MR_24_04_13_ver1_sol

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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AERONÁUTICOS 
Motores de Reacción y Turbinas de Gas 4º (MR) 24.04.2013 
 
EXAMEN FINAL 
Instrucciones: 
 En las preguntas 1 a 18 numeradas a continuación sólo existe una 
respuesta cierta. Marque en la hoja de respuestas la solución en la casilla 
correspondiente al número de la pregunta. 
Cada respuesta acertada valdrá un punto. 
Los errores puntúan negativamente (-0,5 puntos). 
 
 
1.- En un aerorreactor, para una velocidad de vuelo V0 dada, el rendimiento 
motopropulsor o global es una medida de: 
a) El empuje del motor 
b) Su eficiencia como sistema generador de potencia mecánica 
c) Su eficiencia como sistema generador de potencia útil para el vuelo 
d) El impulso de motor 
 
2.- En un aerorreactor, diseñado para impulso máximo y una condiciones de 
vuelo dadas, se ha decido subir la relación de compresión del compresor 
manteniendo constante el resto de los parámetros. Dicha subida originará 
a) Una subida del impulso específico 
b) Una bajada del rendimiento de propulsión 
c) Una bajada del rendimiento de motor 
d) Una subida del rendimiento motor 
 
3.- Un aerorreactor ha sido diseñado para rendimiento motor máximo para 
unas condiciones de vuelo dadas y una relación T=6 (T=T4t/T0). Si funcionase 
según un ciclo ideal cuanto valdría su relación de compresión global. 
a) 25.23 
b) 12.02 
c) 529.0 
d) 321.2 
 
4.- En un turbohélice optimizado típico, el rendimiento propulsivo 
a) Crece apreciablemente al aumentar la temperatura fin de 
combustión. 
b) Decrece apreciablemente al aumentar la relación de compresión. 
c) Es prácticamente constante con la velocidad de vuelo 
d) Es apreciablemente menor si la velocidad de vuelo es baja 
 
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5.- El objetivo fundamental de los turbohélices y turbofanes consiste en 
a) Subir el rendimiento motor 
b) Subir la fuerza propulsora 
c) Subir el rendimiento de propulsión 
d) Bajar el peso específico del motor 
 
6.- De un turborreactor de flujo único se conoce su rendimiento de propulsión 
p=0.4 para una velocidad de vuelo de 250 m/s, supuesta expansión ideal en la 
tobera. Dicho turborreactor se optimiza como turbohélice para la misma 
velocidad de vuelo. ¿Qué porcentaje de la potencia disponible para la 
transformación (Vtb
2/2) habría en el eje de la hélice, si la transformación fuese 
ideal? 
a) 93,75% 
b) 92.12% 
c) 98.88% 
d) 46.87% 
 
7.- Se dispone de un turborreactor de flujo único con dos posibles puntos de 
diseño, el A con un rendimiento de propulsión de 0.3 y el B con un rendimiento 
de propulsión de 0.5. ¿En cuál de ellos, el porcentaje, frente al total disponible 
en la expansión, a extraer en el eje de la hélice es mayor? 
a) En el A 
b) En el B 
c) En ambos sería igual 
d) No depende del rendimiento de propulsión. 
 
8.- El rendimiento motor representa una medida, para un combustible dado,: 
a) Del consumo de combustible por unidad de empuje 
b) Del consumo de combustible por unidad de potencia mecánica neta 
c) De la relación de presiones del compresor 
d) De la la velocidad de vuelo 
 
9.- Para turbohélices típicos, optimizados para bajas velocidades de vuelo (M0 
≈ 0,55), desde el punto de vista de obtener mínimo tamaño y mínimo consumo 
especifico de combustible, interesa 
a) Subir siempre la relación global de presiones del ciclo 
b) Subir siempre la temperatura máxima del motor. 
c) Subir la temperatura máxima para mínimo tamaño a costa de subir el 
consumo específico. 
d) Subir la temperatura máxima y bajar la relación de presione 
 
10.- Para un Mach de vuelo dado, el rendimiento de propulsión: 
a) Sube con la potencia mecánica específica 
b) No depende de la potencia específica 
c) Sube cuando baja la potencia mecánica específica 
d) Se mantiene constante al subir la potencia específica de salida. 
 
 
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11.- Se tiene un turborreactor que funciona, para una condición de vuelo dada, 
con la relación de compresión que optimiza el rendimiento motor. Con las 
mismas características, se transforma en turbohélice y se optimiza para esa 
condición de vuelo. Si se disminuyera la relación de compresión, la potencia 
que se tendría que enviar a la hélice sería 
a) Mayor 
b) Menor 
c) Igual 
d) No se sabe 
 
 
12.- Un aerorreactor de flujo único utilizado como sistema generador de 
potencia ha sido diseñado para obtener potencia mecánica neta máxima con 
una relación de temperatura T(T4t/T0) = 6. Para dicha condición, suponiendo 
ciclo ideal, su relación global de presiones 03 sería: 
a) 13.90 
b) 23,00 
c) 16.71 
d) 19.75 
 
 
13.- Se tiene un turborreactor que funciona, para una condición de vuelo dada, 
con la relación de compresión que optimiza el impulso específico. Con las 
mismas características, se transforma en turbohélice y se optimiza para esa 
condición de vuelo. Si se disminuyera la relación de compresión, la potencia 
que se tendría que haber enviado a la hélice sería 
a) Mayor 
b) Menor 
c) Igual 
d) No se sabe 
 
14.- Un turborreactor de flujo único, con V0/Vtb=0.3, se ha transformado en un 
turbohélice. Suponiendo una transferencia de potencia ideal, que el rendimiento 
de la hélice es la unidad, y que se quiere obtener consumo específico mínimo 
qué potencia por unidad de gasto habrá transferir a la hélice referida a la 
potencia disponible (Vtb
2/2) 
a) 64% 
b) 84% 
c) 75% 
d) 91% 
 
15.- Un turborreactor de flujo único con tobera convergente y funcionando a 
T4t=conste, proporciona al nivel del mar una VS=600 m/s. A una altura h=10 km 
proporcionaría una VS de 
a) 621.34 m/s 
b) 612,23 m/s 
c) 600 m/s 
d) 100 m/s 
 
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16.- A una velocidad de 720 km/h, la potencia útil de un turbohélice basado en 
un turborreactor con un Isp = 500 m/s 
a) Es mayor que la del turborreactor, siempre que al menos el 
rendimiento de la hélice sea mayor de 0,44. 
b) Es siempre mayor que la del turborreactor, independientemente del 
rendimiento de la hélice. 
c) Es menor que la del turborreactor, siempre que el rendimiento de la 
hélice sea mayor de 0,44. 
d) Es siempre menor que la del turborreactor 
 
17.- Un turborreactor de flujo único con tobera convergente-divergente 
adaptada a cualquier altura de vuelo y funcionando a T4t = cte, proporciona al 
nivel del mar una VS = 700 m/s. A una altura h =10 km proporcionaría una VS 
a) VS < 700 m/s 
b) VS > 700 m/s 
c) 700 m/s 
d) 600 m/s 
 
18.- Un aerorreactor funcionando idealmente y con un combustible genérico, fest 
= 0.06 y L = 50 MJ/kg, podría proporcionar una potencia mecánica especifica 
máxima de: 
a) 30 MJ/kg 
b) 50 MJ/kg 
c) 3 MJ/kg 
d) 2.5 MJ/kg 
 
 
 
 
 
 
 
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Instrucciones: 
Las preguntas siguientes, numeradas de 21 a 24, sólo admiten una 
respuesta numérica. 
Escriba y marque, según indican las instrucciones de la hoja de 
respuestas, la solución correcta. 
En estas preguntas no se puntuará negativamente en caso de fallo. 
Se obtendrá un punto por pregunta, si la solución numérica indicada se 
corresponde con la solución correcta ± 2%. Excepto cuando la solución 
numérica se corresponda con un hecho teórico; en este caso no se 
aceptará error alguno; por ejemplo, el rendimiento adiabático de un 
compresor en una evolución ideal es = 1. 
Suponga, para el aire, siempre que no se indique lo contrario, que = 1,4 
y R = 287,074 J/kg/K. 
 
De un turborreactor funcionando en banco (T0=288 K y P0=101.325 kPa) y 
tobera convergente divergente se conocen los siguientes datos: 
 
 c=20, T4t=1600 K, y G=70 kg/s. 
 
Manteniendo el motor en banco, se baja su temperaturaT4t de funcionamiento 
un 20%. En estas nuevas condiciones de funcionamiento, suponiendo que 
tanto la tobera como la turbina funcionan en condiciones críticas, despreciable 
el consumo de combustible frente al de aire, y que el motor funciona según un 
ciclo ideal. 
 
21.- ¿Cuanto valdría, en la nueva condición de funcionamiento, la relación de 
compresión del compresor? 
c=13.04 
 
22.- ¿Cuál sería, en la nueva condición de funcionamiento, el gasto de aire que 
pasa por el motor en kg/s? 
G=51.03 kg/s 
 
Si, además de bajar su temperatura T4t de funcionamiento un 20% y con las 
mismas hipótesis, se pasase a volar a una altura de 31000 ft (P0 = 28,7 kPa; T0 = 
226,73 K) y un a velocidad de vuelo de 200 m/s se pide: 
 
23.- ¿Cuanto valdría, en la nueva condición de funcionamiento, la temperatura 
de salida de la turbina T5t en K?. 
T5t=968.14 K 
 
24.- ¿Cuanto valdría, en la nueva condición de funcionamiento, la relación de 
compresión del compresor? 
c=17.47