Los motores que ayudan a estos grandes aviones a volar generalmente no tienen mucho crédito por el increÃble trabajo que están haciendo y lo lejos que han llegado en términos de eficiencia y potencia. El último diseño para un motor de este tipo está siendo lanzado bajo el nombre de ‘PurePower’ por las marcas Pratt & Whitney y se instalará como una opción en el A320neo, el último producto de Airbus.
Se conoce como turboventilador con engranaje y, como su nombre indica, presenta una caja de cambios como parte de su mecanismo. Pratt & Whitney es una división de United Technologies: un conglomerado estadounidense. La firma ha pasado más de 20 años con una inversión total de más de $ 10 mil millones en la construcción de estos motores. La idea básica es que al conectar el ventilador de entrada de un motor a través de una caja de engranajes al compresor y la turbina ubicados en el núcleo, se podrÃa aumentar el ahorro de combustible y hacer que el motor sea más silencioso. El problema aparente en este enfoque es que el tamaño del motor está directamente relacionado con la cantidad de fuerzas que se aplican en la caja de cambios y aumentan las posibilidades de que algo salga mal. Esta ha sido la principal renuencia al intentar incorporar cajas de cambios en motores de 30,000 hp. Pratt & Whitney se mantuvo fiel a la causa porque cree que el turboventilador convencional y sin engranajes ha alcanzado su lÃmite y si tenemos que ir más allá, necesitamos desarrollar un turboventilador con engranaje.
Hablemos de cómo funciona un motor a reacción; La tercera ley del movimiento de Newton. La reacción que se logra es el movimiento hacia adelante causado por la acción; eyección de gas en rápido movimiento desde la espalda del jet. El gas genera un empuje que es proporcional a la masa del gas y la velocidad de expulsión. Los primeros motores a reacción utilizaron el empuje que se logró usando el aire que ingresó al núcleo del motor en la parte delantera, seguido de apretar con un compresor, mezclarlo con combustible e ignición para crear gases calientes que salieron por la parte trasera. La masa expulsada era pequeña, pero la velocidad de expulsión era lo suficientemente buena como para mantener el avión en el aire.
El turboventilador funciona de manera similar, con la única diferencia de que el ventilador también se gira usando la turbina para que parte del aire se mueva en lugar de que todo pase por el núcleo. Este aire es grande en cantidad e imparte empuje, creando asà un sistema que es eficiente y más silencioso que los motores a reacción anteriores. La relación de derivación es la relación del aire que circula alrededor del núcleo en comparación con el aire que lo atraviesa. Los últimos turboventiladores tienen una relación de derivación de hasta 9: 1. Alcanzar esta proporción significaba que los ventiladores y las entradas posteriores tenÃan que aumentar de tamaño y ahora se habÃa alcanzado el lÃmite de tamaño porque las puntas de los ventiladores viajaban a velocidades cercanas a la velocidad del sonido y cualquier aumento adicional causarÃa ondas de choque y vibraciones potencialmente amenazantes. .
Entonces, ¿cómo ayuda una caja de cambios? Permite que el ventilador gire lentamente mientras permite que el compresor y la turbina se muevan más rápido. Esto significa, en palabras más simples, que ahora podemos aumentar el tamaño del ventilador y permitir más volumen de aire sin tener que ralentizar las cosas. Esto permite que PurePower tenga una relación de derivación de 12: 1. Sin embargo, esto significa que la caja de cambios tiene que ser increÃblemente resistente y confiable. Pratt & Whitney hace uso de una aleación avanzada a base de nÃquel para los componentes de la caja, mientras que las aspas del ventilador se crean a partir de una aleación ligera de aluminio y litio. La turbina se crea con aluminuro de titanio, un material creado en colaboración con MTU, una empresa alemana.
El resultado final es que un par de motores PurePower instalados bajo las alas de un A320neo reduce el consumo de combustible en un 15% en comparación con un A320 convencional. Esto ahorrarÃa a una aerolÃnea más de $ 1.5 millones por año por avión.
Veamos qué tan bien funcionan estos motores y si hay algún problema o riesgo asociado.
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