Turbocohete de aire

Un turbocohete es un tipo de motor de aeronave que combina elementos de un motor a reacción y un cohete . Generalmente consta de un ventilador multietapa accionado por una turbina, la cual es impulsada por los gases calientes que salen de una serie de pequeños motores tipo cohete montados alrededor de la entrada de la turbina. Los gases de escape de la turbina se mezclan con el aire de descarga del ventilador y se combustionan con el aire del compresor antes de ser expulsados ​​a través de una tobera de propulsión convergente-divergente .

El motor turborreactor de aire es un motor de ciclo combinado que fusiona aspectos de los motores turborreactor y estatorreactor . ^{[ 2 ] [ 3 ]} El turborreactor es un motor híbrido que consiste esencialmente en un turborreactor montado dentro de un estatorreactor. ^{[ 4 ]} El núcleo del turborreactor está montado dentro de un conducto que contiene una cámara de combustión aguas abajo de la tobera del turborreactor. El turborreactor puede funcionar en modo turborreactor durante el despegue y durante el vuelo a baja velocidad, pero luego cambia a modo estatorreactor para acelerar a números Mach altos. ^{[ 5 ]}

El funcionamiento del motor se controla mediante flaps de derivación ubicados justo después del difusor. Durante el vuelo a baja velocidad, los flaps controlables cierran el conducto de derivación y fuerzan el aire directamente hacia la sección del compresor del turborreactor. Durante el vuelo a alta velocidad, los flaps bloquean el flujo hacia el turborreactor y el motor funciona como un estatorreactor, utilizando la cámara de combustión trasera para producir empuje. El motor comenzaría funcionando como un turborreactor durante el despegue y mientras asciende a altitud. Al alcanzar una alta velocidad subsónica, la parte del motor posterior al turborreactor se utilizaría como postquemador para acelerar el avión por encima de la velocidad del sonido. ^{[ 6 ]}

A velocidades más bajas, el aire pasa a través de una entrada y luego es comprimido por un compresor axial . Este compresor es accionado por una turbina , que a su vez es impulsada por gas caliente a alta presión proveniente de una cámara de combustión. ^{[ 7 ]} Estos aspectos iniciales son muy similares al funcionamiento de un turborreactor; sin embargo, existen varias diferencias. La primera es que la cámara de combustión en el turborreactor suele estar separada del flujo de aire principal. En lugar de combinar el aire del compresor con el combustible para la combustión, la cámara de combustión del turborreactor puede utilizar hidrógeno y oxígeno , transportados por la aeronave, como combustible. ^{[ 8 ]}

El aire comprimido por el compresor evita la cámara de combustión y la sección de la turbina del motor, donde se mezcla con los gases de escape de la turbina. Estos gases pueden diseñarse para ser ricos en combustible (es decir, la cámara de combustión no quema todo el combustible), lo que, al mezclarse con el aire comprimido, crea una mezcla caliente de combustible y aire lista para volver a quemarse. Se inyecta más combustible en este aire, donde se quema nuevamente. Los gases de escape se expulsan a través de una tobera de propulsión , generando empuje. ^{[ 9 ]}

La imagen muestra una falla en la que falta el conducto de derivación necesario alrededor del compresor para el funcionamiento del estatorreactor. Se muestra un turborreactor de baja derivación con recalentamiento.

El motor turborreactor se utiliza cuando el espacio es limitado, ya que ocupa menos espacio que los motores turborreactores y estatorreactores por separado. Dado que un estatorreactor debe estar viajando a altas velocidades antes de comenzar a funcionar, una aeronave propulsada por un estatorreactor es incapaz de despegar de una pista por sus propios medios; esa es la ventaja del turborreactor, que pertenece a la familia de motores de turbina de gas. Un turborreactor no depende únicamente del movimiento del motor para comprimir el flujo de aire entrante; en cambio, contiene maquinaria rotativa adicional que comprime el aire entrante y permite que el motor funcione durante el despegue y a bajas velocidades. Para flujos entre Mach 3 y 3,5 durante el vuelo de crucero, velocidades a las que el turborreactor no podría funcionar debido a las limitaciones de temperatura de sus álabes de turbina, este diseño proporciona la capacidad de operar desde velocidad cero hasta más de Mach 3 utilizando las mejores características tanto del turborreactor como del estatorreactor combinadas en un solo motor. ^{[ 6 ]}

• Kerrebrock, Jack L. (1992). Motores de aeronaves y turbinas de gas (2.ª  ed.). Cambridge, MA: The MIT Press. ISBN 978-0-262-11162-1.
• Heiser, William H.; Pratt, David T. (1994). Propulsión hipersónica mediante respiración aérea . Serie educativa de la AIAA. Washington D.C.: Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. ISBN 1-56347-035-7.