Diseño y Funcionamiento de Conductos de Admisión de Aire en Aeronaves

Introducción

Principios Básicos del Flujo de Aire

En una entrada de aire, la temperatura, el volumen y la presión del aire permanecen constantes. Durante la compresión, la temperatura y la presión aumentan, mientras que el volumen disminuye. En la combustión, la temperatura y el volumen aumentan, mientras que la presión se mantiene constante. En la expansión, el volumen aumenta, mientras que la temperatura y la presión disminuyen.

Diseño de Conductos

Existen dos tipos principales de conductos:

• Conductos Divergentes

  Disminuyen la velocidad del flujo de aire y aumentan la presión.

• Conductos Convergentes

  Aceleran la velocidad del flujo de aire y disminuyen la presión.

En el difusor o toma de entrada, la presión estática aumenta y la presión dinámica disminuye, lo que resulta en una disminución de la presión total. Este fenómeno se conoce como recuperación de la presión.

Eficiencia del Compresor

La eficiencia del compresor depende del tipo de flujo de aire:

• Flujo Laminar

  Es el flujo menos turbulento y el más eficiente a todas las velocidades y ángulos de ataque.

Para evitar la pérdida en el compresor (compresor stall), la presión debe ser mayor a la atmosférica.

Factores que Influyen en el Funcionamiento de la Entrada de Aire

• RPM del motor
• Densidad del aire (altitud de vuelo)
• Temperatura ambiente
• Velocidad del avión

Áreas de Captura y Tubo de Corriente

El área de captura es la sección recta de la entrada de aire hacia delante de la propia entrada. El área de tubo de corriente es la que entra en el motor y puede coincidir o no con la de captura, dependiendo de la velocidad del avión.

Diseño de la Entrada de Aire

La entrada de aire debe permitir que el motor opere con la mínima tendencia a la entrada en pérdida (stall) o inestabilidad (surge). La velocidad de impacto debe ser reducida lenta y suavemente.

Distorsión

Si las palas o álabes del compresor se encuentran con fluido distorsionado, puede causar daños estructurales y pérdida en la compresión. La distorsión puede ser momentánea o completa.

Principales fuentes de distorsión:

• Presión total
• Separación del flujo de la pared de la entrada de aire
• Ondas de choque (vuelo supersónico)
• Remolinos o swirl distortion (motores situados dentro del fuselaje o en conductos en forma de S)

Tipos de Conductos de Admisión

Conductos Subsonicos

• Entrada de aire corta y recta
• Diseño divergente
• Aumenta la presión y disminuye la velocidad
• Sistema antihielo
• Tipos: simples y divididos

Conductos Supersónicos

• Eficiencia disminuye debido a la formación de ondas de choque
• A baja velocidad se producen turbulencias
• Operan en tres zonas: subsónica, sónica y supersónica
• A números de Mach altos, se requiere una onda de choque oblicua, una onda de choque normal y una sección divergente subsónica para reducir la velocidad y aumentar la presión
• Tipos: geometría fija, geometría variable, externa, interna y mixta

Evaluación de Conductos de Admisión

Los conductos de admisión se evalúan de dos formas:

• Relación de rendimiento de la presión del conducto
• Punto de recuperación por aire de impacto (ram recovery point)

Sistemas de Protección contra Hielo

• Aire caliente
• Eléctricos (turbohélices)
• Aceite
• Combinación de los anteriores