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Evaluación del motor a chorro con inyección de agua para uso en aeronaves como objeto controlado

Autores: Tudosie, Alexandru-Nicolae; Lungu, Mihai

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Evaluación del motor a chorro con inyección de agua para uso en aeronaves como objeto controlado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Estudio
Turbojet
Inyección de agua
Sistema de control
Modelo matemático
Motor

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 39

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio aborda un tema poco representado en el diseño de turbojets: la caracterización de este tipo de motor como una entidad sujeta a control automático. El tema de este estudio es un turbojet de tamaño medio, mejorado con un sistema de inyección de agua para aumentar el empuje, y evaluado como un objeto controlado. El método de inyección de refrigerante en el compresor y/o en la cámara de combustión del motor de aviación ha sido estudiado y aplicado intensivamente para el aumento temporal del empuje. Después de un período de abandono, el método parece estar regresando en una versión que también produce una reducción en las emisiones contaminantes. A partir de la determinación del rendimiento del turbojet en el banco de pruebas y el establecimiento de las ecuaciones que definen el turbojet como un sistema, se emitió el modelo matemático para ambas versiones (básica y con inyección de agua). Con el fin de correlacionar el funcionamiento del motor básico con la inyección de agua, se diseñó una versión de la arquitectura de control, que contiene dos controladores (para la velocidad del motor y para la tasa de flujo de agua inyectada). Un sistema de control embebido fue descrito por su modelo matemático; basado en sus ecuaciones, se emitió su diagrama de bloques con funciones de transferencia. La calidad del sistema fue evaluada mediante estudios que concernían los principales parámetros del turbojet (velocidad y temperatura del combustor) y el comportamiento en el tiempo (respuesta del sistema a una entrada escalón), lo que llevó a algunos resultados y conclusiones sobre cómo la inyección de agua cambió las propiedades del motor como objeto controlado: el motor se ha vuelto más lento con mayores errores estáticos para los parámetros estudiados (afectando la estabilización en sus valores impuestos por el nuevo régimen de operación). El método propuesto, basado en la caracterización del motor como un objeto controlado (con y sin inyección de refrigerante), puede ser muy útil como un método para predecir el comportamiento de cualquier turbojet cuando se desea la adición de un sistema de inyección de refrigerante; obviamente, es necesario el modelado adecuado tanto del turbojet como del sistema de inyección.

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