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03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 1 
AERORREACTORES (4º Curso. Opción CTA) 
1. Introducción a la propulsión 
2. Estudio de las necesidades propulsivas de la aeronave. 
3. Aplicación de las Ecuaciones de la Mecánica de Fluidos en 
forma integral a los aerorreactores. 
4. Comportamiento motor. 
5. Comportamiento propulsor. 
6. Cálculo simplificado de actuaciones. 
7. Optimización de turbohélices. 
8. Optimización de aerorreactores de doble flujo (turbofanes). 
9. Turbofanes de flujo mezclado. 
10. Sistemas incrementadores de empuje. 
 
11. Actuaciones de componentes. 
12. Actuaciones de aerorreactores. 
13. Regímenes y control en los aerorreactores. 
14. Turbinas de gas 
15. Contaminación y ruido 
TEMA 1 
Introducción a la propulsión 
2 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
1.- Introducción 
2.- Concepto de: 
Sistema motor, propulsor y motopropulsor. Motor de reacción. 
Clasificación de los sistemas de propulsión 
Empuje 
Ciclo termodinámico 
Rendimientos en aerorreactor 
3.- Clasificación de los motores de reacción 
1.- Introducción 
3 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
Propulsarse significa poder moverse por uno mismo. 
¿Qué se necesita para ello? 
Los sistemas (vehículos) se encuentran inmersos en medios resistivos. Estos 
originan una fuerza resistiva sobre el vehículo D(V). ¿Cómo controlar sus 
efectos?. 
 
Es necesario una fuerza propulsiva E que permita controlar el movimiento del 
vehículo (mantenerlo, acelerarlo,..). 2ª Ley de Newton 
d(MV )
E D(V )
dt

 
 
La generación de la fuerza propulsiva E 
origina una fuerza R, de reacción, igual 
y contraria que deberá aplicarse sobre 
otro cuerpo. 3ª Ley de Newton 
Aparecen Dos estados de 
movimiento =>Son necesarios 
Dos cuerpos (Vehículo y un 
segundo cuerpo) 
4 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
¿Cómo aparece la necesidad de ese segundo cuerpo?. Supóngase el 
universo formado por n cuerpos 
 Si se parte del reposo 
i
iii i
n
iext i
n n
i
ii
n
d m v
F m v cte
dt
m v
 
  
 
 
 
    
 

 

1
1 1
1
0
0
Supóngase que partiendo del reposo, solo el vehículo de masa M (cuerpo n) se 
mueve con una velocidad V . Apliquemos la 2ª ley de Newton 
 El movimiento no es posible 
i
iiii
n n
i
MV m v MV m v
   

 
      
1
1
1
00
Supóngase un segundo vehículo con masa m y velocidad v 
Es necesario un segundo cuerpo 
que adquiera la misma cantidad de 
movimiento del vehículo (en 
módulo) y sentido contrario 
 
 
i
ii
n
MV mv m v mv
M
MV mv v V
m
   

   
     
    

1
2
0
5 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
Un aspecto muy importante en la propulsión es el incremento de energía 
producido. En la obtención de los dos estados de movimiento, de M y m, ha 
habido un incremento mínimo de energía, al menos el incremento de energía 
cinética 
 
min cinética
min
E E MV mv
v
E MV ( )
V


  
 
2 2
2
1 1
2 2
1
1
2
v/V 
E 
Energía de Más 
Coste del Sistema de 
 Propulsión 
1/2MV2 
El incremento de energía, por 
encima de la del vehículo, es 
menor cuanto menor es v/V 
El objetivo de la propulsión consiste en generar una fuerza propulsora. 
Exige un segundo cuerpo o masa de trabajo moviéndose a velocidades 
bajas. Mover grandes cantidades de masa a velocidades pequeñas 
 
6 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
a) Sistema motor, propulsor y motopropulsor. Motor de reacción 
Se produce: Potencia mecánica y potencia útil para el vuelo (fuerza propulsora) 
Consume: La energía necesaria se consigue del combustible a través del proceso 
de combustión 
Los sistemas que transforman la 
potencia calorífica procedente del 
combustible en potencia mecánica 
se denominan SISTEMA MOTOR 
Los sistemas que transforman la 
potencia mecánica en una 
FUERZA PROPULSIVA se 
denominan PROPULSORES 
2.- Concepto de: 
7 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
Los sistemas que transforman 
la potencia calorífica procedente 
del combustible directamente en 
una FUERZA PROPULSIVA se 
denominan 
MOTOPROPULSORES 
MOTORES DE REACCIÓN SON 
SISTEMAS MOTOPROPULSORES, 
que generan directamente una 
FUERZA PROPULSIVA, llamada 
EMPUJE. Los MOTORES DE 
REACCIÓN son sistemas 
generadores de EMPUJE 
8 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
b) Clasificación de los sistemas de propulsión (Motores de reacción) 
AUTÓNOMOS. Son aquellos motores de reacción que no 
dependen del medio exterior para generar la fuerza propulsora. La 
masa eyectada se encuentra almacenada en el propio motor o en 
el vehículo. Se le denomina MOTORES COHETE. 
NO AUTÓNOMOS. Son aquellos motores de reacción que 
dependen del medio exterior para generar la fuerza propulsora. 
La masa eyectada o masa de trabajo la toman del ambiente que 
les rodea. Si este ambiente es la atmosfera terrestre se les 
denomina AERORREACTORES. 
9 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
c) Empuje 
Generación del empuje 
10 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
11 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
d) Ciclo termodinámico 
El ciclo termodinámico representa la evolución termodinámica del gas a lo 
largo del motor. El estado del gas en cada sección del motor está definido 
por la PRESIÓN y la TEMPERATURA 
Para proporcionar trabajo al exterior ó fuerza propulsora hay que aumentar la 
presión y la temperatura del gas durante la evolución. El ciclo estará definido por 
las condiciones ambientales, la presión máxima y la temperatura máxima. 
1 
2 
3 
4 
C
o
m
p
re
s
ió
n
 
E
x
p
a
n
s
ió
n
 
T
e
m
p
e
ra
tu
ra
 
Entropía 
12 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
Ciclo Brayton 
Ciclo 
Brayton 
Ciclo 
Otto 
13 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
Diferencias entre los ciclos Brayton y Otto 
14 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
e) Rendimientos en un aerorreactor 
c 
G 
G + c 
VS V0 
Ejes ligados al motor 
∞ 
Produce: 
 
Variables extensivas: 
Empuje E=(G+c)Vs-GV0+As(PS-P0) si PS=P0 (tobera adaptada)=> E=(G+c)Vs-GV0 
Potencia mecánica Wn=[(G+c)VS
2-GV0
2]/2 
Potencia útil del empuje EV0=[(G+c)VS-GV0]V0 
 
Variables intensivas: 
Impulso específico I=E/G 
Consumo especifico de combustible CE=c/E 
 
Consume: Potencia calorífica del Combustible =cL 
15 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
s
M
s s
M M
G c G
V V
Potencia Mecánica 
Rendimiento Motor 
Potencia cal. del Combustible cL
( f )V V c V V
 ; f= y si c G ; 
fL G fL

 


  
  
  
2 2
0
2 2 2 2
0 0
2 2
1
2 2
P
s
S
P P
S
S
Potencia útil del empuje EV
Rendimiento Propulsivo = = 
G c GPotencia Mecánica 
V V
V
VV
 Si c G = = 
V V V
V

 



 
 
  
  
  
 
0
2 2
0
0
0
0 0
2 2
2
2
1
MP
MP M P
E
Potencia útil del empuje EV
Rendimiento Motopropulsor = = 
Potencia cal. del combustible cL
EV V V
 = = 
ccL C L
L
E

  

 
0
0 0 0
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 16 
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
w
n
Relación de Compresión
Potencia Neta Adimensional
c' = 0.85, e' = 0.9
T
línea de máximos
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 17 
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

M
Relación de Compresión
Rendimiento Motor
c' = 0.85, e' = 0.90
T
línea de máximos
18 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
3.- Clasificación de los motores de reacción 
Tipos de Motores de Reacción: 
 
NO AUTÓNOMOS. Utilizan el aire para generar empuje. Se 
denominan AERORREACTORES (Air Breathing Engines). 
AUTÓNOMOS. No utilizanel medio exterior para generar empuje. Se 
denomnan MOTORES COHETES (Rocket Engines) 
Tipos de Aerorreactores: 
a) Con Mecanismo de Compresión de aire (compresor-turbina): 
 Turborreactores de flujo único (turbojet) 
 Turborreactor de doble flujo o turbofan (turbofan) 
 Turborreactor con postcombustión (Reheat/afterburner) 
 Turbohélices (turbopropeller) 
 Turbina de gas (turboshaft) 
b) Sin Mecanismo de compresión de aire: 
 Estatorreactores (Ramjet, Scramjet) 
 Pulsorreactores (Pulse jet) 
19 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
Variación de los rendimientos con la velocidad de vuelo V0 
El M cambia poco de unos sistemas a otros. En primera aproximación 
es el mismo. 
La dependencia de P con la velocidad de vuelo origina la aparición y 
el uso de los diferentes tipos de aerorreactores. 
¿Por qué existen diferentes tipos? 
20 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 03/09/2013 
a) Turborreactores de Flujo único 
2´t 
0 
2t 
3t 3’t 
4t 
5’t 
5t 
9 
9’’ 
S 
T 
Un único flujo recorre todo el motor 
La velocidad de salida viene VS~√(T5t-T9.) 
 
VS>>V0 => P bajo (P=2V0/(VS+V0) 
 
A velocidades de vuelo V0 bajas, son 
sistemas con un P bajo y en 
consecuencia MP también bajos => 
Consumos específicos de 
combustible CE altos 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 21 
b) Turbohélices 
4t 
9 
9’’ 
5’t 
5t 
5t* 
5’t* 
Turbohélice (TH) 
Nueva 
Tobera 
Turbina 
hélice 
S 
T 
2´t 
0 
2t 
3t 3’t 
4t 
5’t 
5t 
9 
9’’ 
S 
T 
Turborreactor(TR) 
A velocidades de vuelo 
bajas M0<=0.65, los 
Turborreactores (TR) 
tiene un bajo P 
Búsqueda de sistemas con P 
altos para M0<0.65=>VS↓=>P↑ 
4t 
9 
9’’ 
45’t 
45t 
5t 
5’t 
T 
S 
Turbohélice (TH) 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 22 
Turbohélice 
(P)Turborreactor ≈0.4 (M0=0.65) (P)Turbohélice≈0.8 
 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 23 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 24 
A velocidades de vuelo 
bajas M0>0.65, tanto 
los Turborreactores de 
flujo único (TR) como 
los turbohélices tienen 
un bajo P 
Búsqueda de sistemas con P 
altos para M0>0.65=>VS↓=>P↑ 
c) Turborreactores de doble flujo o turbofanes 
4t 
9 
9’’ 
5’t 
5t 
5t* 
5’t* 
Turbofan (TD) 
Nueva 
Tobera 
Turbina 
del fan 
S 
T 
2´t 
0 
2t 
3t 3’t 
4t 
5’t 
5t 
9 
9’’ 
S 
T 
Turborreactor(TR) 
La turbina extra proporciona potencia a un compresor extra que mueve 
un segundo flujo que es expandido posteriormente en una segunda tobera. 
Ese segundo flujo es como si fuese un TR sin cámara ni turbina 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 25 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 26 
Para mejorar el P se puede jugar: 
La potencia a extraer del flujo principal y así bajar su velocidad 
El gasto que pasa por el segundo flujo para controlar su velocidad 
Se bajan ambas velocidades => sube el rendimiento de propulsión 
Aparecen dos parámetros nuevos: 
 La relación de gastos o relación de derivación L=GSS/GSP y 
 Trabajo suministrado al fan (relación de presiones del fan= pf) 
o trabajo extraído en a turbina 
4t 
9 
9’’ 
45’t 
45t 
5t 
5’t 
T 
S 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 27 
4t 
9 
9’’ 
45’t 
45t 
5t 
5’t 
T 
S 
CFM56 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 28 
V2500 
RB211-22B 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 29 
Comparación del P entre los diferentes sistemas 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 30 
d) Turborreactores con postcombustión 
Exigencias de algunos tipos de misión exigen aumentar el empuje durante tiempos 
muy cortos (segundos o pocos minutos). ¿Cómo se puede incrementar el empuje? 
Supóngase tobera adaptada por simplicidad. Entonces 
( )
) ( )
) ( )
s
s
Los Sist. Incrementadores 
de Empuj
E G Vs Vo
a Si V G cte E
b Si G Vs cte
e manejan ambas 
variables ( V y G ) para EE
  

    
    
s p rem salida
rem s s rem
V c T T
E (G=cte) Sist. de Postcombustion
T V ; V T
( ) 
 
 
2
rem
Entrada tobera Cámara 
Vs E
existe oxígeno adicional T
  
      
  
a) Sistema de postcombustión. 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 31 
El objetivo del postcombustor consiste en incrementar el 
empuje apreciablemente y de forma discontinua 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 32 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 33 
EJ200 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 34 
Eje de 
Potencia 
Escape 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 35 
e) Turbinas de gas (turboshaft) 
Son sistemas similares al turbohélice en los que la potencia del chorro es nula (VS≈0). La 
turbina se utiliza para proporcionar potencia en un eje. 
4t 
9 
9’’ 
45’t 
45t 
5t 
5’t 
T 
S 
tT T5 9
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 36 
f) Estatorreactor (ramjet, scranjet) 
2´t 
0 
2t 
3t 3’t 
4t 
5’t 
5t 
9 
9’’ 
S 
T 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 37 
g) Pulsorreactor 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 38 
Sistemas autónomos 
Motores Cohete 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 39 
03/09/2013 Aerorreactores/4ºcurso/CTA/©G. Corchero 40