Diseño y Análisis Preliminar de Motores de Jets de Negocios Supersónicos
Autores: Schlette, Timo; Staudacher, Stephan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño y Análisis Preliminar de Motores de Jets de Negocios Supersónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Jets de negocios supersónicos
Configuraciones de motores
Niveles de tecnología
Alcance de la aeronave
Motor principal
Configuración del ventilador
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Los jets de negocios supersónicos proyectados actualmente tienen como objetivo misiones de vuelo supersónico seleccionadas con números de Mach de aproximadamente 1.4 y un mayor número de misiones de vuelo subsónico de largo alcance. Forman un nuevo tipo de aeronave que está especialmente adaptada a estos requisitos. Surge la pregunta de qué configuraciones de motor y niveles de tecnología son necesarios para apoyar estas nuevas aplicaciones. Esto se aborda primero explorando el espacio de diseño de ciclos de trabajo potenciales. Se utiliza un modelo de aeronave para traducir los resultados del estudio del ciclo en un rango de aeronave esperado. Un motor central y una configuración de ventilador óptimos resultan del estudio del ciclo y los rangos de misión derivados. El diseño preliminar de los componentes de baja presión se investiga en el segundo paso basado en la configuración central óptima. Los parámetros no dimensionales más altos se encuentran en condiciones de vuelo subsónico. Los parámetros dimensionales más altos se encuentran en condiciones de vuelo supersónico a gran altitud. Las configuraciones de alta eficiencia general no resultan en rangos óptimos de aeronave. Hay un número óptimo de dos etapas de ventilador y un empuje específico de aproximadamente 300 m/s, lo que resulta en un rango máximo de aeronave que es un 11% superior al que se puede lograr con un ventilador de una sola etapa. Se desea un rango de relación de hub a punta del ventilador que sea comparable al de los ventiladores militares, con un límite aerodinámico inferior alrededor de 0.37. El número de etapas de la turbina de baja presión es un compromiso entre la masa y el tamaño de la turbina.
Descripción
Los jets de negocios supersónicos proyectados actualmente tienen como objetivo misiones de vuelo supersónico seleccionadas con números de Mach de aproximadamente 1.4 y un mayor número de misiones de vuelo subsónico de largo alcance. Forman un nuevo tipo de aeronave que está especialmente adaptada a estos requisitos. Surge la pregunta de qué configuraciones de motor y niveles de tecnología son necesarios para apoyar estas nuevas aplicaciones. Esto se aborda primero explorando el espacio de diseño de ciclos de trabajo potenciales. Se utiliza un modelo de aeronave para traducir los resultados del estudio del ciclo en un rango de aeronave esperado. Un motor central y una configuración de ventilador óptimos resultan del estudio del ciclo y los rangos de misión derivados. El diseño preliminar de los componentes de baja presión se investiga en el segundo paso basado en la configuración central óptima. Los parámetros no dimensionales más altos se encuentran en condiciones de vuelo subsónico. Los parámetros dimensionales más altos se encuentran en condiciones de vuelo supersónico a gran altitud. Las configuraciones de alta eficiencia general no resultan en rangos óptimos de aeronave. Hay un número óptimo de dos etapas de ventilador y un empuje específico de aproximadamente 300 m/s, lo que resulta en un rango máximo de aeronave que es un 11% superior al que se puede lograr con un ventilador de una sola etapa. Se desea un rango de relación de hub a punta del ventilador que sea comparable al de los ventiladores militares, con un límite aerodinámico inferior alrededor de 0.37. El número de etapas de la turbina de baja presión es un compromiso entre la masa y el tamaño de la turbina.