Ingeniería

¿Por qué algunos aviones de bomberos tienen colas?

Algunos aviones de combate tienen un dispositivo de poscombustión que mezcla combustible en los gases de escape. Esto les da un impulso extra, que es útil para el vuelo supersónico.

Las fuerzas aéreas del país no solo son organizaciones que funcionan bien, sino que también están bien comercializadas. En primer lugar, no faltan películas con secuencias mordaces en las que intervienen aviones muy potentes. Luego están los espectáculos aéreos y exposiciones patrocinados por los órganos rectores. Dichos eventos intentan educar a las personas y reforzar su fe en las fuerzas armadas. Una vista que me fascinó infinitamente fue la cola que escupe fuego de varios aviones de combate. ¿Por qué las colas de algunos aviones de combate brillan de color naranja?

¿Por qué las colas de algunos aviones de combate escupen fuego?

El resplandor naranja es visible en la cola de algunos aviones de combate debido a la combustión posterior. Los posquemadores son dispositivos que queman combustible adicional en el escape del motor a reacción de un avión. Esto genera el empuje adicional necesario para que un avión alcance velocidades supersónicas.

¿Por qué necesitamos un ritual posterior?

Los aviones son propulsados ​​por el empuje generado por los motores a reacción. Para que los aviones cambien de altitud rápidamente o alcancen velocidades supersónicas, esta potencia de empuje por sí sola no es suficiente. En teoría, un motor más grande de lo normal puede superar este problema. En la práctica, un motor más grande significa más peso, menos aerodinámica debido a una mayor área del ventilador y más consumo de combustible.

¿La solución?

Es empuje extra del motor.

Para hacer esto, los motores están equipados con propulsores del mercado de accesorios para proporcionar este empuje adicional, sin aumentar significativamente el perfil del motor.

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Antes de sumergirnos en el funcionamiento de la poscombustión, es útil comprender cómo funciona un motor a reacción y cómo se instalan las poscombustiones.

Operación de motores de aeronaves

Las aeronaves dependen principalmente de motores a reacción para generar empuje. Un motor de avión consta de cuatro etapas. Al principio, un ventilador aspira aire al motor. El aire se acelera y se divide en dos partes. Una parte de este aire acelerado pasa por alto el núcleo del motor a través de un conducto. Es responsable de mantener el motor fresco y reducir su ruido durante la operación.

El resto del aire va al núcleo del motor, donde un compresor expande este aire hasta 40 veces, haciéndolo extremadamente denso en energía. Luego se introduce a la fuerza en la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se enciende (fuente).

El encendido da como resultado una corriente de aire muy caliente y de alta energía que empuja contra los componentes del motor. Empuja fuera de la cámara de combustión, moviendo una turbina en su salida. Esta turbina está conectada al ventilador y al compresor, y el movimiento de la turbina mantiene el motor en marcha. A medida que el escape sale de la turbina, se mezcla con el flujo de aire de derivación y entra en la boquilla de escape.

Genera empuje para impulsar el avión hacia adelante. Los motores están disponibles en varias configuraciones, como motores turborreactores, turbopropulsores, turboventiladores y turboeje. Las aeronaves diseñadas para vuelos supersónicos están equipadas con motores ramjet y scramjet, que no tienen absolutamente ninguna parte móvil, como compresores, ventiladores y turbinas.

Un dispositivo de poscombustión, como sugiere su nombre, se coloca al final de la tobera de escape del motor de un avión. Es una sección extendida, equipada con boquillas rociadoras y una cubierta de derivación para desviar aún más el flujo de escape que ingresa. Mientras que parte del flujo de escape se quema en su cámara de combustión, el flujo restante se dirige a enfriarlo cuando sale del posquemador.

¿Cómo funciona el postquemador?

Por lo general, los motores compartidos se calculan para funcionar de forma esbelta, es decir. hay más aire del necesario en la mezcla combustible de aire y combustible. Esto significa que habrá más oxígeno no utilizado disponible en los gases de escape que salen de la boquilla del motor. Este gas de escape caliente ingresa al dispositivo de poscombustión, donde una parte se rocía con combustible y se enciende.

Esto se llama postcombustión o recalentamiento. El resultado es un fuerte aumento de la temperatura y el volumen de los gases de escape que salen del postquemador. El resto del escape del motor se pulsa a lo largo de las paredes del postquemador. Al igual que el motor, este flujo de aire se mezcla con el escape del postquemador para mantenerlo silencioso y fresco. En algunos motores que pueden calentarse mucho, el aire fresco se desvía directamente del compresor, en lugar del escape del motor.

Los repuestos están equipados con una boquilla de apertura variable que puede expandirse o restringirse para adaptarse a la cantidad adicional de gases de escape. Esto evita que los gases se envíen aguas arriba al motor principal, donde pueden interferir con su funcionamiento normal.

Límites en post-fuego

Aunque los mercados de accesorios son una excelente manera de lograr velocidades mucho más altas de lo que se pensó originalmente, tienen algunas limitaciones de diseño.

En primer lugar, la temperatura en la cámara de combustión de un dispositivo de poscombustión puede alcanzar los 1700 °C. Esto restringe mucho el tipo de material que se puede utilizar en su construcción y también reduce su vida útil.

Otra característica indeseable de los postquemadores es el soplo de gases de escape calientes que provienen de la boquilla variable. La fuerte señal de calor reduce el coeficiente de sigilo de la aeronave, haciéndola vulnerable a los enemigos.

Los postquemadores también son conocidos por un mayor consumo de combustible. Debido a esto, los pilotos restringen el uso de dispositivos de poscombustión a situaciones específicas, como entrar en el rango supersónico, obtener una ventaja sobre el combate o escalar rápidamente.

Usar dispositivos de poscombustión

A pesar de todas sus limitaciones, difícilmente se puede desacreditar la confianza en los dispositivos de poscombustión. En las operaciones de vuelo de los portaaviones, los pilotos extraerán cada onza de empuje que puedan para alejarse lo más posible de la pista.

Los postquemadores juegan un papel vital en tales operaciones marítimas. En situaciones en las que la velocidad es crítica, tener un empuje adicional disponible bajo demanda es de gran ayuda. Usualmente vistos en situaciones de combate, los posquemadores pueden ayudar a los pilotos a evadir aviones enemigos, o incluso lograr un vuelo supersónico. En la cultura popular, los dispositivos de poscombustión se han representado con precisión en la franquicia cinematográfica Top Gun.

Comercialmente, los dispositivos de poscombustión solo se han visto en un puñado de aviones, siendo el más famoso el Concorde supersónico. Dado que los aviones llevan una cantidad limitada de combustible, los pilotos solo se emplean para cruzar la barrera del sonido. Después de este punto, la aeronave se establece en ‘supercrucero’, donde puede mantener el vuelo a alta velocidad sin el uso de hélices.

Una nota de despedida: el papel de los aviadores en el vuelo moderno

Los estadounidenses probaron los primeros motores a reacción con poscombustión a principios de la década de 1940. Aunque los motores modernos son capaces de lograr vuelos supersónicos sin ellos, estos últimos se han mantenido como equipos críticos para tiempos de emergencia.

Con tecnologías competidoras como la unidad electrónica aún en su infancia, ¡puede pasar un tiempo antes de que se eliminen los sucesores!

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Cristy

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