raiders estan en el aire" algo muy util en combates de largo alcance,permanecer en el aire y en los vectores de ataque todo el tiempo posible hasta que el enemigo se agote y tenga que darte la espalda.
Quien vuelve a casa por sopa antes es quien mas gasta y quien antes tendra que retirarse para reaprovisionarse.

Porque el superar el macht guste o no guste necesita implizatemente el gastar mas energia,aunque uses un turborreactor con bypass bajo.

Son 2 metodos,los 2 superan el macht,los 2 interceptan,pero lo que cuenta es poder permanecer en el aire mas tiempo que nadie,volando y apoyando a los tuyos y bebiendo "sopa" lo menos posible.

[Urbano Calleja]

Exacto... creo que Rotax lo ha descrito a la perfeccion (mejor que mi pobre explicacion). Gracias paisano!

En mi negocio (y anticipo que es otra guerra completamente diferente) la clave va orientada a poder reducir el volumen requerido para mover el compresor, que traducido al mundo de las turbinas aereas, puede ser algo asi como incrementar la capacidad de compresion de tus alabes pero sin aumentar tamaño (diametro).
Eso te obliga a exprimir mas tu compresor (mas etapas, mayores saltos en la cadena de compresion, mayor caudal, o mayor velocidad de giro...etc) para compensar las dificultades por meyor resistencia inducida.

Lo complicado es buscar un "agreement" entre lo que necesitas para una mejor economia de combustible, y lo que necesitas para ser supersonico. Y en ese balance, en ese "plus" es donde los ingenieros y la optimizacion entra en juego.

Saludos!

PD: En este tipo de discusiones es en las que disfruto en el foro
Gracias a flagos, mauri, rotax, faust, meteor, orel y demas por hacerlo posible.
Un placer!

[faust]

Para poder vencer eso, tienes que mejorar tu drag (aerodinamicamente hablando)... motivo por el que los indices de derivacion en motores que pretenden ser supercrucero se mantienen en valores mas reducidos que los comerciales (o en aviones no pensados para trabajar en regimen supersonico).

tu dices, basicamente, que hay que tener motores mas finos (hablando de diametros) para que creen menos drag y mejoren la eficiencia del asunto...

Algo de eso debe haber.

Basta con dar un vistazo a los Jetliners clásicos para darse cuenta. El 707, DC-8 y especialmente los avioncitos de Convair eran rápidos, pero rápidos de verdad. Muchísimo más rápidos que cualquier cafetera contemporánea. El Coronado, por ejemplo, tenía un ala optimizada con elementos Kuchemann para manejar el drag transónico. Ese era su chiste, la capacidad de vuelo sostenido a Mach 0.9. El DC-8 equipado con RR Conway era capaz de exceder Mach 1 si empujabas la palanca un poquito y lo ponías en picada.

¿Que tenían en común? Turbojets o turbofans de bypass minúsculo, en el caso del 880 y Coronado cuatro J-79 sin postcombustión y el RR Conway un turbofan con un bypass minúsculo, de menos de 30%.

El ejemplo más transparente es el de los KC-135, que han perdido velocidad máxima al pasar a versión R o T. Y eso es decir algo, cuando los CFM-56 le otorgan casi el doble de empuje por encima de los J-57 que reemplazaron. Empuje que se hace notar de todo modo medible - carreras más cortas, trepan muchísimo más rápido con más carga y además gastan muchísimo menos combustible por lo que pueden volar muchísimo más lejos o distribuír muchísimo más combustible. Lo único que no logran hacer mejor que el KC-135A es... volar más rápido.

ya va niños... hay cosas básicas que estamos obviando...

indudablemente que los grandes turbofanes comerciales no estan optimizados para vuelos supersonicos y sus grandes fanes no ayudan mucho a grandes velocidades.

pero no es eso realmente el problema o la diferenciación entre turbojets y turbofanes...

la diferencia básica, en rendimiento a altas velocidades entre ambos tipos, es que básicamente que un turbojets es un motor donde la mayoria del empuje lo proporciona el escape de aire caliente, es decir, el aire que entra se utiliza mayormente para la rección química de combustión que transforma la energía potencial del combustible en energía calórica que expande el gas y trata de escapar...

que pasa, que a grandes velocidades y a grandes altitudes, lo que necesitas es regular la correcta entrada de aire para crear la reacción y producir el empuje. y mientras mas alto y frio esté el cielo, la diferencia de temperatura es mayor y se traduce en más empuje.

ahora, un turbofan generalmente la mayoria del empuje viene dado por el aire que succiona las primeras etapas y es derivado, al aumentar la velocidad no crea ningún efecto beneficioso en ese sentido, porque básicamente operas en la base de la velocidad del aire relativa.

ahora, a llegar a cerca de velocidades mach o altas cotas, pasa 2 cosas: el hacer frenar el aire para despues volverlo a soltar rápidamente es una pérdida de energía (hacer disminuir la velocidad del aire por elementos regulables para despues volverlo a empujar solo un poco mas rápido?) y que mientras mas subes, hay menos aire que empujar hacia atras (un ejemplo extremo es por ejemplo trabajar un turbofan en altura suborbitales... que aire va a impulsar hacia atras? ninguno...mientras en un turbojet si suministras el oxidante por otros medios y se convierte en un cohete...)

entonces es por eso, que para velocidades subsonicas de crucero, los turbofanes son buenos y eficientes... a altas cotas y altas velocidades.. los turbojets son mas eficientes

[faust]

teniendo una lectura agradable recreativa, conseguí dos cosas interesantes...



una para ti máximo, mi pana querido del alma

el F-16 también la tiene, el F-15 tambien, el F-111 tambien, etc.

Ya estamos...

De esos, el unico que podia hacer supercrucero era el F-111, los otros dos... ni de coña marinera.

The ATF would not be the first military aircraft capable of supercruising. This title belongs to the B-58 Hustler. The B-58, however, had to employ its afterburners or dive steeply to accelerate through the transonic drag to get to the flight condition where it could supercruise. The F-16XL and newer-model F-16s are capable of supersonic flight without afterburner as well.

y otro para los broders urbano y flagos:

Speed in these studies took the form of supercruise-supersonic flight without using an afterburner (a source of undesirable and unstealthy infrared energy). Optimizing an aircraft for supercruise leads to long, slender configurations with small highly swept wings and large high-temperature engines.

http://www.codeonemagazine.com/article.html?item_id=40

tenemos que un motor para supercrucero necesita:

mucha potencia (por ende grandes, nada de chicos ni finos)
trabaja mayores temperaturas (por la fricción del aire)
optimizado para funcionar a altas cotas (poco aire en la atmosfera)

resultado: F119, un cuasi-turbojet que de chico no tiene nada...

[Urbano Calleja]

tenemos que un motor para supercrucero necesita:

mucha potencia (por ende grandes, nada de chicos ni finos)
trabaja mayores temperaturas (por la fricción del aire)
optimizado para funcionar a altas cotas (poco aire en la atmosfera)

Para potencia puedes aumentar dos cosas: diametro o longitud. Y ojo con el diametro, porque los alabes de turbina lo van a pasar peor. Y ojo con añadir mas etapas de compresion porque se te complica al poder meterlo en un avion de verdad... asi que buscamos un acuerdo, y ni pa ti ni pa mi.

Temperaturas altas, si.

Para altas alturas, necesitas un mayor ratio de compresion para poder exprimir el poco aire que hay en la atmosfera, no? Luego por ende... mas grande (diametro o etapas de compresion).

Voy bien?

[faust]

tenemos que un motor para supercrucero necesita:

mucha potencia (por ende grandes, nada de chicos ni finos)
trabaja mayores temperaturas (por la fricción del aire)
optimizado para funcionar a altas cotas (poco aire en la atmosfera)

Para potencia puedes aumentar dos cosas: diametro o longitud. Y ojo con el diametro, porque los alabes de turbina lo van a pasar peor. Y ojo con añadir mas etapas de compresion porque se te complica al poder meterlo en un avion de verdad... asi que buscamos un acuerdo, y ni pa ti ni pa mi.

el F119 no es significativamente mas largo que el F100 por ejemplo...

de hecho, el F119 consigue tanta potencia simplemente trabajando mas duro, mejoras que han sido implementadas al F100-IPE y que siendo un motor mas pequeño, con menos aire para trabajar, tiene la potencia similar de un mayor y mas tragón F110

Para altas alturas, necesitas un mayor ratio de compresion para poder exprimir el poco aire que hay en la atmosfera, no? Luego por ende... mas grande (diametro o etapas de compresion).

Voy bien?

no sé, si quieres comparas turborreactores supersonicos de primera generacion (ATAR, J57 J79, R-21, R-25, olympus, avon) y mira que bien trabajan a alta cota comparado con turbofanes de ultima generacion (EJ200, F100/F110 F414 AL-31 M88)

[Rotax]

Estimado Faust. Hay cosas que no acabo de ver en su post, por lo que le ruego que me las aclare

indudablemente que los grandes turbofanes comerciales no estan optimizados para vuelos supersonicos y sus grandes fanes no ayudan mucho a grandes velocidades.

Hasta aquí, de acuerdo. Un gran fan no ayuda a altísimas velocidades. Frena.

pero no es eso realmente el problema o la diferenciación entre turbojets y turbofanes...

la diferencia básica, en rendimiento a altas velocidades entre ambos tipos, es que básicamente que un turbojets es un motor donde la mayoria del empuje lo proporciona el escape de aire caliente, es decir, el aire que entra se utiliza mayormente para la rección química de combustión que transforma la energía potencial del combustible en energía calórica que expande el gas y trata de escapar...

Hasta el momento, ninguna contradicción con lo explicado, de lo que me congratulo

que pasa, que a grandes velocidades y a grandes altitudes, lo que necesitas es regular la correcta entrada de aire para crear la reacción y producir el empuje.

.. que es lo que indica el compañero Calleja, en su post. La entrada de aire en la turbina para ser quemado debe ser en régimen subsónico.

y mientras mas alto y frio esté el cielo, la diferencia de temperatura es mayor y se traduce en más empuje.

mmmmm... Permítame que lo dude. La diferencia de temperatura sería importante a presión constante... Para entendernos, cuanto ams frio, mas denso, mas O2, mejor quema.... Pero a grandes altitudes el parámetro predominante es la presión. Y la presión ha bajado respecto al nivel del mar. Yo, lo que tengo entendido es que las turbinas (y los turbofanes) empujan como locas a nivel del mar... Mas arriba van perdiendo punch.

ahora, un turbofan generalmente la mayoria del empuje viene dado por el aire que succiona las primeras etapas y es derivado, al aumentar la velocidad no crea ningún efecto beneficioso en ese sentido, porque básicamente operas en la base de la velocidad del aire relativa.

No entiendo bien este párrafo. Si la velocidad del aire derivado aumenta, contribuye al empuje.

ahora, a llegar a cerca de velocidades mach o altas cotas, pasa 2 cosas: el hacer frenar el aire para despues volverlo a soltar rápidamente es una pérdida de energía (hacer disminuir la velocidad del aire por elementos regulables para despues volverlo a empujar solo un poco mas rápido?)

Sí y no. Se intentará frenar el que va a pasar a la turbina a quemarse. El derivado no hay porqué frenarlo. Lo que pasa es que si entra a a gran velocidad podremos crear poca preión diferencial (poco incremento en la velocidad de salida) para que aporte al empuje total.
El que entra en la cámara si que debe ser frenado, y por tanto, crea "drag"

y que mientras mas subes, hay menos aire que empujar hacia atras (un ejemplo extremo es por ejemplo trabajar un turbofan en altura suborbitales... que aire va a impulsar hacia atras? ninguno...mientras en un turbojet si suministras el oxidante por otros medios y se convierte en un cohete...)

Completamente de acuerdo en esto...

entonces es por eso, que para velocidades subsonicas de crucero, los turbofanes son buenos y eficientes... a altas cotas y altas velocidades.. los turbojets son mas eficientes

Pero no veo cómo de lo primero saca esta conclusión. Los turbofanes trabajan correctamente a 40.000 pies, tal y como comprueban miles de personas al día. Y en una misión típica, el perfil HI suele estar en los 45.000... (corríjame, por favor, si me equivoco). Está claro que en suborbitales tenemos que usar motores cohete. No hay aire que quemar para las turbinas, sean turbofanes o turborreactores...
No lo veo, no veo claro que en misiones típicas con perfil HI sean los turborreactores "intrínsecamente" mejores...
Por cierto, los del F22 ¿Qué son? (va sin segundas. No lo sé)

El cuanto a la afirmación sobre los turborreactores "vintage", habría que definir que es "trabajar "bien" frente a los turbofanes actuales...
Seguro que desde el punto de vista de la sopa lo hacían bastante peor. Y seguro que a igualdad de sopa por unidad de tiempo, en condiciones iguales de presión y temperatura, los actuales ganan en empuje...
Es como comparar el motor de mi audi con el de un Panzer. El del Panzer era mas potente... Y ahí acaba su ventaja.

Saludos

PD... No sé si esta discusión es un off-topic, porque estamos hablando de supercrucero (que sí, que no, en el EF) pero el Rafale se queda mirando y hablamos mas del F35 y del F22 que de él. Pues cuidadín con el moscón franchute, que ha puesto el listón muy alto...
Esperemos que nos den un tirón de orejas...

[Flagos]

Los del F-22 son turbofanes, pero si no me equivoco, son los motores de este tipo con la más baja relación de bypass que se fabrican.

Faust; en un par de post mencionaste que los eurocanards tienen problemas con el supersonic trim drag ¿Es por ser cortos?

[maximo]

Máximo; eres una entidad realmente asombrosa.

Yo tambien os quiero...

Ya van varias veces dichas que los deltas son una porqueria en supersonico... Y yo me pregunto ¿Lo decis en serio? Porque a partir de ahi tendriamos que meternos por el cul* toda la historia del vuelo supersonico. Venga, digamos que esa sandez corre en el mismo camino que todas las chorradas que se han dicho sobre la disposicion Canard. El que haya dicho eso sencillamente no entiende muy bien la dinamica del aire a velocidades supersonicas. Ha oido campanas y no sabe donde. Ha oido la campana de que cualquier cosa que "sobresalga" del "cono mach" crea una resistencia y lo ha sumado con el que cuantos mas puntos creen una onda mach, mas resistencia.... Asi que suma dos y dos y le sale cuatro coma siete. Esas son cosas que pueden ocurrir, pero que no tienen porque ocurrir necesariamente. Volvamos a repetir que, lo mismo, ya no estamos en los años cincuenta. Las figuras aerodinamicas modernas ya no tienen porque crear una onda Mach en la entrada de aire, otra en la raiz alar, otra en la cintura del avion, etc, etc...

Nope, lo que valdria es que pudiera hacerlo SIN posquemador... que no puede. Eso solo lo hace el Raptor.

Y nosotros aqui, partiendonos los deditos para escribir y responder... Y despues de sesenta paginas, llega el señor Calleja y tira todo para poner que el EFA no es supersonico en seco, que eso solo el Raptor.... ¿Nos cortamos las venas o nos las dejamos largas?

Pero bueno....


Se esta discutiendo mucho de motores y de secciones. Tendriamos que recordar que un motor no tienen porque usar todo el aire con el que "choca" si me permitis la expresion. A regimen subsonico esa es una buena aproximacion, y por eso los motores eminentemente subsonicos son tan grandes, con ese diametro. Cuanto mas aire consigan tomar, mejor, porque son capaces de aprovecharlo del todo. Cuando cambias a supersonico la cosa cambia, si intentas utilizar todo el aire "con el que choca" la seccion central, los motores simplemente se apagan. Recordemos que son motores a reaccion. Lo que importa a la hora del impulso es la relaccion entre masa y velocidad de lo que sale. No tiene porque salir "todo el aire con el que choca" la toma para el impulso, basta con que lo haga a gran velocidad. Para que salga a esa velocidad es necesario lograr que alcance una temperatura bestial para que se dilate, y es necesiario tambien poder comprimirlo muchisimo para que solo salga en la direccion adecuada. Por eso los mecanismos de regulacion de entrada son tan necesarios. Se trata de llevar al motor la cantidad de aire justa. Respecto a lo que estamos hablando, el frontal de un motor, la toma, se comporta exactamente como una superficie de resistencia. En un avion subsonico, que aprovecha todo el aire con el que se encuentra, eso no importa. En un avion supersonico que no aprovecha todo el aire con el que se encuentra la cosa es importantisima porque se comporta practicamente como una superfice de rozamiento. Asi que, cuanta mayor seccion, peor comportamiento a velocidades supersonicas. Como los aviones de combate tienen que volar a todos los regimenes, pues son soluciones de compromiso, asi que ya no solo son los tipicos motores sin derivacion de los años cincuenta... Pero tampoco son los "superderivadores" tipo Trent "jodiporculodeqantas". Lo cierto es que, por mucho empuje que tengas, si tu seccion es como la de un Jumbo, corres lo que un Jumbo. La explicacion cientifica la ha dado perfectamente Rotax, que por su nick, algo de interes en motores de avion tiene. Aunque acuse de "popes" a los demas siendolo el.
Pero basicamente es eso, lo que vale por debajo de mach no tiene porque valer por encima. De hecho, los motores no son fijos. El flujo de aire tampoco lo es. Los diversos mecanismos lo modifican. Ya hemos visto que a velocidades subsonicas no solo no hay que limitar la entrada de aire, sino que cuanto mas, mejor, aunque sea derivado. Especialmente, si es derivado.
El problema viene cuando tienes que enfrentarte a un flujo de aire considerable para pararlo sin volverlo turbulento. Lo sencillo seria poner un diafragma y segun necesites mas o menos aire, lo abres o cierras. Eso no se puede hacer. El flujo del aire que entra al motor debe ser laminar. Si es turbulento, no podras conseguir las presiones necesarias y, ademas, apagaras la llama. Tanto es asi que la mayoria de los aviones llevan ligeramente separada la entrada de aire del fuselaje. Eso se llama "separacion de flujo laminar"


Observad la "placa" que hay en la entrada de aire, que separa el aire que entra del que esta pegado al fuselaje. Eso es para que las turbulencias "no entren" en el motor.

Algunos diran que han visto una suerte de "compuertas" para regular ese flujo. Y es cierto, pero no funcionan como "puertas". A esa velocidad eso no funciona. Su manera de actuar es creando una onda de choque que cambie la densidad del aire. De esta manera el aire que entra en el motor es menos denso, ha perdido la velocidad supersonica, y mantiene el flujo laminar.

Hay tres grandes grupos de sistemas para hacer esto. Y saberlos era muy interesante en los tiempos en que se sacaba un avion nuevo cada seis meses porque solo con ver la toma se sabia la velocidad del avion.

La mas clasica y conocida es la de cono. La veis en todas las tomas de aire de Dassault.



Muchos se habran fijado en ese cono, no sabran lo que es y alguna vez han creido que era mas grande y otras mas pequeño.... Y es que el cono se mueve hacia afuera y hacia adentro. Su funcion es crear esa onda de presion que altere la ingesta de aire en el motor. Su funcionamiento es muy bueno en velocidades hasta mach 2. A partir de ahi pierde eficacia.

Las tomas cuadradas son todo un clasico. Basicamente consiste en un estrechamiento alterable de la toma mediante una rampa. Esas tomas son dificiles de diseñar porque podrian conseguir lo contrario. Tienen que compensar el aumento de velocidad por el estrechamiento del canal con una alteracion de la presion mediante onda de choque. Es la que llevan todos los aviones modernos como el EFA, o la mas famosa del F-15.



El esquema es de un ramjet de alta velocidad, pero vale. La parte que en otros motores seria movil es el saliente que hay donde pone "difusser" que se altera segun se quiera mas o menos aire. A partir de mach 2 es lo que tienes que tener.

En esta foto se ven perfectamente las "rampas" moviles del Concorde



La ultima alternativa es la mas barata: ningun artefacto en la entrada, sino una entrada bien diseñada. Es el caso de las entradas de los F-16 y F-18 con sus maravillosamente sencillas tomas elipsoidales.



¿Como funcionan? Pues muy sencillo, cuando van en subsonico no hacen mas que tomar aire, pero cuando pasan a supersonico, en los "bordes" de la toma se forma la famosa onda de choque que modifica la densidad del aire respirado por el motor. Como podeis pensar, el problema es que no es una toma flexible en su uso. Tiene un punto de rentabilidad maxima y saliendo de ahi, disminuye mucho. Es tipica cuando quieres ser basicamente subsonico y si acaso moverte entre mach 1.2 y 1.4, que es el caso de los F-16 y F-18. Cuando al F-18 le quisieron hacer mas eficaz, le cambiaron la muy barata toma elipsoidal por la mucho mas cara toma cuadrada. No es mucho mas rapido, pero es mucho mas eficaz a muchas mas velocidades.

Aqui pongo una fotico muy maja para que se vea como va variando la densidad del aire afectado por las ondas de choque, que no es una solamente, sino que esta bota y rebota en la admision varias veces.




¿Y a que vendria todo esto?

Joder con el alzheimer....


sostiene Fausto

The F-16XL and newer-model F-16s are capable of supersonic flight without afterburner as well.

Vaaale. Ese prototipo perdedor conseguia el supercrucero... Joder, como hila la gente....

Ahora una correccion

trabaja mayores temperaturas (por la fricción del aire)

No es por la friccion del aire, ni es un efecto indeseado. De hecho, todo el motor sirve para calentar ese aire. Cuanto mas, mejor. Y si tuvieramos materiales que aguantaran mil grados mas, lo calentariamos mil grados mas. De lo que se trata es de que salga por detras muy caliente. Ya hemos metido todo el aire que hemos podido a base de diseñar tomas preciosas, asi que ahora solo queda prenderle fuego para que se dilate y donde antes ocupaba tres litros, ocupe nueve. Le metemos mucha presion para que salga por detras, y no por delante; y lo calentamos para que se dilate al maximo y al salir hacia atras nos permita rezarle a San Newton y que nos proporcione el empuje. Pero no se calienta por rozamiento. Si ciertos motores van tan "justitos" es porque se ha hecho necesario calentar ese aire hasta el limite para conseguir el empuje necesario.

sostiene faust

la diferencia de temperatura es mayor y se traduce en más empuje.

El compañero Rotax ya he hecho una explicacion, pero me gustaria apostillar algo: el ciclo de Carnot no es aplicable aqui, son otros los factores. Los que dice Rotax.

mientras mas subes, hay menos aire que empujar hacia atras

Recordemos que no avanzamos por "impulsar" nada hacia atras, sino por el puñetero Newton y su tercera ley.

el Rafale se queda mirando

¿Que otra cosa puede hacer cuando se habla de sus "mayores"?