¿Cómo consigue un turborreactor impulsar un avión?
Para que un avión se sustente en el aire es necesario mantenerlo en movimiento, de modo que el aire fluya a lo largo de las alas. Para conseguir el avance del avión se recurre a propulsores, como los motores de hélices y los turborreactores.
Los turborreactores permiten alcanzar mayores velocidades que los motores de hélices, consiguiendo además una muy buena relación entre el tamaño del motor y la potencia de empuje obtenida.
Todos hemos visto un turborreactor: son esos grandes cilindros situados en las alas de los aviones comerciales, y que presentan en su zona frontal grandes aspas en forma de ventilador. Pero ¿qué hay tras estas aspas, y de qué modo estos motores consiguen empujar al avión a velocidades que rondan los 900 km/h?
Durante el vuelo el aire se agolpa en la boca del motor a una velocidad de 800 km/h. Una vez en la entrada, el aire es succionado por un compresor, formado por varias hileras de aspas. Estas aspas empujan el aire hacia el interior del motor, comprimiéndolo y aumentando su temperatura.
Una vez comprimido, el aire llega a la cámara de combustión, en cuyo interior se inyecta combustible (keroseno, un tipo de gasolina), que entra en ignición con el oxígeno del aire. El calor generado por la combustión aumenta de un modo tremendo la presión dentro de la cámara de combustión, de modo que los gases producidos tienden a expandirse saliendo por la parte trasera de la cámara de combustión. A medida que sale de la cámara de combustión, el gas pierde presión, pero gana en velocidad, de modo que, al salir por la parte posterior del turborreactor, la velocidad del aire es mucho mayor que la que tenía al llegar al motor.
En su camino de salida el gas pasa a través de una serie de turbinas, cuyas aspas giran impulsadas por la corriente de aire caliente que escapa del motor. De algún modo, y para tener una idea más gráfica, la turbina de salida se comporta de un modo similar a como lo haría un molino de viento. El giro de la turbina de salida es transmitido a través de un eje a los compresores situados en la parte delantera del motor.
Visto el proceso de modo global, el motor hace que el aire salga de su interior a un velocidad muy superior a la que tenía cuando entró. Para que el aire gane velocidad, el motor ha tenido que ejercer una fuerza sobre dicho aire, empujándolo hacia atrás. Pero, según el principio de acción y reacción, siempre que se aplica una fuerza sobre un cuerpo, dicho cuerpo responde con una fuerza igual pero de sentido opuesto. En resumen, el turborreactor empuja el aire hacia atrás y el aire, como respuesta, empuja al motor hacia delante.
Banco de Ensayo de Turborreactores del INTA
Se puede comprobar y experimentar esta ley de movimiento realizando una sencilla experiencia, para la cual sólo se necesita un suelo liso, unos patines, y la colaboración de un amigo o amiga. Para comenzar nos dispondremos uno frente al otro sobre los patines. Seguidamente, empuja suavemente a tu pareja, procurando manteneros erguidos. Comprobarás que al empujar a tu pareja tú te mueves, pero en sentido contrario. Si los dos tenéis el mismo peso, entonces ambos os desplazaréis la misma distancia. En caso de que tú peses más, tu pareja se moverá más que tú. Si, por el contrario, tú fueras menos pesado, serías quien más rodaría hacia atrás.
¿Qué nos dice el principio de acción y reacción? El principio de acción y reacción fue formulado por primera vez por el científico inglés Isaac Newton. Esta ley dice que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza o acción sobre un objeto, este último responde ejerciendo otra fuerza sobre el primer cuerpo, de modo que dicha fuerza de reacción tiene igual intensidad que la fuerza de acción, pero sentido contrario.
El turborreactor consigue en definitiva mover un avión proyectando hacia atrás un chorro de aire a gran velocidad. El aire como respuesta empuja el turborreactor hacia adelante. Este proceso esta basado en la Ley de acción y reacción de Newton.
Experiencia:
