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Tipos y clasificación de reactores.

Dentro de los motores a reacción se pueden hacer dos grandes grupos según su dependencia del aire ambiente, los cohetes y los aeroreactores.

Para que se produzca combustión, ademas de combustible debe haber aire, precisamente el oxigeno (O2) contenido por este.

Los cohetes tienen cierta independencia pues ademas de combustible, poseen depósitos con el oxidante adecuado (O2), lo que les permite funcionar aun en ausencia de aire. Actualmente tienen aplicación en tecnología aerospacial y militar como propulsores de misiles, pues logran desarrollar altas velocidades.

Los aerorreactores por el contrario, dependen de la presencia de oxigeno en el ambiente, es decir que toman este desde el exterior, lo que limita su altura de funcionamiento a la máxima altura en la que haya presencia de oxigeno, es mas, su rendimiento mejorara o empeorará con las características del aire en el ambiente que lo rodea.

Existen dos formas de comprimir el aire que entra al motor, y por el, podemos dividirlos en dos grupos, los de compresión dinámica y de compresión mecánica.

Dentro de los primeros (compresión dinámica) se encuentran los primeros motores a reacción como son los estatorreactores y los pulsorreactores utilizados en la segunda guerra mundial en el Arado 197 y la bomba B1 respectivamente. Este tipo de motores ya han caído en desuso.

Lograban la compresión del aire por la forma de su toma, en la que al circular aire a cierta velocidad por efecto Venturi obtenían la compresión para luego entrar en la etapa de combustión y expansión, como es obvio no tienen la turbina a la salida de la cámara de combustión pues no precisan mover compresores. Adicionalmente los pulsorreactores tenían en su toma de aire dispuestas ventanillas que se cerraban al momento de la combustión y de esta forma canalizar totalmente el flujo de gases. Estas ventanillas originaban el clásico ronroneo del pulsorreactor característico de la bomba B1.

La principal contra de estos tipos de motores es la de no poder arrancar por si solos, necesitan ser catapultados a cierta velocidad para que comience a darse el efecto Venturi, pues no poseen otra forma de obtener compresión

La independencia del catapultamiento se logro a partir de proveerle al motor una forma de compresión propia, dando así origen al grupo de compresión mecánica, utilizados en la actualidad.

Estos motores se clasifican en :

1-Turborreactores.
2-Turbofan (Doble Flujo).
3-Turbohélices.
4-Turboejes.

Turborreactores : Este tipo de motor es el que se dio como ejemplo al explicar el funcionamiento de los turborreactores (Figura 1).

Figura 1 : Esquema de un Turborreactor.

Se caracterizan por poseer un solo flujo de gases, es decir que la masa completa de aire que ingresa al compresor pasa a la cámara de combustión y luego a la turbina de salida, finalizando con la expansión a la salida del generador de gases.

Turbofan (Doble Flujo) : La diferencia con el caso anterior radica en que en estos motores existen dos flujos de gases desde el compresor, que en general este ultimo suele ser mas grande.

La masa de aire proveniente del compresor se divide en dos flujos (Figura 2).

Figura 2 : Esquema de un Turbofan o Aerorreactor de doble flujo.

El flujo primario que sigue el camino compresor - cámara de combustión - Turbina - canalización de salida (este sistema se lo denomina comúnmente generador de gases) trabaja de la misma forma que en los turborreactores.

No es raro que este flujo antes de ingresar a la cámara pase por otro compresor (etapa de alta presión).

El flujo secundario proveniente de las ruedas (una o mas) del compresor, es canalizado directamente hacia la salida, donde se expandirá y se unirá al flujo primario ya en expansión, es decir que no sufre el proceso del generador de gases.

Presenta ventajas sobre los turborreactores, suele ser mas economico en lo que a consumo de combustible se refiere, silencioso y menos contaminante.

Turbohélices : No deja de ser un sistema generador de gases normal, se le agregan canalizaciones de gases para su salida y se le acopla al eje principal una hélices.

Turboejes : Estos son motores similares a los turbohélices, se utilizan en los helicópteros, son generadores de gas a los que se les canaliza el flujo de salida y se les agrega en turbina de potencia que moverá la toma de potencia solidaria al eje que impulsa al rotor principal.

Hasta aquí se trataron los aerorreactores que normalmente podemos ver a diario, como una rareza (por ahora) encontraremos las turbinas de flujo vectorizable.

Turbinas de flujo vectorizable : Es un turborreactor o turbofan (según el caso) en el que el flujo principal (que en las normales es axial), se lo direcciona en su salida por medio de canalizadores móviles, de esta forma se cambia el sentido del empuje del motor.

La mas famosa es la Rolls Royce "Pegasus", que equipa a el avión militar "Harrier", famoso por ser un avión con capacidad de despegue y aterrizaje vertical (VTOL), vuelo estacionario, etc.

En este reactor, el flujo de salida del generador de gas es enviado a un sistema de distribución conectado a cuatro toberas de salida direccionables. Dichas toberas tienen la capacidad de rotar gradualmente 90º, direccionando el flujo en sentido vertical u horizontal y desde luego las posiciones intermedias, logrando así el vuelo vertical suspensión en el aire y vuelo horizontal.

Turbofan Rolls Royce Pegasus .
Motoriza a los "Harrier" Británicos, en la fotografía pueden apreciarse dos de las cuatro toberas de escape direccionables.

En vuelo vertical o estacionario, del reactor se drena flujo de las etapas de alta presión y baja presión que es enviado en forma controlada, a las puntas de las alas , proa, popa y deriva, para proporcionarle control se alabeo, cabeceo y guiñada durante esas condiciones de vuelo.

Vale aclarar que si bien el "Harrier" tiene capacidad VTOL (despegue y aterrizaje vertical) en la practica casi no se utiliza esta capacidad pues consume grandes cantidades de combustible, si suele utilizarse como avión de carreras corta de despegue y aterrizaje vertical (STOVL).

Nuevas turbinas de flujo vectorizable se encuentran en construcción, aunque sin llegar al extremo de la "Pegasus", solamente direccionan en unos cuantos grados en varias direcciones el flujo, no apuntan a proveer capacidad VTOL a sus aviones, solo a cambiar sus respuestas en diversas maniobras, volviendolo mas eficaz en combate aéreo, estos motores equiparán el F22 "Raptor" y el "Eurofighter".

Al comienzo de las investigaciones de vuelo vertical se desarrollaron pequeños turborreactores de asistencia en el vuelo vertical, estos enviaban el flujo hacia abajo. No tuvieron éxito, solo lograron acortar la carrera de despegue, el sistema demostró se muy inseguro pues al fallar una de estas turbinas se perdía totalmente el control de la nave.

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