Motor en cápsula

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Un motor en cápsula es un motor a reacción que se ha construido e integrado en su góndola . Esto puede hacerse en una instalación de podding como parte de un proceso de ensamblaje de aeronaves. ^[1] La góndola contiene el motor, los soportes del motor y las piezas que se requieren para hacer funcionar el motor en la aeronave, conocidas como EBU (Engine Build Up). La góndola consta de una entrada, una boquilla de escape y una cubierta que se abre para acceder a los accesorios del motor y a los tubos externos. La boquilla de escape puede incluir un inversor de empuje . El motor en cápsula es un grupo motopropulsor completo, o sistema de propulsión, y generalmente se fija debajo del ala en aeronaves grandes como los aviones comerciales o al fuselaje trasero en aeronaves más pequeñas como los jets comerciales .

Los componentes de la EBU conectan los sistemas del motor con los sistemas de la aeronave. La construcción del motor incluye la instalación de un arrancador de motor, bombas hidráulicas, generadores eléctricos y cables de encendido y componentes que conectan el motor con la aeronave. Entre ellos se incluyen los siguientes: ^[2]

• arneses eléctricos para control, por ejemplo, una solicitud de empuje desde la cabina de vuelo necesita una ruta eléctrica al control electrónico del motor.
• Cables eléctricos para alimentación, la electricidad generada en el motor debe conectarse al sistema eléctrico de la aeronave.
• Las mangueras hidráulicas permiten que el fluido hidráulico del sistema hidráulico de la aeronave se distribuya a las bombas montadas en el motor y luego se devuelva a alta presión a la aeronave. El fluido a alta presión se devuelve a la góndola para accionar un inversor de empuje.
• tubo de combustible, el combustible debe llegar desde los tanques del avión hasta la bomba de combustible del motor.
• Tubos de aire, el aire a alta presión del motor se suministra al sistema de control ambiental de la aeronave y para la protección antihielo de la aeronave.

Una góndola es una cubierta aerodinámica para un motor a reacción que incorpora la entrada de aire y la salida de escape para el motor. La entrada está conectada a una brida de montaje en la parte delantera de la caja del ventilador del motor. La tobera de escape, que puede incorporar un inversor de empuje, está conectada a una brida de montaje en la parte trasera de la caja de escape del motor. Una cubierta aerodinámica entre la entrada y el escape completa la góndola. Tiene puertas que se abren y permiten el acceso para el mantenimiento regular, como la adición de aceite, así como el reemplazo no programado de accesorios del motor y tuberías externas.

El rendimiento del motor depende del diseño de la góndola. La forma del borde de la entrada, el área interna mínima y el perfil interno se establecen con diferentes flujos de aire del motor en crucero para mantener las pérdidas de presión aceptables, y diferentes ángulos de flujo de aire incidente, como en vientos cruzados y durante la rotación de despegue, para mantener las variaciones de presión a lo largo de la cara del ventilador aceptables. ^[3] Las pérdidas de presión, y por lo tanto la relación de presión general, afectan el rendimiento del motor o el consumo de combustible por cada libra de empuje. Las variaciones de presión afectan la operatividad del motor o la probabilidad de sobrecarga. Las pérdidas de presión en la tobera de escape también afectan el rendimiento del motor al aumentar el consumo de combustible.

La góndola forma la trayectoria del flujo exterior a lo largo del motor para garantizar que los accesorios funcionen dentro de sus límites de temperatura y que los flujos del extintor de incendios sean efectivos.

La colocación de los motores en las alas proporciona un alivio beneficioso de la flexión de las alas durante el vuelo. Cuanto más alejados estén los motores del fuselaje , mayor será el alivio de la flexión de las alas, por lo que los motores montados cerca del fuselaje (en la raíz del ala) proporcionan poco alivio. Casi todos los aviones a reacción modernos de gran tamaño utilizan motores en cápsulas ubicadas a una distancia significativa de la raíz del ala para un alivio sustancial de la flexión de las alas. Las cápsulas están delante del ala para ayudar a evitar el aleteo del ala, lo que, a su vez, permite una estructura del ala mucho más ligera.

Un ejemplo temprano de montaje del fuselaje, el Junkers Ju 287 , tenía dos de sus cuatro motores montados en el fuselaje delantero. La misma posición se utilizó para dos de los tres motores del Martin XB-51 .

Los aviones a reacción más pequeños, como el Cessna Citation, no suelen ser adecuados para montar motores en cápsulas debajo del ala, ya que esto los colocaría demasiado cerca del suelo. Este también es el caso de los aviones diseñados para operar en pistas de hierba o grava sin acondicionar . En cambio, en estos casos es habitual montar dos (u ocasionalmente cuatro) motores en cápsulas en la parte trasera del fuselaje , donde es menos probable que se dañen al ingerir objetos extraños del suelo.

Esta ubicación de montaje no proporciona alivio de la flexión del ala pero, después de una falla del motor, ofrece mucho menos guiñada debido al empuje asimétrico que los motores montados en el ala. Para hacer frente al flujo de aire local, la mayoría de los motores en la parte trasera de un fuselaje se instalan ligeramente por encima del morro. El flujo de aire local en la cola del avión generalmente desciende con respecto a la línea central del fuselaje de la aeronave .

Ejemplos inusuales de colocación de motores son el VFW-614 y el Hondajet, que montan los motores sobre el ala.

El Antonov An-72 y el Boeing YC-14 también colocan sus motores sobre las alas, pero en una configuración de alta sustentación, o STOL , donde el escape del motor pasa sobre la superficie superior de los flaps desplegados . Esta colocación utiliza el efecto Coandă para dar una velocidad mínima de vuelo más baja y disminuir la longitud de pista necesaria para el despegue y el aterrizaje.

Otro esquema inusual es montar el motor en una cápsula sobre el fuselaje. El Heinkel He 162 , el Virgin Atlantic GlobalFlyer y el Cirrus Vision SF50 son tres ejemplos. En general, la idea es montar el motor en un lugar donde reciba un buen flujo de aire, esté alejado del suelo para evitar daños por objetos extraños y no ocupe espacio en el fuselaje.

Algunos cazas a reacción utilizan motores en cápsulas, normalmente debajo y montados directamente sobre el ala. Un ejemplo fue el Messerschmitt Me 262 , que tenía las góndolas montadas directamente en la parte inferior de las alas, sin utilizar pilones. El avión de ataque terrestre A-10 Thunderbolt II utiliza motores turbofán en cápsulas montados en el fuselaje. El Heinkel He 162 tenía un solo motor a reacción BMW 003 E en una cápsula montada sobre el fuselaje.

Los diseños furtivos no utilizan motores en cápsulas, sino que los motores están contenidos dentro del fuselaje para minimizar la sección transversal del radar .

Muchos aviones de transporte militar , bombarderos y aviones cisterna utilizan motores con cápsulas.