Muestra de postcombustion en un
F/A-18 Hornet
SR-71
en vuelo con un motor J58 en postcombustion mantenida.
La
poscombustion
o
postcombustion
es el proceso que es realizado por el
posquemador
o
postquemador
(denominado en
ingles
afterburner
), el cual es tecnicamente un inyector para camara de combustion externa, un componente adicional que se anade en algunos
motores de reaccion
, principalmente a los de las aeronaves militares. Fue desarrollado originalmente para el proyecto
Miles M.52
(durante los ultimos anos de la
Segunda Guerra Mundial
).
Su proposito es proporcionar un incremento temporal en el
empuje
, en situaciones como el despegue, en el
combate aereo
o en el vuelo supersonico (las aeronaves supersonicas, al tener mayor
carga alar
, requieren una mayor velocidad de despegue). Esto se consigue inyectando combustible adicional en la tobera de escape de la
turbina
. Este combustible entra en ignicion por las altas temperaturas de los gases de escape y anade empuje al motor cuando este ya se encuentra al 100% de su potencia militar (empuje seco), y se denomina empuje humedo con el encendido de postcombustion (140%). La ventaja de la
postcombustion
es su incremento significativo del empuje; la desventaja es que el consumo de combustible es muy elevado e ineficiente, en torno al 600% de mas para un incremento de empuje del 40% (resultante 140%), por lo que se suele emplear por cortos periodos y con el proposito util de aligerar el avion cuando se preven maniobras de energia criticas.
Un motor
Pratt & Whitney J58
en postcombustion completa.
El postquemador de un motor a reaccion es una seccion que contiene inyectores de combustible adicionales, y dado que el flujo anterior a la turbina emplea poco oxigeno, el postquemador es, en esencia, un tipo de
estatorreactor
. Cuando el posquemador se enciende, el combustible es inyectado en escape posterior a la ultima turbina, entrando en ignicion facilmente debido a la relativamente alta
temperatura
de los gases. El proceso de combustion resultante incrementa la temperatura a la salida del postquemador (entrada de la
tobera
) significativamente, lo que resulta en un incremento brusco del empuje neto del motor y de la masa termica propelente.
Para acomodar el incremento resultante de flujo de salida del postquemador, la superficie de la garganta de la tobera debe incrementarse. De otra forma, el flujo en la turbomaquinaria se remezclaria (causando probablemente tension en el ventilador o
fan
de un
turbofan
).
Limitaciones
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Debido a su desproporcionado consumo de combustible, los postquemadores no se emplean durante periodos prolongados (una excepcion notable es el motor
Pratt & Whitney J58
empleado en el
Lockheed SR-71
Blackbird
). De esta forma, solo se emplean cuando es importante tener tanto empuje como sea posible. Esto incluye despegues en pistas cortas (como en los
portaaviones
) y situaciones de
combate aereo
.
Eficiencia
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Dado que el gas de escape tiene menos oxigeno debido a la combustion anterior, y dado que el combustible no se quema en un flujo de aire altamente comprimido, el postquemador es muy ineficiente comparado con el
sistema de combustion
. La eficiencia del postquemador tambien decrece significativamente si, como es normalmente el caso, la presion en la tobera de salida disminuye a medida que se incrementa la altura.
Sin embargo y como contraejemplo, el SR-71 tiene una eficiencia razonable en grandes altitudes con el postquemador activado debido a su alta velocidad
mach
3.2 y, por lo tanto, a las altas presiones debido al efecto de la
presion dinamica
.
Los postquemadores producen un incremento significativo del empuje, asi como unas largas llamaradas en la parte trasera del motor. En estas llamaradas pueden verse
diamantes de shock
, causados por las
ondas de choque
generadas por
expansion de Prandtl-Meyer
por las diferencias entre la presion ambiente y la presion de escape. Este desequilibrio causa oscilaciones en el
diametro
del chorro de escape con la distancia y causa las bandas visibles donde la presion y la temperatura son mas altas.
Influencia en la eleccion del ciclo
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La turbo combustion tiene una importante influencia en la eleccion del
ciclo Brayton
.
La tasa de decrecimiento de la presion en el fan decrementa el empuje, pero redunda en temperaturas mas bajas a la entrada del postquemador. Dado que la temperatura a la salida del postquemador se fija efectivamente, la temperatura se eleva a medida que la unidad se incremente, incrementando el flujo de combustible del postquemador. El flujo total de combustible tiende a incrementarse mas rapido que el empuje neto, resultando un consumo especifico en postcombustion mas alto. Sin embargo, la potencia en seco mejora. La alta tasa de temperatura a lo largo del turboquemador tiene como resultado un gran incremento del empuje.
Si la aeronave quema un gran porcentaje de su combustible con el postquemador, selecciona un ciclo de motor con un empuje especifico. El motor resultante es relativamente eficiente con postquemado, pero de mayor consumo en seco. Sin embargo, si el postquemador se va a emplear raramente, se puede implementar un ciclo de bajo empuje especifico.
A menudo el diseno se enfrenta a un compromiso entre ambos extremos.
Las unicas aeronaves para transporte de civiles que emplearon el postquemador fueron el
Concorde
y el transporte supersonico
Tupolev Tu-144
, que empleaban postquemadores en el despegue y para minimizar el tiempo en regimen
transonico
.
Excepto en lo que se refiere a investigaciones de la
NASA
, los postquemadores se emplean en aeronaves militares. Los motores de
supercrucero
modernos tienen inherentemente un empuje muy grande, lo que ha disminuido la necesidad de los postquemadores. Un motor de
turborreaccion
equipado con un postquemador recibe el nombre de turborreactor de postcombustion, mientras que un motor
turbofan
con postquemador recibe el nombre de "turbofan aumentado".
Vease tambien
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Enlaces externos
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