Grupo motopropulsor del avión

Home  >>  Academia de aviación  >>  Grupo motopropulsor del avión

Grupo motopropulsor del avión

prueba-motor-avionGrupo motopropulsor del avión

Un motor de aeronave, o grupo motopropulsor, produce empuje para propulsar una aeronave. Los motores alternativos y los motores turbohélice trabajan en combinación con una hélice para producir empuje. Los turborreactores y los turboventiladores producen empuje incrementando la velocidad del aire que fluye a través del motor. Todos estos motores también impulsan a los diversos sistemas que apoyan la operación de una aeronave.

Motores alternativos
La mayoría de los aviones pequeños están diseñados con motores alternativos (o explosión interna). El nombre se deriva del movimiento de los pistones hacia adelante-atrás, o alternativo, que producen la energía mecánica necesaria para llevar a cabo el trabajo.

Impulsado por una revitalización de la industria de la aviación general (GA) y avances tanto en materiales como diseño del motor, la tecnología del motor de alternativo ha mejorado dramáticamente en las últimas dos décadas. La integración de sistemas computarizados de gestión del motor ha mejorado la eficiencia del combustible, disminución de las emisiones, y carga de trabajo del piloto reducida.

Los motores alternativos funcionan según el principio básico de convertir la energía química (combustible) en energía mecánica. Esta conversión se produce dentro de los cilindros del motor a través del proceso de combustión. Los dos diseños principales de motores de pistón son los de encendido por chispa y encendido por compresión. El motor de pistón de encendido por chispa ha servido como el motor de elección por muchos años.

En un esfuerzo por reducir los costes operativos, simplificar el diseño, y mejorar la fiabilidad, varios fabricantes de motores están recurriendo a los de encendido por compresión como una alternativa viable.

A menudo referidos como motores de pistón de combustible jet, los motores de encendido por compresión tienen la ventaja añadida de la utilización de gasoil o combustible jet A de menor costo y fácilmente disponibles.

Los principales componentes mecánicos del motor de ignición por chispa y de encendido por compresión son esencialmente los mismos. Ambos usan cámaras de combustión y pistones que recorren la longitud de los cilindros para convertir el movimiento lineal en movimiento de rotación del cigüeñal. La principal diferencia entre encendido por chispa y encendido por compresión es el proceso de ignición del combustible.

Los motores de encendido por chispa utilizar una bujía para encender una mezcla de combustible/aire (la mezcla combustible/aire es la relación entre el “peso” de combustible y el “peso” de aire a ser quemados). Un motor de encendido por compresión primero comprime el aire en el cilindro, elevando su temperatura hasta el grado necesario para el encendido automático cuando el combustible es inyectado en el cilindro.

Estos dos diseños de motores pueden ser clasificados como:
1. Disposición de los cilindros con respecto al cigüeñal: radial, en línea, en V, u opuestos.
2. Tiempos del ciclo de funcionamiento: dos o cuatro.
3. Método de enfriamiento: líquido o aire.

Los motores radiales se utilizaron ampliamente durante la Segunda Guerra Mundial y muchos todavía están en servicio actualmente. Con estos motores, una fila o filas de cilindros están dispuestas en un patrón circular alrededor del cárter. La ventaja principal de un motor radial es la relación potencia-peso.


Los motores en línea tienen comparativamente un área frontal pequeña, pero su relación potencia-peso es relativamente baja. Además, los cilindros traseros de un motor en línea refrigerado por aire, reciben muy poco aire de refrigeración, por lo que estos motores se limitan normalmente a cuatro o seis cilindros. Los motores en V proveen más potencia que los motores en línea y todavía tienen un área frontal pequeña.

Las mejoras continuas en el diseño de motores condujeron al desarrollo del motor horizontalmente opuesto, que siguen siendo los motores alternativos más populares utilizados en aviones livianos.

Estos motores siempre tienen un número par de cilindros, dado que un cilindro en un lado del cárter “se opone a” un cilindro en el otro lado.

La mayoría de estos motores son refrigerados por aire y por lo general se montan en posición horizontal cuando se instalan en aviones de ala fija. Este tipo motores tienen una alta relación potencia-peso porque tienen un cárter relativamente más pequeño y liviano. Además, la disposición de cilindros compacta reduce el área frontal del motor y permite una instalación o

Dependiendo del fabricante del motor, todas estas disposiciones se pueden diseñar para utilizar encendido por chispa o por compresión, y operar en un ciclo de dos o cuatro tiempos.

En un motor de dos tiempos, la conversión de energía química en energía mecánica se produce en un ciclo de funcionamiento de dos tiempos. Los procesos de admisión, compresión, explosión y escape se producen en sólo dos carreras (tiempos) del pistón en lugar de los más comunes de cuatro tiempos. Debido a que un motor de dos tiempos tiene un tiempo de potencia en cada vuelta del cigüeñal, por lo general tienen una mayor relación potencia-peso que un motor de cuatro tiempos.

Debido a la inherente ineficiencia y las emisiones desproporcionadas de los primeros diseños, el uso del motor de dos tiempos se ha visto limitado en la aviación.

Los avances recientes en material y diseño de motores han reducido muchas de las características negativas asociadas con motores de dos tiempos. Los modernos motores de dos tiempos a menudo utilizan depósitos de aceite convencionales, bombas de aceite y sistemas de lubricación alimentados a presión. El uso de inyección directa de combustible y aire a presión, característica de avanzados motores de encendido por compresión, hace que motores de dos tiempos de encendido por compresión sean una alternativa viable a los diseños más comunes de cuatro tiempos de encendido por chispa.


Los motores de cuatro tiempos con encendido por chispa siguen siendo el diseño más común usado en la aviación general en la actualidad.

Las partes principales de un motor alternativo de encendido por chispa incluyen los cilindros, el cárter y la caja de accesorios. Las válvulas de admisión/escape, bujías, y pistones se encuentran en los cilindros. El cigüeñal y las bielas se encuentran en el cárter. Los magnetos se encuentran normalmente en la caja de accesorios.

En un motor de cuatro tiempos la conversión de la energía química en energía mecánica se produce durante un ciclo de funcionamiento de cuatro tiempos.

Los procesos de admisión, compresión, explosión, y escape se producen en cuatro tiempos separados del pistón.
1. El tiempo de admisión comienza cuando el pistón inicia su recorrido hacia abajo. Cuando esto sucede, la válvula de admisión se abre y la mezcla de combustible /aire se introduce en el cilindro.
2. El tiempo de compresión comienza cuando la válvula de admisión se cierra y el pistón comienza a moverse de nuevo hacia la parte superior del cilindro. Esta fase del ciclo se utiliza para obtener una potencia mucho mayor de la mezcla de combustible/aire una vez que se enciende.
3. El tiempo de explosión comienza cuando la mezcla de combustible/aire es encendida. Esto provoca un tremendo aumento de la presión en el cilindro, y obliga al pistón ir hacia abajo lejos de la cabeza del cilindro, creando la potencia que gira el cigüeñal.
4. El tiempo de escape se utiliza para purgar el cilindro de los gases quemados. Se inicia cuando la válvula de escape se abre y el pistón comienza a moverse hacia la cabeza del cilindro, una vez más.

Incluso cuando el motor funciona a una velocidad relativamente baja, el ciclo de cuatro tiempos se lleva a cabo varios cientos de veces cada minuto.


En un motor de cuatro cilindros, cada cilindro funciona en un tiempo diferente. La continua rotación del cigüeñal se mantiene por el momento preciso de los tiempos de explosión en cada cilindro. El funcionamiento continuo del motor depende del funcionamiento simultáneo de los sistemas auxiliares, incluyendo la inducción (admisión aire/combustible), encendido, combustible, aceite, refrigeración y sistemas de escape.

El último avance en los motores de pistón de aeronaves fue iniciado a mediados de la década de 1960 por Frank Thielert, quien buscó respuestas en la industria automotriz sobre cómo integrar la tecnología diesel en un motor de avión. La ventaja de un motor alternativo diesel radica en la similitud física del diesel y el queroseno. Las aeronaves equipadas con un motor de pistones diesel funcionan con queroseno estándar de aviación que proporciona una mayor independencia, mayor confiabilidad, menor consumo y ahorro de costos operacionales.

En 1999, Thielert formó la Thielert Aircraft Engines (TAE) para diseñar, desarrollar, certificar, y fabricar de un motor diesel totalmente nuevo que quema Jet-A para la industria de la aviación general. En marzo de 2001, el primer prototipo de motor se convirtió en el primer motor diesel certificado desde la Segunda Guerra Mundial.

TAE continúa diseñando y desarrollando motores de ciclo diesel y otros fabricantes de motores como Société de Motorisations Aéronautiques (SMA) también ofrecen ahora motores de pistón alimentados con Jet-A. Los motores de TAE se pueden encontrar en el Diamond DA40 y el DA42 Twin Star bimotor, el primer motor diesel en ser parte del certificado de tipo de un fabricante de equipos nuevos originales (OEM) de aeronaves.

Estos motores también han ganado un lugar en el mercado de remotorización con un certificado de tipo suplementario (STC) para motorizar los modelos Cessna 172 y la familia Piper PA-28. La tecnología de motores de pistón alimentados por Jet-A ha seguido progresando y un control digital de motor (FADEC, se discute con más detalle más adelante en este capítulo) es estándar en dicha aeronave lo que minimiza la complicación de control del motor. En 2007, varias aeronaves de pistón Jet-A habían registrado más de 600.000 horas de servicio.

Para saber más:

El motor de avión, revisión

Manejo del motor en la aviación ligera

Control de propulsión

Bibliografía.

U.S. Department of Transportation

Federal Aviation Administration

Wikipedia

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.

Translate »