¿Por qué las turbinas son más efectivas que las hélices de los aviones? [cerrado]
He leído esta pregunta:
¿Por qué funcionan los motores de turbina?
El compresor genera un cierto volumen de aire a alta presión. En la cámara de combustión, este aire se calienta, lo que conduce a un volumen de aire mucho mayor. Al observar una sección de la turbina (disminuyendo a una sección más pequeña a medida que la etapa del compresor se acerca a la etapa de combustión) vemos que esto fomenta aún más el flujo másico de alta densidad hacia la etapa de combustión. En la etapa de escape, el paso de las aspas del ventilador es tal que el aire en movimiento rápido realiza el trabajo sin causar una gran caída de presión. En otras palabras, es "más fácil" que el aire salga por detrás. Pero dado que sale mucho más aire por la parte trasera (se agrega mucho volumen al quemar combustible), la rapidez con la que trabaja "menos duro" al salir no impide que el motor produzca potencia / empuje.
Esta es una muy buena explicación de por qué funcionan las turbinas.
Sin embargo, no he encontrado ninguna descripción en este sitio de por qué las turbinas son más efectivas que las hélices de los aviones. Según tengo entendido, la mayoría de los aviones modernos (que vuelan a altas velocidades) tienen turbinas en lugar de hélices, y ni siquiera he descubierto hasta qué punto las turbinas son mejores que las hélices. Según tengo entendido, las turbinas aceleran más que las hélices, pero no he encontrado ninguna explicación por qué. O el acelerador dado por combustible usado es más eficiente.
He encontrado esto:
https://en.wikipedia.org/wiki/Turboprop
Esto combina una hélice con una turbina. Pero todavía no da una explicación de por qué las turbinas serían más efectivas que las hélices (si es que lo son).
Pregunta:
- ¿Por qué las turbinas son más efectivas que las hélices de los aviones?
Respuestas
Los motores de turbina no son necesariamente más eficientes o útiles que las hélices. El tema es complicado; Esbozaré brevemente los grandes problemas aquí.
Si quiere ser trans o supersónico, no puede usar hélices porque las puntas de las hélices se vuelven transsonicas antes que el resto del avión y cuando lo hacen, su eficiencia de propulsión cae drásticamente. Los motores a reacción son el único camino a seguir en este régimen operativo.
Si desea ir lento en un avión pequeño, las hélices (¡impulsadas por motores de pistón!) Son mucho más eficientes que los jets porque cuando reduce el tamaño y el empuje de un motor a reacción, su eficiencia de propulsión disminuye rápidamente y su funcionamiento es tan antieconómico como no ser competitivo en comparación con las hélices de pistón.
Si desea volar un avión muy grande, alto y rápido, la propulsión por hélice accionada por pistón no es práctica porque cuando escala un motor de pistón, aumenta todos los problemas fundamentales de los motores de combustión interna y se vuelven poco competitivos en comparación con los motores a reacción.
Puede unir las ventajas de los apoyos y las turbinas descartando el motor de pistón y utilizando el motor de turbina para impulsar una hélice; Este es un medio de propulsión muy eficiente siempre que no tenga que exceder las 450 MPH.
Finalmente, tenga en cuenta que puede obtener aún más eficiencia y rendimiento de una turbina impulsada por hélice colocando la hélice en una cubierta anular ajustada justo en frente del motor de la turbina. Para compensar el diámetro de hélice más pequeño que esto requiere, agrega más aspas al "ventilador" y ahora tiene el turboventilador de alto bypass que actualmente domina el negocio del transporte a reacción.
EN RESUMEN: vuelo transónico y supersónico = sin hélices, solo turbinas a reacción
Vuelo subsónico rápido, avión grande = turbofan de derivación alta
Aviones lentos y pequeños = sin turbinas, solo pistones y accesorios
aviones de tamaño medio, velocidades subsónicas = turbopropulsores
Hay excepciones para aviones de propósito especial (como para el ejército) donde las compensaciones entre rendimiento, costo de compra y costo de operación son diferentes.