Como ya conocemos, la aviación consta de 2 tipos de motores: Motores recíprocos o alternativos y motores a reacción
La mayoría de las aeronaves están propulsadas por motores reciproco ( de pistón) , usualmente refrigerados por aire, este motor hace girar un hélice la cual proporciona la sustentación de determinada aeronave.
Los motores radiales y otros tipos de motores fueron los primeros diseños que se utilizaron para la aviación. Aunque el primer motor radial fue desarrollado dos años antes que el motor alternativo, éste último fue el primero que logró propulsar una aeronave en vuelo. Ese primer vuelo histórico fue realizado por los hermanos Wright en su aeronave conocida como Kitty Hawk, en Carolina del Norte, en el año de 1903.
Los motores alternativos tienen muchas aplicaciones. Los motores de encendido por chispas son menos pesados y tienen costes más bajos y por eso se utilizan para automóviles, motocicletas o aviones.
Ventajas del motor radial
El diseño de dicho motor hace que sea más compacto y ligero que uno alternativo. Debido a que están en la parte delantera del avión y el motor queda expuesto al aire, por lo que se enfría con facilidad.
Los motores en con otras configuraciones tienen que enfriarse por medio de un líquido refrigerado, ya que sólo la parte frontal está expuesta al aire. Los sistemas de refrigeración hacen que los motores con distinta configuración al radial sean más pesados, más complejos y más vulnerables al daño del ataque enemigo.
Las ventajas de los otros motores con distinta configuración
Generan menos resistencia que los radiales debido a que tienen menos superficie para desplazarse a través del aire. Sin embargo, la mayor ventaja de estos motores, es que pueden generar más energía. De ahí que estos motores de aviación fueran los que dominaron la industria de la II Guerra Mundial.
Este tipo de motor consta básicamente de cilindros, pistones, bielas y un cigüeñal. En el interior de cada cilindro, un pistón realiza un movimiento de arriba abajo, movimiento que mediante una biela transmite al cigüeñal, de forma que el movimiento rectilíneo del pistón se convierte en movimiento giratorio del cigüeñal. En la parte superior del cilindro, se encuentran normalmente dos bujías que producen la chispa para el encendido de la mezcla, una o más válvulas de entrada de la mezcla, y una o más válvulas de salida de los gases quemados. En aviación, la mayoría de estos motores son de cuatro tiempos, llamados así porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistón
Trabaja en un ciclo de cuatro tiempos conocido también como ciclo otto:
Admisión: comienza cuando el pistón baja, la válvula de admisión se abre.
Compresión: el pistón comenzó a subir y una vez que se cerró la válvula de admisión, la mezcla aire-nafta se comprime.
Expansión: es el momento donde la energía clórica se transforma en trabajo real. Los gases calentados y en expansión fuerzan el pistón hacia abajo realizando el trabajo.
Escape: los gases de escape han comenzado a ser expulsados en el momento que el pistón estaba alcanzando el PMI y cuando sube va expulsando los gases hacia afuera del cilindro.
Clasificación
Motor en línea
Sus cilindros están alineados en una sola fila normalmente con una cantidad par de cilindros. La principal ventaja de este motor es permitir un diseño de área frontal reducida para producir menor resistencia aerodinámica. Si el cigüeñal del motor está ubicado encima de los cilindros se le llama un motor en línea invertido, esto permite que la hélice sea montada en una posición más alta, a una mayor distancia del suelo, permitiendo un tren de aterrizaje corto. Una de las desventajas de un motor en línea es que ofrece una relación potencia a peso inferior, debido a que el cárter y el cigüeñal son largos y por tanto más pesados. Éstos pueden ser refrigerados por aire o por líquido, mayormente refrigerados por líquido debido a la dificultad de obtener un flujo de aire suficiente para refrigerar directamente los cilindros de la parte trasera. Este tipo de motores eran habituales en los primeros aviones, incluido el Wright Flyer, la primera aeronave en realizar un vuelo controlado con motor. Sin embargo, las desventajas inherentes del diseño pronto se hicieron evidentes, y el diseño en línea fue abandonado a favor del motor en V, siendo una rareza en la aviación moderna.
Motor rotativo
A principios de la Primera Guerra Mundial, cuando los aviones estaban siendo utilizados para fines militares, los motores en línea existentes eran demasiado pesados para la cantidad de potencia que ofrecían. Los motores rotativos tienen todos los cilindros distribuidos circularmente en torno al cárter como el posterior motor radial, pero con la diferencia de que el cigüeñal está atornillado a la estructura del avión, y la hélice está atornillada a la carcasa del motor. De este modo el motor entero gira junto a la hélice, proporcionando un montón de flujo de aire para la refrigeración, independientemente de la velocidad de avance de la aeronave. Estos motores también consumían grandes cantidades de aceite de ricino, que se propagaba por todo el fuselaje y creaba humos repugnantes para los pilotos. Eran motores muy poco fiables, debido a que funcionaban a máxima potencia todo el tiempo sin que pudiera controlarse el paso de gasolina (sólo se podían encender o apagar), sus componentes internos no estaban hechos para resistir varias horas de uso, tendían a sobrecalentarse por encima de 350 °C, temperatura a la cual varios componentes comienzan a fundirse y perforarse permitiendo fugas de aceite que se inflamaba inmediatamente, provocando el incendio del motor y de la aeronave, un hecho que cobró muchas vidas en la Primera Guerra Mundial, época en la cual no se contaba con paracaídas o trajes ignífugos.
Los diseñadores de motores siempre habían sido conscientes de las muchas limitaciones del motor rotativo. Una vez los motores de estilo estático se hicieran más fiables y redujeran su peso relativo, los días del motor rotativo estaban contados.
Motor en v
En este tipo de motores los cilindros están dispuestos en dos bancadas, inclinadas con una diferencia de entre 30 y 60 grados, es decir, en forma de V. La gran mayoría de motores en V son enfriados con agua. Estos ofrece una relación potencia a peso mayor que un motor en línea, mientras que siguen manteniendo un área frontal reducida.
Motor radial o de estrella
El motor radial o en estrella apareció hacia 1925. Este tipo de motores tienen una o más filas de cilindros distribuidos circularmente en torno al cigüeñal. Cada fila tiene un número impar de cilindros para que el motor tenga un buen funcionamiento. De cuatro tiempos y refrigerados por aire, los radiales suelen enfriar de forma uniforme y durable. El gran salto de estos motores fue permitir mayor potencia con menos peso, mayor confiabilidad que los motores rotativos; tienen menor complejidad del conjunto en comparación a los motores en línea o en V ya que no necesitan del sistema de refrigeración por líquido y sus componentes, además de estar diseñados para poder ser ensamblados con la menor cantidad de piezas posible. Estos motores se produjeron hasta comienzos de la década de 1960, cuando fueron desplazados definitivamente por otro tipo de motores.
Diferencia los motores rotatorios y radiales tienen un aspecto similar cuando no están en marcha y pueden confundirse fácilmente, debido a que ambos tienen la configuración de cilindros dispuestos alrededor de un eje central. A diferencia del motor rotatorio, sin embargo, el motor radial utiliza un cigüeñal convencional girando en un bloque fijo.
Aviones con motores alternativos
• Fokker Dr I Triplano caza alemán primera guerra mundial
Oberursel Ur.II 9-cilindros Motor rotatorio, 82 kW (110 hp)
• Supermarine Spitfire caza británico segunda guerra mundial
Rolls-Royce Merlin de 1.030 HP (768 kW) con motor en V
Comportamientos del motor alternativo:
En despegue: El motor ya ha desarrollado la máxima potencia con relación a las altas temperaturas impuestas por las presiones y RPM que exige el motor. Existe un valor máximo normal para la presión y RPM (revolución por minuto) cuyos valores por ningún concepto deben ser superados. Situar las persianas de capots y radiador de aceite para que se mantengan las temperaturas en valores permisibles.
Se debe comprobar antes de iniciar despegue “Mandos de motor”
Mandos de mezcla: Rica “relación estequiometrica aire combustible donde mezcla rica es más combustible que aire”
Mandos de hélice: paso corto (para RPM máximas) “paso de la pala ángulo de ataque mínimo de la pala”
Bombas auxiliares de gasolina: funcionando
Admisión de aire: frio (filtrado o directo según condiciones atmosféricas) “El carburador tiene un sistema de calefacción que se situara por la admisión de aire frio, manteniendo las persianas ligeramente abiertas para evitar hielo en este caso se apaga o se cierran”
Persianas de capots Cowling flaps: completamente abiertas “encarenados algunos aviones tienen aberturas que se operan desde la cabna una vez en crucero o descenso se cierran para mantener la temperatura, cuando el motor se calienta se mantienen abiertas para que circule mas air”
Presiones de gasolina: por encima de los valores mínimos
Temperatura de culatas: nunca fuera de los límites
Vuelo en crucero: Se subdividen en:
Bajas potencias de crucero: utilizadas para vuelos de largo radio de acción que se caracterizan por bajo consumo de combustible girando el motor al 70% de las revoluciones que se obtendrían con hélice en paso corto y apertura máxima de mariposa, los mandos de mezcla de pobre automática obtenido por combinación entre los mandos de gases y los de mezcla y el encendido en “avance”
Crucero Normal: las potencias de crucero normal son las que proporcionan al avión un alto rendimiento velocidad/consumo. Las RPM están comprendidas entre 70 y 80% de las correspondientes a apertura máxima de mariposa en las condiciones antes citadas y los mandos de mezcla situados cerca del punto de mayor potencia hacia el lado de rica.
Máxima potencia de crucero: las altas potencias de crucero se obtienen con un mayor consumo de combustible, dentro de los límites razonables que permiten al avión cubrir las distancias proyectadas, RPM del 80 al 87% de la apertura máxima de mariposa y los mandos de mezcla situados aproximadamente a la mitad del recorrido entre los puntos de máxima potencia y mezcla rica automática. Es el régimen de potencia recomendado cuando existan condiciones severas de formación de hielo.
La mezcla ha de ser completamente rica y si son permisibles las temperaturas cercanas a los más altos valores, se reducirá la potencia si el motor tendiera a sobrecalentamiento.
Aterrizaje y parada: El descenso se efectuara a bajas potencias de crucero por ajuste de presión de admisión y las revoluciones, evitando regímenes prolongados de altas RPM y baja presión de admisión.
En la aproximación al aterrizaje, se situaran los mandos de hélices para altas RPM, esto es en paso corto, con objeto de tener dispuesto el motor para dar potencia de despegue, caso de que fuera necesario. Por la misma razón se descenderá con mezcla rica automática y los mandos de gases lo suficientemente abiertos para las RPM especificadas para el motor en particular. La calefacción del carburador se situara por la admisión de aire frio, manteniendo las persianas ligeramente abiertas y abriéndolas totalmente después del aterrizaje.
Se puede considerar como óptimo para obtener la parada de un motor, proceder con los mandos e interruptores de la siguiente forma
Persiana de capots: completamente abiertas
Persianas de radiador de aceite: abiertas
Admisión de aire: frio
Mandos de hélice: paso corto
Mandos de compresor (si los tuviera): bajo
Mandos de gases para ralentí
Ralentí: En los aviones, se llama ralentí al momento en el que la palanca aceleradora está al mínimo de potencia; en ese caso, el avión planea. El ralentí se utiliza en los aterrizajes para perder velocidad.
Persianas de capots cowling flaps : básicamente las que mantienen la temperatura del motor
Apertura máxima de mariposa: pertenece al cuerpo de aceleración rota 90° con el acelerador , ubicada a la entrada del carburador su forma es una placa redonda que cierra y abre la garganta del carburador.
La mayoría de las aeronaves están propulsadas por motores reciproco ( de pistón) , usualmente refrigerados por aire, este motor hace girar un hélice la cual proporciona la sustentación de determinada aeronave.
Los motores radiales y otros tipos de motores fueron los primeros diseños que se utilizaron para la aviación. Aunque el primer motor radial fue desarrollado dos años antes que el motor alternativo, éste último fue el primero que logró propulsar una aeronave en vuelo. Ese primer vuelo histórico fue realizado por los hermanos Wright en su aeronave conocida como Kitty Hawk, en Carolina del Norte, en el año de 1903.
Los motores alternativos tienen muchas aplicaciones. Los motores de encendido por chispas son menos pesados y tienen costes más bajos y por eso se utilizan para automóviles, motocicletas o aviones.
Ventajas del motor radial
El diseño de dicho motor hace que sea más compacto y ligero que uno alternativo. Debido a que están en la parte delantera del avión y el motor queda expuesto al aire, por lo que se enfría con facilidad.
Los motores en con otras configuraciones tienen que enfriarse por medio de un líquido refrigerado, ya que sólo la parte frontal está expuesta al aire. Los sistemas de refrigeración hacen que los motores con distinta configuración al radial sean más pesados, más complejos y más vulnerables al daño del ataque enemigo.
Las ventajas de los otros motores con distinta configuración
Generan menos resistencia que los radiales debido a que tienen menos superficie para desplazarse a través del aire. Sin embargo, la mayor ventaja de estos motores, es que pueden generar más energía. De ahí que estos motores de aviación fueran los que dominaron la industria de la II Guerra Mundial.
Este tipo de motor consta básicamente de cilindros, pistones, bielas y un cigüeñal. En el interior de cada cilindro, un pistón realiza un movimiento de arriba abajo, movimiento que mediante una biela transmite al cigüeñal, de forma que el movimiento rectilíneo del pistón se convierte en movimiento giratorio del cigüeñal. En la parte superior del cilindro, se encuentran normalmente dos bujías que producen la chispa para el encendido de la mezcla, una o más válvulas de entrada de la mezcla, y una o más válvulas de salida de los gases quemados. En aviación, la mayoría de estos motores son de cuatro tiempos, llamados así porque un ciclo completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistón
Trabaja en un ciclo de cuatro tiempos conocido también como ciclo otto:
Admisión: comienza cuando el pistón baja, la válvula de admisión se abre.
Compresión: el pistón comenzó a subir y una vez que se cerró la válvula de admisión, la mezcla aire-nafta se comprime.
Expansión: es el momento donde la energía clórica se transforma en trabajo real. Los gases calentados y en expansión fuerzan el pistón hacia abajo realizando el trabajo.
Escape: los gases de escape han comenzado a ser expulsados en el momento que el pistón estaba alcanzando el PMI y cuando sube va expulsando los gases hacia afuera del cilindro.
Clasificación
Motor en línea
Sus cilindros están alineados en una sola fila normalmente con una cantidad par de cilindros. La principal ventaja de este motor es permitir un diseño de área frontal reducida para producir menor resistencia aerodinámica. Si el cigüeñal del motor está ubicado encima de los cilindros se le llama un motor en línea invertido, esto permite que la hélice sea montada en una posición más alta, a una mayor distancia del suelo, permitiendo un tren de aterrizaje corto. Una de las desventajas de un motor en línea es que ofrece una relación potencia a peso inferior, debido a que el cárter y el cigüeñal son largos y por tanto más pesados. Éstos pueden ser refrigerados por aire o por líquido, mayormente refrigerados por líquido debido a la dificultad de obtener un flujo de aire suficiente para refrigerar directamente los cilindros de la parte trasera. Este tipo de motores eran habituales en los primeros aviones, incluido el Wright Flyer, la primera aeronave en realizar un vuelo controlado con motor. Sin embargo, las desventajas inherentes del diseño pronto se hicieron evidentes, y el diseño en línea fue abandonado a favor del motor en V, siendo una rareza en la aviación moderna.
Motor rotativo
A principios de la Primera Guerra Mundial, cuando los aviones estaban siendo utilizados para fines militares, los motores en línea existentes eran demasiado pesados para la cantidad de potencia que ofrecían. Los motores rotativos tienen todos los cilindros distribuidos circularmente en torno al cárter como el posterior motor radial, pero con la diferencia de que el cigüeñal está atornillado a la estructura del avión, y la hélice está atornillada a la carcasa del motor. De este modo el motor entero gira junto a la hélice, proporcionando un montón de flujo de aire para la refrigeración, independientemente de la velocidad de avance de la aeronave. Estos motores también consumían grandes cantidades de aceite de ricino, que se propagaba por todo el fuselaje y creaba humos repugnantes para los pilotos. Eran motores muy poco fiables, debido a que funcionaban a máxima potencia todo el tiempo sin que pudiera controlarse el paso de gasolina (sólo se podían encender o apagar), sus componentes internos no estaban hechos para resistir varias horas de uso, tendían a sobrecalentarse por encima de 350 °C, temperatura a la cual varios componentes comienzan a fundirse y perforarse permitiendo fugas de aceite que se inflamaba inmediatamente, provocando el incendio del motor y de la aeronave, un hecho que cobró muchas vidas en la Primera Guerra Mundial, época en la cual no se contaba con paracaídas o trajes ignífugos.
Los diseñadores de motores siempre habían sido conscientes de las muchas limitaciones del motor rotativo. Una vez los motores de estilo estático se hicieran más fiables y redujeran su peso relativo, los días del motor rotativo estaban contados.
Motor en v
En este tipo de motores los cilindros están dispuestos en dos bancadas, inclinadas con una diferencia de entre 30 y 60 grados, es decir, en forma de V. La gran mayoría de motores en V son enfriados con agua. Estos ofrece una relación potencia a peso mayor que un motor en línea, mientras que siguen manteniendo un área frontal reducida.
Motor radial o de estrella
El motor radial o en estrella apareció hacia 1925. Este tipo de motores tienen una o más filas de cilindros distribuidos circularmente en torno al cigüeñal. Cada fila tiene un número impar de cilindros para que el motor tenga un buen funcionamiento. De cuatro tiempos y refrigerados por aire, los radiales suelen enfriar de forma uniforme y durable. El gran salto de estos motores fue permitir mayor potencia con menos peso, mayor confiabilidad que los motores rotativos; tienen menor complejidad del conjunto en comparación a los motores en línea o en V ya que no necesitan del sistema de refrigeración por líquido y sus componentes, además de estar diseñados para poder ser ensamblados con la menor cantidad de piezas posible. Estos motores se produjeron hasta comienzos de la década de 1960, cuando fueron desplazados definitivamente por otro tipo de motores.
Diferencia los motores rotatorios y radiales tienen un aspecto similar cuando no están en marcha y pueden confundirse fácilmente, debido a que ambos tienen la configuración de cilindros dispuestos alrededor de un eje central. A diferencia del motor rotatorio, sin embargo, el motor radial utiliza un cigüeñal convencional girando en un bloque fijo.
Aviones con motores alternativos
• Fokker Dr I Triplano caza alemán primera guerra mundial
Oberursel Ur.II 9-cilindros Motor rotatorio, 82 kW (110 hp)
• Supermarine Spitfire caza británico segunda guerra mundial
Rolls-Royce Merlin de 1.030 HP (768 kW) con motor en V
Comportamientos del motor alternativo:
En despegue: El motor ya ha desarrollado la máxima potencia con relación a las altas temperaturas impuestas por las presiones y RPM que exige el motor. Existe un valor máximo normal para la presión y RPM (revolución por minuto) cuyos valores por ningún concepto deben ser superados. Situar las persianas de capots y radiador de aceite para que se mantengan las temperaturas en valores permisibles.
Se debe comprobar antes de iniciar despegue “Mandos de motor”
Mandos de mezcla: Rica “relación estequiometrica aire combustible donde mezcla rica es más combustible que aire”
Mandos de hélice: paso corto (para RPM máximas) “paso de la pala ángulo de ataque mínimo de la pala”
Bombas auxiliares de gasolina: funcionando
Admisión de aire: frio (filtrado o directo según condiciones atmosféricas) “El carburador tiene un sistema de calefacción que se situara por la admisión de aire frio, manteniendo las persianas ligeramente abiertas para evitar hielo en este caso se apaga o se cierran”
Persianas de capots Cowling flaps: completamente abiertas “encarenados algunos aviones tienen aberturas que se operan desde la cabna una vez en crucero o descenso se cierran para mantener la temperatura, cuando el motor se calienta se mantienen abiertas para que circule mas air”
Presiones de gasolina: por encima de los valores mínimos
Temperatura de culatas: nunca fuera de los límites
Vuelo en crucero: Se subdividen en:
Bajas potencias de crucero: utilizadas para vuelos de largo radio de acción que se caracterizan por bajo consumo de combustible girando el motor al 70% de las revoluciones que se obtendrían con hélice en paso corto y apertura máxima de mariposa, los mandos de mezcla de pobre automática obtenido por combinación entre los mandos de gases y los de mezcla y el encendido en “avance”
Crucero Normal: las potencias de crucero normal son las que proporcionan al avión un alto rendimiento velocidad/consumo. Las RPM están comprendidas entre 70 y 80% de las correspondientes a apertura máxima de mariposa en las condiciones antes citadas y los mandos de mezcla situados cerca del punto de mayor potencia hacia el lado de rica.
Máxima potencia de crucero: las altas potencias de crucero se obtienen con un mayor consumo de combustible, dentro de los límites razonables que permiten al avión cubrir las distancias proyectadas, RPM del 80 al 87% de la apertura máxima de mariposa y los mandos de mezcla situados aproximadamente a la mitad del recorrido entre los puntos de máxima potencia y mezcla rica automática. Es el régimen de potencia recomendado cuando existan condiciones severas de formación de hielo.
La mezcla ha de ser completamente rica y si son permisibles las temperaturas cercanas a los más altos valores, se reducirá la potencia si el motor tendiera a sobrecalentamiento.
Aterrizaje y parada: El descenso se efectuara a bajas potencias de crucero por ajuste de presión de admisión y las revoluciones, evitando regímenes prolongados de altas RPM y baja presión de admisión.
En la aproximación al aterrizaje, se situaran los mandos de hélices para altas RPM, esto es en paso corto, con objeto de tener dispuesto el motor para dar potencia de despegue, caso de que fuera necesario. Por la misma razón se descenderá con mezcla rica automática y los mandos de gases lo suficientemente abiertos para las RPM especificadas para el motor en particular. La calefacción del carburador se situara por la admisión de aire frio, manteniendo las persianas ligeramente abiertas y abriéndolas totalmente después del aterrizaje.
Se puede considerar como óptimo para obtener la parada de un motor, proceder con los mandos e interruptores de la siguiente forma
Persiana de capots: completamente abiertas
Persianas de radiador de aceite: abiertas
Admisión de aire: frio
Mandos de hélice: paso corto
Mandos de compresor (si los tuviera): bajo
Mandos de gases para ralentí
Ralentí: En los aviones, se llama ralentí al momento en el que la palanca aceleradora está al mínimo de potencia; en ese caso, el avión planea. El ralentí se utiliza en los aterrizajes para perder velocidad.
Persianas de capots cowling flaps : básicamente las que mantienen la temperatura del motor
Apertura máxima de mariposa: pertenece al cuerpo de aceleración rota 90° con el acelerador , ubicada a la entrada del carburador su forma es una placa redonda que cierra y abre la garganta del carburador.