Motores a reacción

Tanto hablar de motores de gasolina me ha hecho recordar estas bestias:
Se denomian motor jet, o motor a reacción o simplemente reactor.
La mayoría de los motores a reacción modernos son realmente turbofans, donde un compresor de baja presión actúa como un ventilador (fan, en inglés), proporcionando aire comprimido no sólo al núcleo del motor, sino a un conducto de derivación. El flujo de aire derivado bien pasa a una tobera fría separada o se mezcla con los gases de salida de la turbina de baja presión, antes de expandirse a través de una tobera de flujo mixto.
Los motores turbofan civiles (los de los aviones comerciales, vamos) tienen un empuje específico bajo (empuje neto dividido por el flujo de aire) para mantener el ruido del motor bajo y mejorar la eficiencia en el combustible. En consecuencia, la relación de derivación (flujo de derivación dividido por el flujo del núcleo) suele ser alta, entre 4:1 y 8:1. Sólo se necesita una única fase de ventilador debido a que el bajo empuje específico implica una relación de presión del ventilador baja.
En los turbofans militares (cazas y demás), sin embargo, el empuje específico es alto, para aumentar el empuje dado en una zona, aumentando también el ruido del motor.(Obviamente, en los aviones de sigilo no se usan estos)Generalmente se necesita varias etapas de ventiladores para alcanzar una alta presión. En consecuencia, la relación de derivación suele ser baja.
Un ejemplo de turbofan: el Pratt & Whitney F100, el que monta el F-15 Eagle.


[b][u]Componentes principales:[/b][/u]
Los componentes principales de un motor a reacción son similares en los diferentes tipos de motor, aunque no todos contienen todos los componentes. Las principales partes incluyen:
[b][u]Entrada o toma de aire:[/b][/u] para aviones subsónicos, la entrada de aire hacia el motor a reacción no presenta dificultades especiales, y consiste esencialmente en una apertura que está diseñada para reducir la resistencia como cualquier otro elemento del avión. Sin embargo, el aire que alcanza al compresor de un reactor normal debe viajar a una velocidad inferior a la del sonido, incluso en aviones supersónicos, para mantener una mecánica fluida en el compresor y los álabes de la turbina. A velocidades supersónicas, las ondas de choque que se forman en la entrada de aire reduce la presión en el compresor. Algunas entradas de aire supersónicas utilizan sistemas, como un cono o rampa, para incrementar la presión y hacerlo más eficiente frente a las ondas de choque.
[b][u]Compresor o ventilador:[/b][/u] el compresor está compuesto de varias etapas. Cada etapa consiste en álabes que rotan y estatores que permanecen estacionarios. El aire pasa a través del compresor, incrementando su presión y temperatura. La energía se deriva de la turbina que pasa por el rotor.
[b][u]Eje:[/b][/u] transporta energía desde la turbina al compresor y funciona a lo largo del motor. Puede haber hasta tres rotores concéntricos, girando a velocidades independientes, funcionando en sendos grupos de turbinas y compresores.
[b][u]Cámara de combustión:[/b][/u] es el lugar donde se quema continuamente el combustible en el aire comprimido.
[b][u]Turbina[/b][/u]: actuando como un molino de viento, extrayendo la energía de los gases calientes producidos en la cámara de combustión. Esta energía es utilizada para mover el compresor a través del rotor, ventiladores de derivación, hélices o incluso convertir la energía para utilizarla en otro lugar. El aire relativamente frío puede ser utilizado para refrigerar las palas y álabes de la turbina e impedir que se fundan.
[b][u]Posquemador:[/b][/u] utilizado principalmente en aviones militares, produce un empuje adicional quemando combustible, generalmente de forma ineficiente, para aumentar la temperatura de entrada de la tobera.
[b][u]Tobera o salida:[/b][/u] los gases calientes dejan el motor hacia la atmósfera a través de una tobera, cuyo objetivo es producir un chorro de gases a altas velocidades. En la mayoría de los casos, la tobera es corvengente o de área de flujo fija.
[b][u]Tobera supersónica:[/b][/u] si la relación de presión de la tobera (la división entre presión de entrada de la tobera y la presión ambiente) es muy alta, para maximizar el empuje puede ser eficaz, a pesar del incremento de peso, utilizar una tobera convergente-divergente o de Laval. Este tipo de tobera es inicialmente convergente, pero más allá de la garganta (la zona más estrecha), empieza a incrementar su área en la parte divergente.

La optimización de un motor depende de muchos factores incluyendo el diseño de la toma de aire, el tamaño total, el número de etapas del compresor, el tipo de combustible, el número de etapas de salida, los materiales de los componentes, la cantidad de aire derivada en los casos donde se haga uso de derivación de aire, etc.

Un tipo avanzado de motor a reacción es el Scramjet:
El Scramjet es un tipo de reactor sin partes móviles, en el que debido a la propia velocidad de entrada del aire, y el diseño interior, este se comprime en la cámara de combustión permitiendo alcanzar velocidades supersónicas superiores a Mach 15.
Es una evolución del motor Ramjet, Scramjet significa Supersonic Combustion ( las letras S y C)RAMJET. (Osea S.C.Ramjet) Es simplemente una versión supersónica del Ramjet.
Ramjet:

Scramjet:

Scramjet, tipo de reactor del X-43A, no reduce la velocidad del aire para su combustión, si no que esta se realiza a través de él. Es necesario realizar una combustión muy rápida, generalmente se usa hidrógeno, pero no crea el problema de la fricción y su velocidad límite está aún por ver, quizás mach 20. Es mecánicamente muy simple pero extremadamente complejo en aerodinámica como el ramjet sino más. Los tres ejemplares, con pequeñas diferencias cada uno, que se probaron en los ensayos del proyecto Hyper-X han sido los primeros scramjets de la historia de la aerodinámica, y todavía esta por ver todo su potencial.
Sin embargo, no son eficaces a velocidades bajas, por ello el X43A usó un avión remolcador.

Tipos de motores a reacción:
[b][u]Motor de agua:[/b][/u]
Lanza un chorro de agua tras el barco.	
[color=green]Ventajas[/color]:Puede funcionar sumergido, potente, menos dañino al medio ambiente.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Puede ser menos eficiente que una hélice, más vulnerable a los desechos.

[b][u]Termorreactor:[/b][/u]
El motor a reacción de toma de aire más primitivo.En esencia, un motor de pistones con un turbocompresor y una salida de gases.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Pesado, ineficaz y poca potencia.

[b][u]Turborreactor:[/b][/u]
Término genérico para un motor de turbina sencillo.
[color=green]Ventajas[/color]:Simplicidad del diseño, eficiente a velocidades supersónicas (~Mach 2).
[color=red]Inconvenientes[/color]:Diseño básico, sin mejorar en rendimiento y potencia en vuelo subsónico, relativamente ruidoso.

[b][u]Turbofan:[/b][/u]
La primera etapa del compresor muy aumentada para proporcionar un flujo de aire derivado alrededor del núcleo del motor.
[color=green]Ventajas[/color]:Más silencioso debido a su mayor masa de flujo y menor velocidad total de salida, más eficiente para diversas velocidades subsónicas, temperatura de los gases de salida más baja.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Mayor complejidad (múltiples conductos), diámetro del motor grande, necesidad de contener álabes pesados. Más expuesto a daños por objetos externos e hielo. La velocidad máxima está limitada debido a la posibilidad de ondas de choque que dañen el motor. La forma más común de reactor en el 2007, utilizado por aviones de línea como el Boeing 747 y aviones militares.

[b][u]Cohete:[/b][/u]
Lleva todo los propelentes a bordo, emite un chorro para su propulsión.
[color=green]Ventajas[/color]:Muy pocas partes móviles, alcanza velocidades de Mach 0 a 25 o más, eficiente a muy altas velocidades (Mach 10 o más), relación empuje-peso mayor de 100, sin entradas de aire complejas, alta relación de compresión, salida de gases a velocidades hipersónicas muy altas, buena relación empuje-coste, relativamente fácil de probar, trabaja en el vacío.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Necesita grandes cantidades de propelentes, un impulso específico muy bajo (generalmente entre 100 y 450 segundos). Altas tensiones termales en la cámara de combustión que pueden dificultar su reutilización. Generalmente requiere un oxidante que aumenta los riesgos, extremadamente ruidoso.

[b][u]Estatorreactor:[/b][/u]
El aire de entrada es comprimido completamente por la velocidad y su forma divergente.
[color=green]Ventajas[/color]:Muy pocas partes móviles, alcanza velocidades de Mach 0,8 a 5 o más, eficiente a alta velocidad (Mach 2,0 o mayor), el motor a reacción de entrada de aire más ligero con relaciones de empuje-peso de hasta 30 a velocidades óptimas.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Debe tener una velocidad inicial alta para su funcionamiento, ineficiente a velocidades bajas debido a su baja relación de compresión, generalmente con una limitada variación de velocidades, el flujo en las tomas de aire debe ser reducido a velocidades subsónicas, ruidoso, relativamente difícil de probar.

[b][u]Turbopropulsor (similar al Turboeje):[/b][/u]
Estrictamente no es un reactor completo: una turbina de gas es utilizada como planta motriz para mover una hélice o eje en caso de un helicóptero.	
[color=green]Ventajas[/color]:Muy efeciente a velocidades subsónicas bajas (alrededor de 400-500 km/h).
[color=red]Inconvenientes[/color]:Velocidad máxima limitada en aviones, algo ruidoso, tramisión compleja.

[b][u]Propfan:[/b][/u]
Motor turbopropulsor que mueve una o más hélices. Similar a un turbofan.
[color=green]Ventajas[/color]:Alta eficacia de combustible, potencialmente menos ruidoso, podría liderar el vuelo comercial a alta velocidad, popular durante los años 1980 durante las crisis de combustibles.
[color=red]Inconvenientes[/color]:El desarrollo de motores propfan ha estado muy limitado, generalmente más ruidoso que los turbofans, complejo.

[b][u]Pulsorreactor:[/b][/u]
El aire es comprimido y quemado de forma intermitente en lugar de modo continuo. Algunos diseños utilizan válvulas
[color=green]Ventajas[/color]:Diseño muy simple, utilizado comúnmente en aeromodelismo.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Ruidoso, ineficiente (baja relación de compresión), funcionamiento pobre a gran escala, las valvulas en los diseños que las utilizan se desgastan rápidamente.

[b][u]Motor de detonación de pulso:[/b][/u]
Similar al pulsorreactor, pero la combustión ocurre como una detonación en lugar de una deflagración, puede necesitar o no válvulas.
[color=green]Ventajas[/color]:Máxima eficiencia teórica del motor
[color=red]Inconvenientes[/color]:Muy ruidoso, las partes expuestas a una fatiga mecánica extrema, difícil de comenzar la detonación, sin ser práctico para el uso actual.

[b][u]Cohete aumentado de aire:[/b][/u]
Esencialmente un estatorreactor donde el aire de entrada es comprimido y quemado con los gases de salida de un cohete.
[color=green]Ventajas[/color]:Alcanza velocidades de Mach 0 a Mach 4,5+ o (también puede ser utilizado fuera de la atmósfera), buena eficacia entre Mach 2 y 4.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Eficiencia similar a los cohetes a baja velocidad o fuera de la atmósfera, dificultades en las tomas de aire, un tipo relativamente poco desarrollado e investigado, problemas con la refrigeración, muy ruidoso.

[b][u]Scramjet:[/b][/u]
Similar a un estatorreactor sin un difusor, el flujo de aire permanece a velocidades supersónicas durante todo el motor.
[color=green]Ventajas[/color]:Pocas partes mecánicas, puede operar a velocidades muy altas (Mach 8 a 15) con buena eficacia.
[color=red]Inconvenientes[/color]:Aún en fase de desarrollo, necesita de una velocidad inicial muy alta (Mach 6 o más) para funcionar, problemas de refrigeración, relación empuje-peso muy pobre (~2), complejidad aerodinámica muy alta, dificultades en las estructuras.

[b][u]Turbocohete:[/b][/u]
Un turborreactor donde un oxidante adicional, como el oxígeno, es añadido al flujo de aire para incrementar la altitud máxima.
[color=green]Ventajas[/color]:Muy próximo a diseños existentes, funciona a cotas muy altas, un amplio rango de velocidades y altitudes posibles.
[color=red]Inconvenientes[/color]:La velocidad limitada en el mismo rango que la del turborreactor, el transporte del oxidante como óxigeno líquido (LOX) puede ser peligroso.

[b][u]Reactores pre-enfriados / LACE:[/b][/u]
El aire de entrada es enfriado a temperaturas muy bajas en la toma antes de pasar a través de un estatorreactor o turborreactor.
[color=green]Ventajas[/color]:Fácil de probar en tierra. Relaciones de empuje-peso muy altas son posibles (~14) junto con una buena eficacia de combustible en un amplio rango de velocidades, puede alcanzar velocidades de Mach 0 a 5,5 o más, esta combinación puede permitir su lanzamiento a órbita o viajes intercontinentales muy rápidos.
[color=red]Inconvenientes[/color]ólo existe como prototipos de laboratorios. Algunos ejemplos son RB545, SABRE, ATREX
[b][u]Videos:[/b][/u]
Aquí, la prueba de un motor a reacción.
Vídeo eliminado de Youtube
Claro está también tienen sus inconvenientes, como este:

Increíblemente, sobrevivió, pero no es corriente que succione humanos, lo normal es que succione pájaros:

El pájaro evidentemente muere, las aspas casi ni lo notan, aunque a la larga, se deterioran.
Video de un estallido sónico (al alcanzar mach 1)

Pero los aviones pueden estallar al alcanzar mach1, por la vibración de las piezas:

Y es es todo, amigos
Perdón por el tocho, pero esque me encantan