“Cambio del motor en distintas aeronaves”

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La idea de los motores radiales surge a finales de los años 1920 después de la Primera Guerra Mundial, durante la cual los aviones estaban propulsados por motores rotativos. Durante ésta época es común ver que alguien encendía el motor de un avión girando la hélice, ya que a diferencia de un motor en línea o en V que necesitan de un arranque para mover los componentes e iniciar su ciclo operativo, al mover la hélice de un motor rotativo se está moviendo todo el sistema. Dada la tecnología de la época, era difícil la concepción de motores livianos y eficientes. Los motores rotativos tenían frecuentemente fallos de sobrecalentamiento, ya que debían funcionar a máxima potencia todo el tiempo, disminuyendo drásticamente su durabilidad y fiabilidad. El único medio de control que existía era apagar en ocasiones y luego encenderlo durante el vuelo. Presentaban por ello graves averías como fatales fugas de aceite, temperaturas superiores a los 350ºC, y en consecuencia los aviones se incendiaban. Fue entonces cuando la Armada de los Estados Unidos estableció los parámetros que regirían a los motores enfriados por aire, cuando sus investigaciones mostraron que aproximadamente un 20% de los fallos en los motores se debía al sistema de enfriamiento líquido y que además esto reduce notoriamente la relación peso/potencia.

La Armada de los Estados Unidos intentó en vano convencer a los fabricantes de desarrollar motores enfriados por aire. Finalmente, avalaron un contrato experimental a la AeroEngine Corporation de Charles Lawrance para el desarrollo de un motor radial de nueve cilindros usando un diseño previo de un radial de tres cilindros hecho por Lawrance.

Entre los años 1940 y 1950 se crearon los primeros motores a reacción a ser utilizados en los aviones de combate en la Segunda Guerra Mundial. De los descubrimientos en la física y la mecánica de fluidos, se tomó el Principio de Bernoulli, teorema en el que se fundarían las bases para la invención de los cohetes bélicos y de los motores jet, cuyo principio se basa en leyes físicas como el principio de acción y reacción.

Más tarde, vendría el gran cambio a los motores a reacción, que en un inicio fueron motores Straight Jet, es decir, de flujo de aire directo, (no poseían ventiladores o fan). La industria del motor de aviación ha dado un gran salto tecnológico; hoy se emplean los motores turbofan en aviones comerciales. Para los aviones de combate se ha mejorado su performance, no emplean el mecanismo del turbofan pero sí el Afterburner es un quemador posterior que aumenta el empuje real de los motores durante una maniobra forzada. En la aviación moderna se emplean básicamente dos tipos de motores, los de turbofan y los de turbohélice. Si bien, en la aeronáutica también se emplean motores con combustibles sólidos, los montados en aviones, tanto comerciales como militares, emplean combustibles líquidos. En los aviones de porte pequeño es usual que se utilicen motores de combustión interna que no se basan en el principio de las turbinas de gas sino en el movimiento alternativo de pistones.

Experimentación y resultados

Se presentó el modelo del motor radial, el cual sustituyó a los motores a reacción de la aeronave: consta de un motor radial de 7 pistones a un ángulo de 51.5° entre ellos. El material de los pistones designado fue aleación de aluminio-silicio forjado (4032) debido a su alta resistencia y durabilidad. El cigüeñal se fabricó con aleaciones de cromo-molibdeno-vanadio endurecido por nitruración, para una excelente resistencia a altas revoluciones y al desgaste.

Posteriormente para la fabricación de las camisas, soporte y muñones de biela fue designado acero al carbón,

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Al ensamblar todos los componentes fabricados y comprobar su correcto funcionamiento, se realizaron distintas pruebas de estabilidad, potencia, maniobrabilidad, eficiencia y durabilidad con el motor que con anterioridad tenía la aeronave, para obtener un marco de referencia en el cual basar los resultados al realizar el cambio de motor.

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Después de obtener los valores de las pruebas con los motores a reacción, se realizó el cambio de motor a reacción por el radial en el avión, y se realizaron los cambios pertinentes para la correcta instalación del mismo, evitando futuras fallas.

Una vez que se instaló y ensamblo correctamente, se comenzaron a realizar las pruebas de estabilidad, potencia, maniobrabilidad, eficiencia y durabilidad, en las mismas condiciones que se realizaron con el motor a reacción.

Se realizó una prueba de despeje en un aeródromo de 2.0Km distancia para comprobar la capacidad de levantar vuelo y así, obtener la potencia necesaria para esta operación, también se realizó una prueba de desempeño en la que se calculó la cantidad de peso que puede soportar por la potencia por un tiempo de 4 horas

Se programó un vuelo de tiempo prolongado y gran distancia para estimarr gasto de combustible, al finalizar la prueba se realizó una medición del desgaste del motor y se comparó con el que tuvo el motor de turbina.

Finalmente se realizaron las reparaciones y mantenimiento necesario al terminar las pruebas, para así estimar los costos generados al realizar vuelos prolongados .

Resultados:

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Esta grafica muestra la relación potencia- velocidad con el motor a reacción.

1: Relación potencia velocidad con motor a reacción

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Esta grafica muestra la relación potencia-velocidad con el motor a radial de 7 pistones instalado.

2: Relación potencia velocidad con motor radial

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3: Comparación del desgaste generado en las horas de vuelo con ambos motores

Esta grafica muestra la comparación entre el motor a reacción y radial con respecto a las horas de vuelo.

Conclusiones

Bibliografía

http://funciondelmotor.blogspot.mx/

http://www.aeroteca.com/motoraz/motorsII.pdf

https://www.ecured.cu/Motores_de_Aviaci%C3%B3n