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Articulo de referencia

Motor de avión

Un motor Rolls-Royce Merlin instalado en un Avro York restaurado. Un motor de aeronave , a menudo denominado motor aeronáutico , es el componente de potencia del sistema de prop...

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Un motor Rolls-Royce Merlin instalado en un Avro York restaurado.

Un motor de aeronave , a menudo denominado motor aeronáutico , es el componente de potencia del sistema de propulsión de una aeronave . Las aeronaves que utilizan componentes de potencia se denominan de vuelo motorizado . [ 1 ] La mayoría de los motores de aeronaves son motores de pistón o turbinas de gas , aunque algunos han sido propulsados ​​por cohetes y en los últimos años muchos pequeños UAV han utilizado motores eléctricos .

industria manufacturera

A partir de 2025, cinco fabricantes europeos y estadounidenses dominan el mercado mundial de motores de aeronaves: [ 2 ]

El mercado de motores de aeronaves, especialmente los motores a reacción , tiene barreras de entrada muy altas . [ 2 ] Los motores de aeronaves utilizan tecnología y materiales muy avanzados, su desarrollo requiere alrededor de ocho años y miles de millones de dólares o euros, y deben superar rigurosas certificaciones de seguridad por parte de las autoridades de seguridad aérea. [ 2 ]

En consecuencia, entrar en el mercado de motores es extremadamente costoso en términos de capital y tiempo, lo que ayuda a proteger a los fabricantes existentes de la competencia. [ 2 ] La última entrada exitosa en el mercado global de motores a reacción fue General Electric en la década de 1970. [ 3 ] Estas barreras de entrada hacen que el mercado sea muy lucrativo para los fabricantes existentes. A partir de 2025, los principales fabricantes de motores a reacción reportaron retornos para los accionistas de entre el 100 y el 1000 por ciento durante los últimos cinco años, en comparación con retornos pequeños o negativos para sus principales clientes, Airbus y Boeing . [ 2 ]

Los motores en sí se venden generalmente con pérdidas, pero los fabricantes obtienen sus ganancias de la venta de servicios de mantenimiento y repuestos durante la vida útil de aproximadamente treinta años de un motor, [ 2 ] siguiendo el modelo de negocio de la navaja y las cuchillas . Esto crea un incentivo perverso para que los fabricantes ralenticen la producción o retrasen la entrega de motores nuevos, ya que obtienen mayores beneficios del uso de motores viejos, que requieren más servicio y repuestos que los nuevos. [ 2 ] Esto contribuyó a la falta de disponibilidad de motores nuevos, creando un cuello de botella para los esfuerzos de Airbus y Boeing por aumentar la producción de aeronaves en el resurgimiento de la aviación posterior a la COVID-19 después de 2023. [ 2 ]

Historia del desarrollo

Motor vertical de 4 cilindros Wright

Motores de eje

Motores alternativos (de pistón)

Motor en línea

Para otras configuraciones de motores en línea de aviación, como motores X , motores U , motores H , etc., consulte motor en línea (aeronáutica) .

Motor Ranger L-440, refrigerado por aire, de seis cilindros, invertido y en línea, utilizado en el Fairchild PT-19.

Motor tipo V

Un motor Rolls-Royce Merlin V-12

Motor de cilindros opuestos horizontalmente

Un motor aeronáutico ULPower UL 350iS de cilindros opuestos horizontalmente y refrigerado por aire.

Motor de configuración H

Motor radial

Un motor Pratt & Whitney R-2800

Un motor radial tiene los cilindros dispuestos en círculo alrededor del cigüeñal. Su refrigeración por aire puede ser problemática, ya que pueden sobrecalentarse. En comparación con los motores refrigerados por líquido, los motores radiales tienen la ventaja de ser más robustos y capaces de soportar daños.

Motor radial giratorio

Motor rotatorio de aeronave Le Rhone 9C

Los motores radiales rotativos tienen los cilindros dispuestos en círculo alrededor del cárter, como en un motor radial (véase más arriba), pero el cigüeñal está fijo al fuselaje y la hélice al cárter, de modo que el cárter y los cilindros giran. La ventaja de esta disposición es que se mantiene un flujo de aire de refrigeración adecuado incluso a bajas velocidades, conservando la ventaja de peso y la simplicidad de un motor convencional refrigerado por aire sin uno de sus principales inconvenientes. El primer motor rotativo práctico fue el Gnome Omega, diseñado por los hermanos Seguin y que realizó su primer vuelo en 1909. Su relativa fiabilidad y buena relación potencia-peso cambiaron la aviación drásticamente. [ 13 ]

Motor Wankel

Motor de un motovelero autopropulsado Schleicher ASH 26e , desmontado del planeador y montado en un banco de pruebas para su mantenimiento en Alexander Schleicher GmbH & Co en Poppenhausen , Alemania . En sentido contrario a las agujas del reloj, desde la parte superior izquierda: buje de la hélice, mástil con guía de correa, radiador, motor Wankel, cubierta del silenciador.

El motor Wankel es un tipo de motor rotativo. Su peso y tamaño son aproximadamente la mitad de los de un motor de pistón tradicional de cuatro tiempos con la misma potencia, y su complejidad es mucho menor. En aplicaciones aeronáuticas, la relación potencia-peso es crucial, lo que convierte al motor Wankel en una excelente opción. Debido a que suele estar construido con una carcasa de aluminio y un rotor de acero, y dado que el aluminio se dilata más que el acero al calentarse, un motor Wankel no se gripa por sobrecalentamiento, a diferencia de un motor de pistón. Este es un factor de seguridad importante para su uso aeronáutico. El desarrollo de estos diseños comenzó considerablemente después de la Segunda Guerra Mundial , pero en aquel entonces la industria aeronáutica prefería el uso de motores de turbina . Se creía que los motores turborreactores o turbohélice podían propulsar todas las aeronaves, desde las más grandes hasta las más pequeñas. El motor Wankel no tuvo muchas aplicaciones en la aviación, pero Mazda lo utilizó en una popular línea de coches deportivos . La empresa francesa Citroën desarrolló el helicóptero RE-2 con motor Wankel en la década de 1970. [ 14 ]

En la época moderna, el motor Wankel se ha utilizado en motoplaneadores donde la compacidad, el peso ligero y la suavidad son de vital importancia. [ 15 ]

Ciclos de combustión

A partir de la década de 1930, se hicieron intentos por producir un motor diésel práctico para aeronaves . En general, los motores diésel son más fiables y mucho más adecuados para funcionar durante largos periodos de tiempo a potencias medias. Las aleaciones ligeras de la década de 1930 no eran capaces de soportar las relaciones de compresión mucho más altas de los motores diésel, por lo que generalmente tenían relaciones potencia-peso deficientes y, por esa razón, eran poco comunes, aunque el motor radial diésel Clerget 14F (1939) tiene la misma relación potencia-peso que un motor radial de gasolina. Las mejoras en la tecnología diésel para automóviles (que dan lugar a relaciones potencia-peso mucho mejores), la mayor eficiencia de combustible del diésel y la alta tributación relativa del AVGAS en comparación con el Jet A1 en Europa han propiciado un resurgimiento del interés por el uso de motores diésel en aeronaves. Thielert Aircraft Engines convirtió motores diésel de automóviles Mercedes, los certificó para su uso aeronáutico y se convirtió en proveedor OEM de Diamond Aviation para su bimotor ligero. Los problemas financieros han acosado a Thielert, por lo que la filial de Diamond , Austro Engine , desarrolló el nuevo turbodiésel AE300 , también basado en un motor Mercedes. [ 16 ]  

turbinas de potencia

Turbohélice

Vista en sección de un motor turbohélice Garrett TPE-331 que muestra la caja de engranajes en la parte delantera del motor.

Un turbopropulsor consta de una toma de aire , una caja reductora , un compresor , una cámara de combustión , una turbina y una tobera de propulsión . [ 17 ] El aire entra por la toma de aire y es comprimido por el compresor. A continuación, se añade combustible para reactores al aire comprimido en la cámara de combustión, donde se produce la combustión . Los gases calientes de la combustión se expanden a través de las etapas de la turbina, generando energía en el punto de escape. Parte de la energía generada por la turbina se utiliza para accionar el compresor y el generador eléctrico . Los gases se expulsan de la turbina, pero no proporcionan suficiente energía para generar una parte importante del empuje total, ya que casi toda la potencia del motor se utiliza para accionar la hélice. [ 18 ]

Turboeje

Un motor turboeje simplificado. El carrete del compresor (turbina) se muestra en verde y el carrete libre/de potencia (turbina) en morado.

Un motor turboeje es un tipo de turbina de gas optimizada para generar potencia en el eje en lugar de empuje a reacción . El motor consta de dos conjuntos principales: el generador de gas y la sección de potencia. El generador de gas se compone del compresor , cámaras de combustión con encendedores e inyectores de combustible , y una o más etapas de turbina . La sección de potencia se compone de etapas adicionales de turbina, un sistema de reducción de engranajes y la salida del eje. El generador de gas crea los gases calientes en expansión que impulsan la sección de potencia; los accesorios del motor pueden ser accionados tanto por el generador de gas como por la sección de potencia.

Energía eléctrica

Desde la década de 1960 se han diseñado varias aeronaves de propulsión eléctrica, como el QinetiQ Zephyr . [ 19 ] [ 20 ] Algunas se utilizan como drones militares . [ 21 ] A finales de 2007, en Francia , se realizó un vuelo de una aeronave ligera convencional propulsada por un  motor eléctrico de 18 kW con baterías de polímero de litio, que recorrió más de 50 kilómetros (31 millas) , convirtiéndose en el primer avión eléctrico en recibir un certificado de aeronavegabilidad . [ 19 ] 

El 18 de mayo de 2020, el Pipistrel E-811 fue el primer motor eléctrico de aeronave en recibir un certificado de tipo de la EASA para su uso en aviación general . El E-811 impulsa el Pipistrel Velis Electro . [ 22 ] [ 12 ]

Muchas grandes empresas, como Siemens, están desarrollando motores eléctricos de alto rendimiento para uso aeronáutico; asimismo, SAE muestra nuevos desarrollos en elementos como motores eléctricos con núcleo de cobre puro de mayor eficiencia. Axter Aerospace, con sede en Madrid, España, ofrece a la venta un sistema híbrido como respaldo de emergencia y para potencia adicional en el despegue. [ 23 ]

Motores de reacción

turbinas de reacción

Turborreactor

Un motor turborreactor General Electric J85 -GE-17A. Este corte transversal muestra claramente las 8 etapas del compresor axial en la parte delantera (lado izquierdo de la imagen), las cámaras de combustión en el centro y las dos etapas de turbinas en la parte trasera del motor.

Turboventilador

Vista en sección de un motor turbofán CFM56-3

Motor de tecnología avanzada

El término motor de tecnología avanzada se refiere a la generación moderna de motores a reacción. [ 24 ]

Pulsos a reacción

Chorro de presión de Gluhareff

Cohete

Un XLR99

Motor de turbina de cohete

Un motor de turbina de cohete es una combinación de dos tipos de motores de propulsión: un cohete de combustible líquido y un motor a reacción de turbina. Su relación potencia-peso es ligeramente superior a la de un motor a reacción convencional y funciona a mayor altitud. [ 25 ]

Motores a reacción preenfriados

Híbrido de pistón y turbofán

En la feria aeronáutica ILA de Berlín de abril de 2018 , el instituto de investigación de:Bauhaus Luftfahrt , con sede en Múnich , presentó un motor de ciclo compuesto de alta eficiencia para 2050, que combina un turbofán con engranajes con un núcleo de motor de pistón . El ventilador de 2,87 m de diámetro y 16 palas proporciona una relación de derivación ultra alta de 33,7 , impulsado por una turbina de baja presión con engranajes, pero el accionamiento del compresor de alta presión proviene de un motor de pistón con dos bancos de 10 pistones sin turbina de alta presión, lo que aumenta la eficiencia con combustión isocórica - isobárica no estacionaria para presiones y temperaturas máximas más altas. El motor de 11.200 lb (49,7 kN) podría impulsar un avión regional de 50 plazas . [ 26 ]  

Su TSFC de crucero sería de 11,5 g/kN/s (0,406  lb/lbf/hr) para una eficiencia global del motor del 48,2 %, para una temperatura del quemador de 1700 K (1430 °C) , una relación de presión global de 38 y una presión máxima de 30 MPa (300 bar) . [ 27 ] Aunque el peso del motor aumenta un 30 %, el consumo de combustible de la aeronave se reduce un 15 %. [ 28 ] Patrocinado por la Comisión Europea en el marco del proyecto LEMCOTEC del 7.º Programa Marco , Bauhaus Luftfahrt, MTU Aero Engines y GKN Aerospace presentaron el concepto en 2015, elevando la relación de presión global del motor a más de 100 para una reducción del consumo de combustible del 15,2 % en comparación con los motores de 2025. [ 29 ]    

Numeración de la posición del motor

Las palancas de empuje de un Boeing 727 de tres motores , cada una con el número de motor correspondiente.

En los aviones multimotor, las posiciones de los motores se numeran de izquierda a derecha desde el punto de vista del piloto mirando hacia adelante; por ejemplo, en un avión de cuatro motores como el Boeing 747 , el motor n.° 1 está en el lado izquierdo, el más alejado del fuselaje, mientras que el motor n.° 3 está en el lado derecho, el más cercano al fuselaje. [ 30 ]

En el caso del bimotor English Electric Lightning , que tiene dos motores a reacción montados en el fuselaje uno encima del otro, el motor n.° 1 está debajo y delante del motor n.° 2, que está encima y detrás. [ 31 ]

Combustible

Las refinerías mezclan Avgas con tetraetilo de plomo (TEL) para lograr estos altos índices de octano, una práctica que los gobiernos ya no permiten para la gasolina destinada a vehículos terrestres. La disminución del suministro de TEL y la posibilidad de que la legislación ambiental prohíba su uso han convertido la búsqueda de combustibles alternativos para aeronaves de aviación general en una prioridad para las organizaciones de pilotos. [ 32 ]

Los aeromodelos suelen utilizar motores nitro (también conocidos como «motores de incandescencia» debido al uso de una bujía incandescente ) alimentados con combustible de incandescencia , una mezcla de metanol , nitrometano y lubricante. También existen aeromodelos [ 33 ] y helicópteros eléctricos disponibles comercialmente. Los pequeños UAV multicópteros casi siempre funcionan con electricidad, [ 34 ] [ 35 ] pero se están desarrollando diseños más grandes propulsados ​​por gasolina. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Los primeros automóviles de producción en serie con sobrealimentadores aparecieron antes que los aviones. Se trataba de los Mercedes 6/25/40 hp y Mercedes 10/40/65 hp, ambos modelos presentados en 1921 y que utilizaban sobrealimentadores Roots. GN Georgano , ed. (1982). The new encyclopedia of motorcars 1885 to the present (3.ª ed.). Nueva York: Dutton. 415  págs . ISBN  978-0-525-93254-3.

Referencias

  1. ↑ Wragg, David W. (1973). Diccionario de aviación (primera ed.). Osprey. pág. 215. ISBN   9780850451634.
  2. ^ Maier , Ángela ( 30 de agosto de 2025 ) . "Triebwerksbauer haben die breitesten Burggräben" . Neue Zürcher Zeitung (en alto alemán suizo). ISSN 0376-6829 . Consultado el 30 de agosto de 2025 . 
  3. ↑ Maier (2025), citando al inversor Chris Hohn : "No ha habido entradas al mercado en más de 50 años. La última entrada fue GE".
  4. 1 2 3 Ian McNeil, ed. (1990). Enciclopedia de la historia de la tecnología . Londres: Routledge. págs. 315-321 . ISBN  978-0-203-19211-5.
  5. ↑ Gibbs-Smith, Charles Harvard (1970). Aviación: un estudio histórico desde sus orígenes hasta el final de la Segunda Guerra Mundial . Londres: Her Majesty's Stationery Office . ISBN 9780112900139.
  6. ↑ Gibbs-Smith, Charles Harvard (1960). El avión: un estudio histórico de sus orígenes y desarrollo . Londres: Her Majesty's Stationery Office .
  7. ↑ Winter, Frank H. (diciembre de 1980). "¿Ventilador entubado o el primer avión a reacción del mundo? Reexamen de la afirmación de Coanda" . The Aeronautical Journal . 84 (839). Royal Aeronautical Society: 408–416 . doi : 10.1017/S0001924000031407 .
  8. ^ Antonio, Dan; Cicoș, George; Buiu, Ioan-Vasile; Bartoc, Alexandru; Sutic, Robert (2010). Henri Coandă y su trabajo técnico durante 1906-1918 (en rumano). Bucarest: Editura Anima. ISBN 978-973-7729-61-3.
  9. ↑ Guttman, Jon (2009). SPAD XIII vs. Fokker D VII: Frente Occidental 1918 (1.ª ed.). Oxford: Osprey. pp. 24–25 . ISBN   978-1-84603-432-9.
  10. ↑ Powell, Hickman (junio de 1941). "Dominó un tornado..." Popular Science .
  11. ↑ Anderson, John D (2002). El avión: Historia de su tecnología . Reston, VA, EE. UU.: Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. págs. 252–253 . ISBN  978-1-56347-525-2.
  12. 1 2 Calderwood, Dave (9 de julio de 2020). "Pipistrel ofrece un motor eléctrico certificado" . Seager Publishing. Revista FLYER . Recuperado el 18 de agosto de 2020 .
  13. ↑ Gibbs-Smith, CH (2003). Aviación . Londres: NMSO. pág. 175. ISBN  1-9007-4752-9.
  14. ^ Boulay, Pierre (1998). Guías Larivière (ed.). Les hélicoptères français (en francés). Larivière (Ediciones). ISBN 978-2-907051-17-0.
  15. ↑ "Información ASH 26 E" . DE: Alexander Schleicher. Archivado del original el 8 de octubre de 2006. Consultado el 24 de noviembre de 2006 .
  16. ↑ "Diamond Twins Reborn" . Flying Mag. Archivado del original el 18 de junio de 2014. Consultado el 14 de junio de 2010 .
  17. ↑ "Glosario de aviación – Turbohélice" . dictionary.dauntless-soft.com . Consultado el 7 de julio de 2019 .
  18. ↑ Rathore, Mahesh. Ingeniería térmica . Tata McGraw-Hill Education. pág. 968. 
  19. ^ Estreno mundial: primer vuelo de un avión con motor eléctrico , Association pour la Promotion des Aéronefs à Motorisation Électrique, 23 de diciembre de 2007, archivado desde el original el 10 de enero de 2008..
  20. ↑ Turborreactor superconductor , Physorg.com , archivado del original el 23 de febrero de 2008.
  21. ↑Voyeur, Litemachines, archived from the original on 2009-12-31.
  22. ↑"TCDS for E811 engine, model 268MVLC"(PDF). European Union Aviation Safety Agency. 18 May 2020. Retrieved 18 August 2020.
  23. ↑Axter Aerospace
  24. ↑Wragg, David W. (1973). A Dictionary of Aviation (first ed.). Osprey. p. 4. ISBN 9780850451634.
  25. ↑"Analysis of the effect of factors on the efficiency of liquid rocket turbine" by Zu, Guojun; Zhang, Yuanjun Journal of Propulsion Technology no. 6, p. 38-43, 58.
  26. ↑David Kaminski-Morrow (24 April 2018). "Hybrid geared-fan and piston concept could slash fuel-burn". Flightglobal.
  27. ↑"Composite Cycle Engine concept technical data sheet"(PDF). Bauhaus Luftfahrt.
  28. ↑"The composite cycle engine concept". Bauhaus Luftfahrt.
  29. ↑Sascha Kaiser; et al. (July 2015). "A Composite Cycle Engine Concept with Hecto-Pressure Ratio". AIAA Propulsion and Energy Conference. doi:10.2514/6.2015-4028. ISBN 978-1-62410-321-6.
  30. ↑National Business Aircraft Association (1952). Skyways for business. Vol. 11. Henry Publications. p. 52.
  31. ↑"English Electric Lightning F53 (53-671) – Power Plants". Gatwick Aviation Museum. Archived from the original on 12 June 2018. Retrieved 9 June 2018.
  32. ↑"EAA'S Earl Lawrence Elected Secretary of International Aviation Fuel Committee" (Press release). Archived from the original on March 3, 2013.
  33. ↑"Electric Airplanes - RTF". www.nitroplanes.com.
  34. ↑"Amazon.com: Photography Drones Store: Buying Guide: Electronics". Amazon.
  35. ↑"RC Quadcopters". www.nitroplanes.com.
  36. ↑"Yeair! hybrid gasoline/electric quadcopter boasts impressive numbers". www.gizmag.com. 27 May 2015.
  37. ↑"Goliath – A Gas Powered Quadcopter". hackaday.io.
  38. ↑ "Cuadricóptero de gran capacidad levanta cargas de 50 libras. Es un HULK (HLQ) a gasolina" . Industry Tap . 11 de marzo de 2013.

Lecturas adicionales

  • Administración Federal de Aviación (11 de junio de 2024). «Capítulo 1: Motores de aeronaves» . Manual del técnico de mantenimiento aeronáutico – Planta motriz (FAA-H-8083-32B) . Departamento de Transporte de los Estados Unidos . Consultado el 25 de junio de 2026 .
  • Motores de aeronaves y teoría de motores de aeronaves (incluye enlaces a diagramas)
  • Sociedad Histórica de Motores de Aviones
  • Base de datos de especificaciones de motores a reacción
  • Eficiencia de los motores de aeronaves: Comparación de turbinas de baja presión de rotor contrarrotatorio y axial para aeronaves
  • Breve repaso a la historia de los motores de aeronaves: desde los tiempos de "7 libras por caballo de fuerza" hasta los actuales de "1 libra por caballo de fuerza".
  • "La búsqueda del poder", un artículo de Bill Gunston publicado en 1954 en la revista Flight.
  • "Directorio de motores" . Flight International . 24 de septiembre de 1997.