Avión a reacción

Un avión a reacción (o simplemente jet ) es una aeronave propulsada por uno o más motores a reacción . Los jets son casi siempre aeronaves de ala fija , aunque existe una amplia gama de tipos diferentes de aviones a reacción , tanto para fines civiles como militares. 

La mayoría de los aviones a reacción necesitan volar a altas velocidades —supersónicas o ligeramente por debajo de la velocidad del sonido ( transónicas ) — para lograr un vuelo eficiente. Suelen volar a una velocidad de crucero de alrededor de Mach 0,8 (981 km/h; 610 mph) y a altitudes de entre 10 000 y 15 000 m (33 000 y 49 000 pies) o superiores, donde los motores a reacción funcionan con la máxima eficiencia. Esto contrasta con los aviones de hélice , que alcanzan su máxima eficiencia a velocidades y altitudes mucho menores.      

Los aviones a reacción suelen diseñarse siguiendo la regla de área de Whitcomb , que establece que el área total de la sección transversal de una aeronave debe ser aproximadamente igual a la de un cuerpo Sears-Haack . La aplicación de esta regla minimiza la producción de ondas de choque, que suponen un desperdicio de energía.

Frank Whittle , inventor inglés y oficial de la RAF , comenzó el desarrollo de un motor a reacción viable en 1928, ^{[ 1 ]} mientras que Hans von Ohain, en Alemania, comenzó a trabajar de forma independiente en conceptos similares a principios de la década de 1930. Así, en agosto de 1939, el primer avión a reacción del mundo, el Heinkel He 178 , realizó su vuelo inaugural.

Tras el primer vuelo de una aeronave a motor, se propusieron multitud de diseños y enfoques para los reactores. Por ejemplo, René Lorin , O. Morise y H.S. Harris propusieron diferentes sistemas para generar un flujo de salida de los gases de escape. ^{[ 2 ]} Además, durante las décadas de 1920 y 1930, se diseñaron diversos tipos de aeronaves propulsadas por motores a reacción , turbohélices , pulsorreactores y cohetes .

En Alemania se estaban llevando a cabo investigaciones sobre motores de cohete, y en 1928 el Lippisch Ente , que anteriormente había volado como planeador, se convirtió en el primer avión en volar utilizando propulsión a cohete. ^{[ 3 ]} Al año siguiente, en 1929, el Opel RAK.1 se convirtió en el primer avión cohete construido específicamente para volar.

El turborreactor fue desarrollado de forma independiente en la década de 1930 por Frank Whittle y, posteriormente, por Hans von Ohain . El primer avión turborreactor en volar fue el Heinkel He 178 , el 27 de agosto de 1939 en Rostock (Alemania), propulsado por el diseño de von Ohain. ^{[ 4 ]} Sin embargo, la " fluencia " (fatiga del metal causada por las altas temperaturas dentro del motor) provocó que el motor se quemara rápidamente. El diseño de von Ohain, un motor de flujo axial, a diferencia del motor de flujo centrífugo de Whittle, fue finalmente adoptado por la mayoría de los fabricantes en la década de 1950. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El primer avión a reacción que captó la atención del público fue el prototipo italiano Caproni Campini N.1 , que realizó su primer vuelo el 27 de agosto de 1940. ^{[ 7 ]} Secondo Campini comenzó el desarrollo del motor a reacción en 1932. Este diseño se diferenciaba de un verdadero turborreactor en que la turbina era impulsada por un motor de pistón, en lugar de la combustión de los gases de la turbina.

El avión experimental británico Gloster E.28/39 realizó su primer vuelo el 15 de mayo de 1941, propulsado por el turborreactor de Sir Frank Whittle , ^{[ 8 ]} y el Bell XP-59A de Estados Unidos voló el 1 de octubre de 1942, utilizando una versión del motor Whittle construida por General Electric .

El Gloster Meteor fue el primer avión a reacción de producción en serie. El prototipo de este avión realizó su primer vuelo el 5 de marzo de 1943, y el primer avión producido el 12 de enero de 1944. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Varios tipos de motores funcionan expulsando gases calientes:

• turborreactor
• turboventilador
• estatorreactor
• turbohélice

Cada tipo de motor cumple una función diferente.

Los turborreactores tienen una alta velocidad de escape y una baja sección transversal frontal, lo que los hace idóneos para el vuelo supersónico. Si bien en el pasado fueron ampliamente utilizados, son relativamente ineficientes en comparación con los turbohélices y los turbofanes para el vuelo subsónico. Los últimos aviones importantes en utilizar turborreactores fueron los transportes supersónicos Concorde y Tu-144 .

Los turbofanes de bajo índice de derivación tienen una velocidad de escape menor que los turborreactores y se utilizan principalmente para velocidades sónicas altas, transónicas y supersónicas bajas. Los turbofanes de alto índice de derivación son relativamente eficientes y se utilizan en aeronaves subsónicas, como los aviones comerciales.

En la eficiencia propulsora general de las aeronaves${\displaystyle \eta }$La eficiencia propulsora es la medida, en porcentaje, con la que la energía contenida en el propulsor de un vehículo se convierte en energía útil, para compensar las pérdidas debidas a la resistencia del aire , la gravedad y la aceleración. También puede expresarse como la proporción de la energía mecánica utilizada realmente para propulsar la aeronave. Siempre es inferior al 100 % debido a la pérdida de energía cinética por los gases de escape y a la eficiencia subóptima del mecanismo de propulsión, ya sea una hélice , un escape a reacción o un ventilador. Además, la eficiencia propulsora depende en gran medida de la densidad y la velocidad del aire.

Matemáticamente, se representa como${\displaystyle \eta =\eta _{\text{c}}\eta _{\text{p}}}$, ^{[ 15 ]} donde${\displaystyle \eta _{\text{c}}}$es la eficiencia del ciclo y${\displaystyle \eta _{\text{p}}}$es la eficiencia propulsora. La eficiencia del ciclo, en porcentaje, es la proporción de energía que se puede obtener de la fuente de energía que es convertida en energía mecánica por el motor .

Para las aeronaves a reacción, la eficiencia propulsora (esencialmente la eficiencia energética ) es máxima cuando el motor emite un chorro de escape a una velocidad igual o casi igual a la velocidad del vehículo. La fórmula exacta para motores de respiración de aire, tal como se indica en la literatura, ^{[ 16 ] [ 17 ]} es $${\displaystyle \eta _{\text{p}}={\frac {2}{1+{\dfrac {c}{v}}}},}$$ donde c es la velocidad de escape y v es la velocidad de la aeronave.

Para un avión de largo alcance que opera en la estratosfera , la velocidad del sonido es constante; por lo tanto, volar con un ángulo de ataque fijo y un número Mach constante provoca que la aeronave ascienda sin cambiar el valor de la velocidad del sonido local. En este caso: $${\displaystyle V=aM,}$$ dónde${\displaystyle M}$es el número Mach de crucero, y${\displaystyle a}$la velocidad local del sonido. Se puede demostrar que la ecuación de alcance es$${\displaystyle R={\frac {aM}{c_{T}}}{\frac {C_{L}}{C_{D}}}\ln {\frac {W_{1}}{W_{2}}},}$$ que se conoce como la ecuación de alcance de Breguet, en honor al pionero de la aviación francesa Louis Charles Breguet .

• Coanda-1910 – Páginas de aeronaves que muestran descripciones breves de destinos de redirección Páginas que muestran descripciones breves sin espacios 
• Aviación comercial : sistema de transporte que proporciona transporte aéreo de alquiler. 
• Estela de condensación : nubes artificiales largas y delgadas que a veces se forman detrás de los aviones. 
• Avión de pasajeros a reacción : aeronave de pasajeros propulsada por motores a reacción. 
• Ruido de los aviones – Ruido causado por los aviones 
• Jumbo jet – Avión de pasajeros con dos pasillos 
• Avión a reacción muy ligero : clase de aeronaves a reacción pequeñas de menos de 10 000 libras. 
• Lista de aviones a reacción de la Segunda Guerra Mundial

• El sitio web oficial de Erich Warsitz (el primer piloto de aviones a reacción del mundo), que incluye vídeos poco comunes (Heinkel He 178) y comentarios de audio.