Tutorial de Fly Higher II Aviones en el aire: Cómo funcionan los motores Fuente: Rolls Royce Plc. 2013 Foto principal @ Rolls Royce Engine Trent 900 on Airbus A380

¿Cómo vuelan los pájaros? 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://gimnasio-altair.com/webquest/flight/ Si la clase ha visto la Tutoría 1, ya sabrán cómo vuelan los pájaros y que los aviones no vuelan imitándolos. Los siguientes conceptos se aplican a cualquier objeto que vuele: alta energía, mínimo peso y perfil (alas) aerodinámico. Fuente: http://gimnasio-altair.com/webquest/flight/

Este vídeo muestra cómo vuelan los pájaros: 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 Fuente del video – Youtube. How do birds fly? Agradecimientos: www.pendulumswingmedia.com 2:29

¿De dónde salen? ¿Por qué no podemos hacer como los pájaros? 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 No es posible mover las alas de un avión como lo hace un pájaro porque pesan mucho y por razones estructurales. Por lo tanto, el empuje lo proporciona el motor, que no sólo hace que se mueva el avión hacia delante, sino que también crea un rápido flujo de aire sobre las alas, que proporciona la sustentación. Fuente: http://www.kids.ct.gov/kids/cwp/view.asp?q=330926 ¿Qué es Empuje ? Hablemos de este concepto básico.

La física del Empuje Introducción: 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? Explicación del globo – Un globo hinchado sale volando en cuanto se suelta (si no se le ha hecho un nudo). A medida que sale el aire, la presión hacia fuera dentro del globo en el punto opuesto a la boca hace que éste se mueva en ese sentido. Fuente for kit - http://www.bloodhoundssc.com/shop/balloon-car-kit Fuente http://www.bloodhoundssc.com/shop/balloon-car-kit ¿Qué ocurre entonces cuando se ponen motores de reacción a un avión?

¿A quién se le ocurrió esta estupenda idea? 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. El globo más básico no tiene una estructura equivalente, por eso vuela de manera errática. Sin embargo, el principio es exactamente el mismo. ¿A quién se le ocurrió esta estupenda idea?

Historia: ¿Cómo empezó todo? Carro de vapor de Newton 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/library/policy/army/fm/1-506/Ch2.htm El carro de vapor de Newton nunca llegó a construirse, pero Newton había enunciado el principio de un motor a reacción, bastante antes de que tuviéramos la noción de “máquina voladora”. Fuente http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/1-506/Ch2.htm

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. Imagen cortesía de: http://wright.nasa.gov/airplane/Images/eng2.gif Recursos complementarios - http://www.pbs.org/wgbh/nova/wright/flye-flash.html 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

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. Los aviones ligeros, que vuelan a velocidades medias y baja altitud (un avión de aeromodelismo, por ejemplo, o uno de fumigar campos) son más sencillos, y el bajo coste es algo primordial. Los turborreactores son caros y complejos. Los aviones pequeños de alto rendimiento (un caza, por ejemplo) que tiene que volar alto y rápido siempre necesitará un turborreactor. La mayoría de los aviones ligeros actuales usan hélices… ¿Se te ocurre por qué?

Historia: ¿Cómo empezó todo? ¡¡ SIN HÉLICE !! 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=viewDoc&docId=15&level=top ¡¡ SIN HÉLICE !! Fuente: http://www.frankwhittle.co.uk/content.php?act=viewDoc&docId=15&level=top Los gases del escape empujaban al avión hacia delante.

Fundamentos: El motor Funciona en cuatro tiempos: Admisión: Entrada de la mezcla de aire y gasolina. Compresión: La mezcla se comprime al subir el pistón. Combustión: En la bujía salta una chispa y se produce una explosión. Escape: Los gases quemados salen a alta velocidad del motor al abrirse la válvula de escape y empujar el pistón hacia arriba.

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 Los aviones con estos motores se llaman a veces “piston-prop”. ¡La clase no tendría que tener ningún problema en saber por qué! (n.t. por lo menos en inglés…)

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 Fuente – Youtube Inside a Jet Engine. Agradecimientos: www.wydea.com; 1:41 2) Vídeo alternativo: http://www.youtube.com/watch?v=ON0sVe1yeOk

Hay distintos tipos de motores de reacción ¿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 El Airbus A380 usa motores turbofan hechos en Europa: Rolls Royce Trent 900 (Turbofan Engine) o 2. Engine Alliance GP 7200 (Turbofan Engine)

Los turbofans no son los únicos Tipos de motores Los turbofans no son los únicos Distintos aviones necesitan distintos tipos de motores… ¿Sabes cuáles son y por qué se utilizan? Cohete Turborreactor http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce95195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg Ramjet url : https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRbPSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8NDg Turbojet url : http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce95195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg Rocket url : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Atlantis_taking_off_on_STS-27.jpg Turbo Prop - http://www.instablogs.com/wp-content/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg Pistonprop - http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An-2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg La guía de profesores da una explicación de cada uno de los tipos de motores. Las transparencias siguientes se centran en las características de estos motores uno a uno. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Atlantis_taking_off_on_STS-27.jpg https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRbPSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8NDg Estatorreactor

Los turbofans no son los únicos Tipos de motores Los turbofans no son los únicos Distintos aviones necesitan distintos tipos de motores… ¿Sabes cuáles son y por qué se utilizan? Turbohélice Piston-prop Ramjet url : https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRbPSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8NDg Turbojet url : http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce95195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg Rocket url : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Atlantis_taking_off_on_STS-27.jpg Turbo Prop - http://www.instablogs.com/wp-content/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg Pistonprop - http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An-2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg La guía de profesores da una explicación de cada uno de los tipos de motores. Las transparencias siguientes se centran en las características de estos motores uno a uno. http://www.instablogs.com/wp-content/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An-2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg

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.

Tipos de motor: Turborreactor Componentes de un turborreactor Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-axial_flow-en.svg El original de Whittle era un turbopropulsor como éste Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-axial_flow-en.svg

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 Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Turbofan_operation.png

Tipos de motor Turbohélice Las turbohélices tienen hélices externas pero utilizan la misma idea de los turborreactores para su funcionamiento Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/Turboprop_operation.png Las turbohélices no tienen pistones Fuente http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/Turboprop_operation.png

Tipos de motor Estatorreactor Los estatorreactores no tienen compresores, ventiladores o turbinas como los turborreactores. . Fuente- http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ramjet_operation.svg/300px-Ramjet_operation.svg.png 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

¿Por qué crees que es esto? 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 Fuente: http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/Images/rockth.gif

Resumen Resumen de motores Turborreactor por favor, ver el vídeo 3 Resumem de motores Fuente – Youtube Agradecimientos – www.rendermedia.co.uk Fuente – Youtube. Duration 0:51 Agradecimientos www.rendermedia.co.uk

Simulador de motor de GE Otros recursos Simulador de motor de GE Enlace al simulador del motor: http://www.geaviation.com/education/engines101/