Para mover un avión por el aire, el empuje se genera mediante algún tipo de sistema de propulsión. La mayoría de los aviones de combate modernos emplean un postcombustión en un turboventilador de baja derivación o en un turborreactor. En esta página se analizan algunos de los fundamentos de un turborreactor de postcombustión.
Para que los aviones de combate puedan volar de forma supersónica, tienen que superar un fuerte aumento de la velocidad de arrastre por encima de la velocidad del sonido. Una forma sencilla de conseguir el empuje necesario es añadir un postcombustión a un turborreactor básico. En un turborreactor básico, parte de la energía del escape del quemador se utiliza para hacer girar la turbina. El postcombustión se utiliza para devolver algo de energía inyectando combustible directamente en el escape caliente. En el esquema, se observa que la tobera del turborreactor básico se ha ampliado y ahora hay un anillo de portaflamas, de color amarillo, en la tobera. Cuando se enciende el postcombustión, se inyecta combustible adicional a través de los aros y en la corriente de escape caliente del turborreactor. El combustible se quema y produce un empuje adicional, pero no se quema tan eficientemente como en la sección de combustión del turborreactor. Se obtiene más empuje, pero se quema mucho más combustible. Con el aumento de la temperatura de los gases de escape, el área de flujo de la tobera tiene que aumentar para poder pasar el mismo flujo de masa.Por lo tanto, las toberas de postcombustión deben diseñarse con geometría variable y son más pesadas y complejas que las toberas de los turborreactores simples.Cuando el postcombustión está apagado, el motor funciona como un turborreactor básico.Puede investigar el funcionamiento de la tobera con nuestro simulador de toberas interactivo.
La tobera de un turborreactor suele estar diseñada para devolver la presión de escape a la presión de la corriente libre.La ecuación de empuje de un turborreactor de postcombustión viene dada por la ecuación general de empuje con el término de presión-área ajustado a cero. Si las condiciones de la corriente libre se indican con un subíndice «0» y las condiciones de salida con un subíndice «e», el empuje F es igual al caudal másico m por la velocidad V en la salida menos el caudal másico de la corriente libre por la velocidad.
F = e – 0
Esta ecuación contiene dos términos. Los aerodinamistas a menudo se refieren al primer término(m punto * V)e como el empuje bruto, ya que este término se asocia en gran medida con las condiciones en la boquilla. El segundo término (m dot * V)0 se denomina arrastre del ariete y suele estar asociado a las condiciones de la entrada. Para mayor claridad, el empuje del motor se denomina empuje neto. Nuestra ecuación de empuje indica que el empuje neto es igual al empuje bruto menos la resistencia del motor.
Los postcombustiones sólo se utilizan en los aviones de combate y en el avión supersónico Concorde. El Concorde apaga los postcombustiónes una vez que entra en crucero. De lo contrario, se quedaría sin combustible antes de llegar a Europa. Los postquemadores ofrecen una forma mecánicamente sencilla de aumentar el empuje y se utilizan tanto en los turborreactores como en los turbofanes.
Puede explorar el diseño y el funcionamiento de un motor turborreactor de postcombustión utilizando el applet interactivoEngineSimJava. Ajuste el EngineType a «Jet with Afterburner» y podrá variar cualquiera de los parámetros que afectan al empuje y al flujo de combustible.
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