Evaluación01 Bolonia

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1	
  
ESCUELA	
  DE	
  INGENIERÍA	
  AERONÁUTICA	
  Y	
  DEL	
  ESPACIO	
  
	
  
Aerorreactores	
  y	
  Turbinas	
  de	
  Gas	
  (3º	
  PA)	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  28.02.13	
  
	
  
EVALUACIÓN	
  1	
  
 
Instrucciones: 
En las preguntas 1 a 17, 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). 
	
  
PREGUNTAS	
  
	
  
1.-­‐	
  Cuál	
  de	
  los	
  siguientes	
  sistemas	
  tiene	
  mayor	
  rendimiento	
  propulsivo:	
  
a) Un	
  tren	
  propulsado	
  por	
  un	
  motor	
  eléctrico	
  que	
  mueve	
  las	
  ruedas.	
  
b) Un	
  tren	
  propulsado	
  por	
  el	
  chorro	
  de	
  un	
  aerorreactor.	
  
c) Un	
  tren	
  propulsado	
  por	
  un	
  motor	
  diésel	
  que	
  mueve	
  una	
  hélice	
  propulsora	
  
(la	
  de	
  los	
  aviones).	
  
d) Los	
  tres	
  sistemas	
  tienen	
  rendimientos	
  propulsivos	
  parecidos.	
  
	
  
2.-­‐	
  Que	
  condición	
  es	
  necesaria	
  y	
  suficiente	
  para	
  que	
  el	
  rendimiento	
  propulsivo	
  de	
  
un	
  aerorreactor	
  propulsando	
  un	
  avión	
  sea	
  la	
  unidad	
  
a) Que	
  la	
  velocidad	
  del	
  chorro	
  sea	
  menor	
  que	
  la	
  del	
  avión.	
  
b) Que	
  la	
  velocidad	
  del	
  chorro	
  sea	
  igual	
  que	
  la	
  del	
  avión.	
  
c) Que	
  la	
  velocidad	
  del	
  chorro	
  sea	
  mayor	
  que	
  la	
  del	
  avión.	
  
d) Nunca	
  se	
  puede	
  obtener	
  un	
  rendimiento	
  propulsivo	
  igual	
  a	
  la	
  unidad.	
  
	
  
3.-­‐	
  Los	
  aerorreactores	
  son	
  sistemas	
  que	
  se	
  caracterizan	
  por	
  
a) La	
  potencia	
  que	
  producen	
  
b) Lo	
  silencioso	
  que	
  son	
  	
  
c) Lo	
  mucho	
  que	
  pesan	
  
d) El	
  empuje	
  que	
  producen	
  
	
  
4.-­‐	
   Cuál	
   de	
   los	
   siguientes	
   elementos	
   es	
   prescindible	
   a	
   la	
   hora	
   de	
   construir	
   un	
  
aerorreactor	
  con	
  capacidad	
  de	
  despegue	
  
a) El	
  compresor	
  
b) La	
  cámara	
  de	
  combustión	
  
c) La	
  turbina	
  	
  
d) La	
  tobera	
  de	
  salida	
  
	
  
5.-­‐	
  Se	
  usan	
  los	
  aerorreactores	
  en	
  aviación	
  por:	
  
a) El	
  bajo	
  consumo	
  específico	
  
b) El	
  empuje	
  tan	
  grande	
  que	
  dan	
  
c) La	
  poca	
  contaminación	
  que	
  producen	
  
d) Por	
  lo	
  poco	
  que	
  pesan	
  en	
  relación	
  al	
  empuje	
  que	
  producen.	
  
Diego Esquinazi
	
   2	
  
	
  
6.-­‐	
  Si	
  el	
  consumo	
  específico	
  del	
  turborreactor	
  A,	
  a	
  una	
  velocidad	
  de	
  250	
  m/s,	
  es	
  15	
  
g/kN/s	
  y	
  el	
  del	
  turborrector	
  B,	
  a	
  una	
  velocidad	
  de	
  200	
  m/s,	
  es	
  14	
  g/kN/s.	
  Se	
  puede	
  
decir,	
  si	
  los	
  dos	
  usan	
  el	
  mismo	
  combustible,	
  que	
  	
  
a) El	
  turborrector	
  A	
  tiene	
  un	
  rendimiento	
  motopropulsivo	
  mejor	
  que	
  el	
  del	
  B	
  	
  
b) El	
  turborrector	
  B	
  tiene	
  un	
  rendimiento	
  motopropulsivo	
  mejor	
  que	
  el	
  del	
  A	
  
c) Los	
  dos	
  tienen	
  el	
  mismo	
  rendimiento	
  motopropulsivo	
  
d) El	
  rendimiento	
  propulsivo	
  del	
  B	
  es	
  peor	
  que	
  el	
  del	
  A	
  	
  
	
  
7.-­‐	
  El	
  rendimiento	
  adiabático	
  es	
  mayor	
  que	
  el	
  rendimiento	
  politrópico	
  
a) En	
  compresores,	
  siempre	
  	
  
b) Solo	
  en	
  compresores	
  centrífugos	
  	
  
c) En	
  turbinas,	
  siempre	
  	
  
d) Solo	
  en	
  turbinas	
  axiales	
  	
  
	
  
8.-­‐	
   Funcionando	
   a	
   altura	
   cero	
   y	
   atmósfera	
   ISA,	
   la	
   temperatura	
   a	
   la	
   salida	
   de	
   un	
  
compresor	
  moderno	
  utilizado	
  en	
  la	
  fabricación	
  de	
  motores	
  de	
  avión,	
  cuya	
  relación	
  
de	
  compresión	
  es	
  25:1	
  será	
  
a) Aproximadamente	
  de	
  360	
  K	
  
b) Aproximadamente	
  de	
  540	
  K	
  
c) Aproximadamente	
  de	
  650	
  K	
  
d) Aproximadamente	
  de	
  780	
  K	
  
	
  
9.-­‐	
   La	
   temperatura	
   fin	
   de	
   combustión	
   de	
   los	
   motores	
   de	
   reacción	
   utilizados	
   en	
  
turborreactores	
  es	
  más	
  baja	
  que	
  la	
  temperatura	
  fin	
  de	
  combustión	
  de	
  los	
  motores	
  
alternativos	
  de	
  los	
  automóviles	
  porque	
  
a) Los	
   motores	
   de	
   reacción	
   tienen	
   compresores	
   muy	
   grandes	
   delante	
   de	
   la	
  
cámara	
  de	
  combustión.	
  
b) El	
  funcionamiento	
  de	
  los	
  motores	
  de	
  reacción	
  es	
  continuo.	
  
c) Los	
  motores	
  de	
  reacción	
  no	
  van	
  refrigerados	
  y	
  los	
  motores	
  alternativos	
  de	
  
los	
  automóviles	
  sí.	
  
d) El	
  mantenimiento	
  es	
  más	
  difícil.	
  
	
  
10.-­‐	
   Para	
   un	
   típico	
   avión	
   de	
   transporte,	
   a	
   medida	
   que	
   el	
   vuelo	
   de	
   crucero	
  
transcurre,	
  el	
  peso	
  del	
  avión	
  va	
  bajando;	
  si	
  se	
  quiere	
  mantener	
  altura	
  y	
  velocidad	
  
constantes,	
  la	
  relación	
  Empuje/Peso	
  debe	
  ir	
  	
  
a) Aumentando.	
  
b) Disminuyendo	
  
c) Permanecer	
  constante	
  
d) No	
  se	
  sabe	
  
	
  	
  
11.-­‐	
  A	
  medida	
  que	
  un	
  vuelo	
   transcurre	
  el	
  peso	
  del	
  avión	
  va	
  bajando;	
  si	
  se	
  quiere	
  
mantener	
  altura	
  y	
  Mach	
  de	
  vuelo	
  constantes,	
  se	
  puede	
  decir	
  para	
  cualquier	
  tipo	
  de	
  
polar	
  y	
  vuelo	
  de	
  crucero	
  que	
  la	
  relación	
  Empuje/Peso	
  debe	
  ir	
  	
  
a) Aumentando.	
  
b) Disminuyendo.	
  
c) Permanecer	
  constante.	
  
d) No	
  se	
  sabe	
  depende	
  de	
  la	
  polar	
  parabólica	
  del	
  avión.	
  
	
  
Diego Esquinazi
Diego Esquinazi
Diego Esquinazi
Diego Esquinazi
	
   3	
  
12.-­‐	
   Un	
   compresor	
   axial	
   de	
   tres	
   etapas	
   gira	
   a	
   3250	
   rpm	
   y	
   comprime	
   5	
   kg/s	
   de	
   aire	
   en	
  
condiciones	
   	
   normales	
   de	
   presión	
   y	
   temperatura	
   (T0	
   =	
   2889	
   K	
   y	
   p0	
   =	
   101325	
   Pa).	
   Si	
  
presenta	
  un	
  rendimiento	
  adiabático	
  de	
  0.91,	
  ¿cuánto	
  vale	
  el	
  rendimiento	
  politrópico?	
  
a) 0,90.	
  
b) 0,91.	
  
c) 0,92.	
  	
  
d) 0,93	
  
	
  
13.-­‐	
   Suponiendo	
   constante	
   CD	
   y	
   CL,	
   el	
   empuje/peso	
   necesario	
   para	
   que	
   un	
   avión	
  
típico	
  de	
  transporte	
  subsónico	
  realice	
  un	
  vuelo	
  de	
  crucero	
  (rectilíneo,	
  uniforme	
  y	
  a	
  
velocidad	
  constante):	
  
a) Crece	
  con	
  la	
  altura.	
  
b) Decrece	
  con	
  la	
  altura.	
  
c) Decrece	
  con	
  la	
  velocidad	
  de	
  vuelo	
  
d) Es	
  independiente	
  de	
  la	
  altura.	
  
	
  
14.-­‐	
   En	
   un	
   avión	
   con	
   polar	
   parabólica,	
   CD	
   =	
  K1CL2+CD0,	
   qué	
   se	
   sabe	
   del	
   mínimo	
  
empuje/peso	
  necesario	
  para	
  volar	
  a	
  una	
  altitud	
  P0	
  y	
  Mach	
  de	
  Vuelo,	
  M0.	
  
a) Que	
  crece	
  con	
  el	
  M0	
  
b) Que	
  vale	
   	
  
c) Que	
  va	
  como	
  P0M02	
  
d) Que	
  vale	
   	
  
	
  
15.-­‐	
  Exceso	
  de	
  potencia	
  específica	
  nula	
  de	
  una	
  aeronave	
  significa:	
  
a) Su	
  nivel	
  de	
  energía	
  está	
  subiendo	
  
b) El	
  empuje	
  es	
  igual	
  a	
  la	
  resistencia	
  
c) Que	
  puede	
  subir	
  su	
  altura	
  de	
  vuelo	
  y	
  velocidad	
  de	
  vuelo	
  
simultáneamente	
  
d) Que	
  no	
  dispone	
  de	
  combustible	
  
	
  
16.-­‐	
  Para	
  un	
  despegue	
  dado,	
  un	
  avión	
  necesita	
  un	
  T/W	
  de	
  0,25.	
  Si	
  se	
  mantuviera	
  la	
  
eficiencia	
  aerodinámica,	
  el	
  T/W	
  necesario	
  para	
  realizerel	
  despegue	
  en	
  un	
  
aeropuerto	
  a	
  mayor	
  altitud	
  presión	
  sería	
  
a) Mayor	
  que	
  0,25	
  
b) Menor	
  que	
  0,25	
  
c) Igual	
  a	
  0,25	
  
d) Depende	
  de	
  la	
  temperatura	
  ambiente	
  	
  
	
  
 
	
  
	
  
	
  
	
   	
  
1 02 DK C
1 02 DK C
Diego Esquinazi
	
   4	
  
	
  
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 γ = 1,4 y R = 287,074 
J/kg/K. 
	
  
EJERCICIOS	
  
	
  
	
  
21.-­‐	
   Si	
   el	
   impulso	
   específico	
  de	
  un	
   aerorreactor	
   en	
   vuelo	
   es	
  800	
  m/s,	
   calcular	
   el	
  
rendimiento	
  propulsivo,	
  a	
  una	
  velocidad	
  de	
  vuelo	
  de	
  250	
  m/s.	
  	
  	
  	
  0,385	
  
	
  
22.-­‐	
  Si	
  el	
  coeficiente	
  de	
  sustentación,	
  CL,	
  de	
  un	
  gran	
  avión	
  de	
  500	
  ton	
  en	
  despegue,	
  
no	
  puede	
  exceder	
  de	
  1,6	
  y	
  la	
  velocidad	
  de	
  despegue	
  (esto	
  es	
  cuando	
  la	
  sustentación	
  
es	
   justo	
   el	
   peso	
   del	
   avión)	
   no	
   debe	
   exceder	
   90	
   m/s	
   (177	
   knots),	
   encontrar	
   la	
  
superficie	
   alar,	
   en,	
   m2,	
   necesaria,	
   suponiendo	
   las	
   condiciones	
   estándar	
   (ISA)	
   al	
  
nivel	
  del	
  mar.	
  	
  	
  	
  	
  740,79	
  m2	
  
	
  
23.-­‐	
   Un	
   consumo	
   específico,	
   CE,	
   de	
   1	
   lb/lb/h	
   es	
   equivalente	
   a	
   1	
   kg/kg/h	
   y	
   a	
  
0,0283x10-­‐3	
  kg/s/N.	
  Estimar	
  el	
  radio	
  de	
  acción,	
  en	
  km,	
  de	
  un	
  avión	
  si	
  en	
  crucero	
  
L/D	
  =	
  20;	
  CE	
  =	
  0,57	
  lb/lb/h,	
  la	
  masa	
  inicial	
  al	
  comenzar	
  es	
  612,9	
  ton	
  y	
  la	
  masa	
  al	
  
finalizar	
  es	
  399,5	
  ton.	
  Como	
  simplificación	
  suponga	
  que	
  durante	
  todo	
  el	
  crucero	
  la	
  
velocidad	
  es	
  constante	
  y	
  se	
  corresponde	
  con	
  M0	
  =	
  0,85	
  y	
  31000	
  ft	
  (P0	
  =	
  28,7	
  kPa;	
  T0	
  
=	
  226,73	
  K).	
  	
  	
  	
  13871,5	
  km	
  
	
  
24.-­‐	
  El	
   crucero	
  para	
  un	
   avión	
   tetramotor	
   comienza	
   a	
  31000	
   ft	
   y	
  debería	
   llegar	
   a	
  
esta	
  altitud	
  con	
  un	
  empuje	
  suficiente	
  para	
  que	
  le	
  fuera	
  posible	
  tener	
  una	
  velocidad	
  
ascensional	
  de	
  300	
   ft/m	
  (1,5	
  m/s)	
   con	
  un	
  número	
  de	
  Mach	
  de	
  0,85.	
  Suponiendo	
  
que	
  la	
  relación	
  L/D	
  es	
  20	
  y	
  que	
  la	
  masa	
  al	
  inicio	
  del	
  crucero	
  es	
  612,9	
  ton,	
  hallar	
  el	
  
empuje,	
  en	
  kN,	
  de	
  cada	
  motor	
  para	
  obtener	
  esta	
  velocidad	
  de	
  subida.	
  	
  	
  83,86	
  kN	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
Diego Esquinazi
Diego Esquinazi