Tutorial de Fly Higher II
Aviones en el aire: Cómo
funcionan los motores
Fuente: Rolls Royce Plc. 2013
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Introducción:
¿Cómo vuelan los pájaros?
Los pájaros pueden volar gracias a que
se han adaptado especialmente para
ello a lo largo de su evolución.
Necesitan mucha energía para volar,
que consiguen gracias a su rápido
metabolismo. Debido a que sus cuerpos
son muy ligeros, los pájaros pueden
conseguir
suficiente
empuje
y
propulsión gracias a sus plumas de
vuelo.
Fuente: http://gimnasioaltair.com/webquest/flight/
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Introducción:
¿Cómo vuelan los pájaros?
Este vídeo muestra cómo vuelan los pájaros:
por favor, ver el vídeo 1
¿Cómo vuelan los pájaros?
Fuente – Youtube
Agradecimientos: www.pendulumswingmedia.com
Edition Fly Higher
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Introducción:
Empuje
Los aviones, igual que los pájaros, también necesitan sustentación
y empuje para volar.
¿De dónde salen? ¿Por qué no podemos hacer como los pájaros?
Fuente: http://www.kids.ct.gov/kids/cwp/view.asp?q=330926
¿Qué es Empuje ? Hablemos de este concepto básico.
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Introducción:
La física del Empuje
De acuerdo con la 3ª Ley de
Newton:
Toda acción tiene una reacción
opuesta de igual magnitud
Demostración:
Llena un globo de aire y
suéltalo - ¿Qué pasa?
Fuente http://www.bloodhoundssc.com/shop/balloon-car-kit
¿Qué ocurre entonces cuando se ponen motores de
reacción a un avión?
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Introducción:
La física del Empuje
El gas caliente que sale de los motores hacia detrás empuja el aire,
que a su vez produce una reacción opuesta (hacia delante) en los
motores.
Como los motores están fijos al avión, el avión se mueve hacia
delante.
¿A quién se le ocurrió esta estupenda idea?
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Historia:
¿Cómo empezó todo?
En el siglo XVIII – Sir Isaac Newton, un físico y
matemático inglés propuso una teoría de la “explosión
trasera canalizada”, que podía hacer que una máquina
se moviera hacia delante a gran velocidad. Newton
predijo un uso práctico de su tercera ley al que hoy en
día estamos muy acostumbrados.
Carro de vapor de Newton
Fuente
http://www.globalsecurity.org/military/libr
ary/policy/army/fm/1-506/Ch2.htm
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Historia:
¿Cómo empezó todo?
En 1903 , el año en el que los hermanos Wright volaron por primera
vez, su biplano de madera y tela tenía un motor de combustible de
12 caballos.
Su motor tenía un diseño mecánico
básico pero se parecía mucho a un
motor de cuatro cilindros actual.
Imagen cortesía de:
http://wright.nasa.gov/airplane/Images/eng2.gif
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Historia:
¿Cómo empezó todo?
Su avión, Kitty Hawk, dependía de la hélice para su empuje. El motor
sólo se ocupaba de hacer girar la hélice.
En los siguientes 30 a 40
años, los aviones se han
convertido en fuselajes
metálicos con una única
ala. Sus motores son más
potentes y eficientes
…pero vuelan por el mismo
principio.
La mayoría de los aviones ligeros actuales usan
hélices… ¿Se te ocurre por qué?
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Historia:
¿Cómo empezó todo?
En 1930 Sir Frank Whittle patentó el
turborreactor (Turbo jet engine).
En abril de 1941 (al comienzo de la Segunda Guerra
mundial), el nuevo motor estaba listo para pruebas
de vuelo. El primer vuelo de un turborreactor, el
Gloster E28/39, tuvo lugar el 15 de mayo de 1941
en Cranwell, Lincolnshire (Inglaterra).
Fuente:
www.frankwhittle.co.uk/content.php?act=vie
wDoc&docId=15&level=top
¡¡ SIN HÉLICE !!
Los gases del escape empujaban
al avión hacia delante.
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Fundamentos:
El motor
Funciona en cuatro tiempos:
1.Admisión: Entrada de la mezcla de aire y gasolina.
2.Compresión: La mezcla se comprime al subir el pistón.
3.Combustión: En la bujía salta una chispa y se produce una explosión.
4.Escape: Los gases quemados salen a alta velocidad del motor al
abrirse la válvula de escape y empujar el pistón hacia arriba.
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Fundamentos:
El motor
En el motor de explosión, la combustión es en realidad una
explosión.
La energía de esta explosión se utiliza para mover un grupo de
pistones y el gas que se genera es expulsado.
Los pistones al moverse
pueden hacer girar las
ruedas de un coche, los
álabes de una turbina... o
las hélices de un avión
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Fundamentos:
El motor
En el motor de reacción, los gases generados no se dejan salir, sino
que son los que generan la propulsión que hace que el avión se
mueva hacia delante.
por favor, ver el vídeo 2
El moto
Fuente Youtube Inside a Jet Engine
Agradecimientos: www.wydea.com
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Tipos de motores:
¿Por qué se usan distintos motores?
Hay distintos tipos de motores de reacción
El Airbus A380 – en aviación civil el más grande de largo alcance que lleva
hasta 525 pasajeros – utiliza motores turbofan, una versión refinada del
turborreactor original de Whittle que incluye una gran turbina que acelera el
aire que entra en el motor y contribuye a la propulsión igual que una hélice.
Turbofan
Turbofan
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Tipos de motores
Los turbofans no son los únicos
Distintos aviones necesitan distintos tipos de motores… ¿Sabes
cuáles son y por qué se utilizan?
Turborreactor
http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce9
5195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg
Cohete
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/co
mmons/d/d3/Atlantis_taking_off_on_STS27.jpg
https://encrypted-
Estatorreactor
tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRb
PSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8
NDg
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Tipos de motores
Los turbofans no son los únicos
Distintos aviones necesitan distintos tipos de motores… ¿Sabes
cuáles son y por qué se utilizan?
Piston-prop
Turbohélice
http://www.instablogs.com/wpcontent/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg
http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg
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Tipos de motores
Elección de motores
La selección del motor se
basa en:
•Propulsión necesaria
•Rendimiento
•Eficiencia
•Coste
•Mantenimiento
• En aviación civil se
necesitan y utilizan
motores más
eficientes.
• Los aviones militares
necesitan motores de
alto rendimiento.
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Tipos de motor:
Turborreactor
Componentes de un turborreactor
El original de Whittle era un turbopropulsor como éste
Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-axial_flow-en.svg
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Tipos de motor:
Turbofan
Éste es el motor
preferido de la
aviación civil.
Un turbofan es como
un turborreactor que
además tiene un
ventilador que acelera
la entrada del aire en
el motor, mejorando la
propulsión como si
fuera una hélice
interna.
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Turbofan_operation.png
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Tipos de motor
Turbohélice
Las turbohélices tienen hélices externas pero utilizan la misma idea de los
turborreactores para su funcionamiento
Las turbohélices no tienen pistones
Fuente http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/Turboprop_operation.png
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Tipos de motor
Estatorreactor
Los estatorreactores no tienen compresores, ventiladores o turbinas como
los turborreactores.
.
Los estatorreactores son los motores más sencillos. Pero no pueden
generar empuje a velocidad cero, por lo que los aviones con
estatorreactores necesitan otros sistemas para comenzar a volar.
Fuente - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ramjet_operation.svg/300px-Ramjet_operation.svg.png
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Tipos de motor
Cohete
Los cohetes utilizan combustible y oxígeno
para aumentar la energía del gas dentro de la
cámara de combustión antes de que éste
salga por la tobera.
¿Por qué crees que es esto?
Fuente: http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/Images/rockth.gif
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Resumen de motores
Turborreactor
Resumen
por favor, ver el vídeo 3
Resumem de motores
Fuente – Youtube
Agradecimientos – www.rendermedia.co.uk
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Otros recursos
Simulador de motor de GE
Enlace al simulador del motor:
http://www.geaviation.com/education/engines101/
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Consorcio
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