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El motor a reacción más eficiente se pone en marcha
Un motor de avión que utiliza un sistema de engranajes novedoso podría reducir la contaminación y aumentar la eficiencia energética de los viajes aéreos.
Cambio de marcha: El ventilador de admisión y las turbinas del motor turbofan PurePower pueden girar a diferentes velocidades, lo que mejora la eficiencia del combustible.
Fabricante de motores de EE. UU. Pratt y Whitney , que desarrolló el motor, firmó un acuerdo que debería permitir que el motor entre en servicio en 2016 en el Airbus A320 de próxima generación. El diseño promete reducir significativamente la contaminación acústica y las emisiones de óxido nitroso y reducir el consumo de combustible hasta en un 15 por ciento. El ahorro de combustible debería significar que cada avión emitirá 3.600 toneladas menos de dióxido de carbono al año, dice Tom Enders , CEO y presidente de Airbus .
El nuevo sistema de engranajes desacopla la turbina del motor, que gira a medida que el aire fluye a través de ella, del gran ventilador de entrada de aire en la parte delantera, lo que permite que ambos funcionen a velocidades óptimas, dice Graham Webb, ingeniero jefe de Pratt and Whitney's Next Generation Product. Grupo familiar en East Hartford, Connecticut.
El concepto de turboventilador con engranajes no es nuevo, dice Magda Attia , ingeniero aeroespacial de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Daytona Beach, Florida. Los primeros diseños de este tipo de engranajes del motor se remontan a los años 80. Pero la industria es muy resistente al cambio, dice. Las cajas de cambios son pesadas y notorias por ser muy problemáticas.
Si se pueden superar los problemas, las recompensas en términos de ganancias de eficiencia deberían ser significativas, dice Attia. Él dice que es probable que otros fabricantes de motores sigan su ejemplo, desarrollando sus propios sistemas de engranajes.
El nuevo motor desarrollado por Pratt and Whitney es un turboventilador. Como otros motores a reacción, quema combustible a medida que pasa el aire comprimido; la mezcla de aire y gas resultante se expande para generar empuje. Pero en un motor turbofan, un ventilador en la parte delantera fuerza el aire de movimiento más lento alrededor del motor y lo mezcla con los gases calientes más rápidos para crear un empuje adicional.
De hecho, la mayor parte del empuje generado por un motor turboventilador proviene de este aire desviado. Por lo tanto, se requiere un motor a reacción más pequeño, por lo que se quema menos combustible. El espacio alrededor del motor también ayuda a reducir el ruido.
El tamaño de la cámara alrededor del motor en relación con el motor en sí se llama relación de derivación. La tendencia en los motores modernos es ir con relaciones de bypass cada vez más altas, porque son más eficientes, dice Attia. Actualmente, la relación promedio es de alrededor de 8: 1. El sistema de engranajes permite que la relación en el nuevo motor sea de 12: 1.
Los ventiladores de entrada en la parte delantera de los motores turbofan son impulsados por turbinas que son giradas por el chorro de aire y gas quemado. El nuevo motor permite que el ventilador de admisión gire a un tercio de la velocidad de la turbina, mejorando la eficiencia de propulsión. Esto permite que tanto [la turbina como el ventilador de entrada] funcionen a sus velocidades óptimas, dice Webb.
El diseño también permite simplificar otros elementos del motor. Pudimos eliminar varias etapas de turbina de baja presión y dos etapas de compresor de baja presión, dice Webb. Esto se suma a más de 1500 superficies aerodinámicas menos en el motor, lo que reduce significativamente los costos de mantenimiento para las aerolíneas.
Pratt and Whitney ha estado probando un demostrador de turboventilador con engranajes desde 2008 y ha realizado más de 75 horas de vuelos de prueba. Durante los próximos dos años, se probarán 15 motores y se espera la certificación del motor para fines de 2012.