Consideraciones de diseño de motores turbofan de flujo mixto con bajo índice de derivación y gran extracción de potencia
Autores: Rosell, Daniel; Grönstedt, Tomas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Consideraciones de diseño de motores turbofan de flujo mixto con bajo índice de derivación y gran extracción de potencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Grandes cantidades
Extracción de potencia
Motor turbofan
Aeronaves de combate
Rendimiento
Optimización de misiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La posibilidad de extraer grandes cantidades de energía eléctrica de los motores turbofan se está volviendo cada vez más deseable desde la perspectiva de una aeronave. Se espera que el consumo de energía de un futuro caza sea mucho mayor que el de los cazas actuales. Trabajos anteriores en esta área se han centrado en el estudio de la extracción de energía para motores de alto bypass. Esto motiva una investigación exhaustiva sobre el potencial y las limitaciones en cuanto al rendimiento de un motor turbofan de flujo mixto de bajo bypass. Se modeló un motor turbofan de flujo mixto de bajo bypass y se simularon partes clave de una misión de combate. La investigación muestra cómo la extracción de energía de la turbina de alta presión afecta el rendimiento de un motor militar en diferentes partes de una misión dentro del sobrevuelo. Una conclusión importante del análisis es que se pueden extraer grandes cantidades de energía del motor turbofan en configuraciones de alta potencia sin causar demasiada penalización en el empuje y el consumo específico de combustible, si se cumplen ciertas condiciones operativas. Si el motor está operando (i) a, o cerca de su relación de presión total máxima, pero (ii) más alejado de su límite de temperatura de entrada de turbina máxima, el efecto perjudicial de la extracción de energía en el empuje del motor y el consumo específico de combustible será limitado. Por otro lado, si el motor ya está operando a su temperatura máxima de entrada de turbina, la extracción de energía del eje de alta presión resultará en una reducción considerable del empuje. Los resultados presentados apoyarán el análisis y la interpretación de la optimización de misiones de combate y el diseño de ciclos para futuros motores de caza destinados a una gran extracción de energía. Los resultados también son importantes en relación con el diseño de aeronaves, o más específicamente, en decidir la mejor fuente de energía para los consumidores de energía de la aeronave.
Descripción
La posibilidad de extraer grandes cantidades de energía eléctrica de los motores turbofan se está volviendo cada vez más deseable desde la perspectiva de una aeronave. Se espera que el consumo de energía de un futuro caza sea mucho mayor que el de los cazas actuales. Trabajos anteriores en esta área se han centrado en el estudio de la extracción de energía para motores de alto bypass. Esto motiva una investigación exhaustiva sobre el potencial y las limitaciones en cuanto al rendimiento de un motor turbofan de flujo mixto de bajo bypass. Se modeló un motor turbofan de flujo mixto de bajo bypass y se simularon partes clave de una misión de combate. La investigación muestra cómo la extracción de energía de la turbina de alta presión afecta el rendimiento de un motor militar en diferentes partes de una misión dentro del sobrevuelo. Una conclusión importante del análisis es que se pueden extraer grandes cantidades de energía del motor turbofan en configuraciones de alta potencia sin causar demasiada penalización en el empuje y el consumo específico de combustible, si se cumplen ciertas condiciones operativas. Si el motor está operando (i) a, o cerca de su relación de presión total máxima, pero (ii) más alejado de su límite de temperatura de entrada de turbina máxima, el efecto perjudicial de la extracción de energía en el empuje del motor y el consumo específico de combustible será limitado. Por otro lado, si el motor ya está operando a su temperatura máxima de entrada de turbina, la extracción de energía del eje de alta presión resultará en una reducción considerable del empuje. Los resultados presentados apoyarán el análisis y la interpretación de la optimización de misiones de combate y el diseño de ciclos para futuros motores de caza destinados a una gran extracción de energía. Los resultados también son importantes en relación con el diseño de aeronaves, o más específicamente, en decidir la mejor fuente de energía para los consumidores de energía de la aeronave.