AD.01.03.01 - Int. Aeronáutica

Introducción a la aeronáutica

Conceptos básicos de propulsión

AD.01.03.01 - Conceptos básicos de propulsión

Conceptos básicos de propulsión

ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN

2.- FUNDAMENTOS TERMODINÁMICOS

3.- MOTORES ALTERNATIVOS

4.- MOTORES DE TURBINAS DE GAS

5.- SISTEMAS DE PROPULSIÓN AVANZADA

6.- COMBUSTIBLES AERONÁUTICOS

7.- RESUMEN COMPARATIVO DE MOTORES

8.- CONCLUSIONES

Identificar y clasificar los tipos de sistemas de propulsión utilizados en aeronaves, reconociendo sus principios de funcionamiento y aplicaciones para seleccionar soluciones adecuadas en procesps de manufactura

Usa esta cara de la tarjeta para dar más información sobre un tema. Focalízate en un concepto. Haz que el aprendizaje y la comunicación sean más eficientes.

Título

Escribe aquí una descripción breve

Objetivo

Introducción

La propulsión es el mecanismo que permite el movimiento de las aeronaves. Existen diversos sistemas que varían según el tipo de aeronave y su misión, desde motores de pistón hasta turbinas y propulsores eléctricos.

Principio fundamental de la propulsión

Clasificación principal

Fundamentos termodinámicos

Motores de Turbina Ciclo Brayton

Motores de Pistón Ciclo Otto

Motores Alternativos

Motores de Pistón

Características

Usos

Combustible

Codificación de Motores de Pistón

Tipos de Motores de Pistón

Motores Alternativos

Hélices

Función

La hélice funciona como un ala giratoria que mueve una gran masa de aire hacia atrás para generar empuje hacia adelante.

Tipos según el paso

Motores de Turbina de Gas

Motores a Reacción (Turbina)

Principio

Historia

Combustible

Motores de Turbina de Gas

El Turborreactor (Turbojet)

Es el más antiguo y simple de los motores de reacción.

Proceso

Características

Componentes

Mejoras

Ejemplos

Motores de Turbina de Gas

El Turbohélice (Turboprop)

Es la transición entre el motor alternativo y el de reacción.

Funcionamiento

Empuje

Ventajas

Ejemplos

Motores de Turbina de Gas

El Turboeje (Turboshaft)

Similar a una turbohélice, pero en lugar de mover una hélice, entrega su potencia a través de un eje.

Aplicación

Ventajas

Ejemplos

Motores de Turbina de Gas

El Turboventilador (Turbofan)

Es el motor más común en la aviación comercial moderna. Es un turborreactor de doble flujo.

Funcionamiento

Empuje

Indice de derivación

Motores de Turbina de Gas

Evolución del Turboventilador (Propfan)

También conocido como turbofán de ultra alto indice de derivación (UHB).

Objetivo

Características

Ventajas

Motores Hipersonicos

Estatorreactores

Son motorees a reacción sin partes móviles (compresor o turbina). La compresión del aire se logra por la alta velocidad y la geometría de la entrada de aire.

Tipos

El avión experimental NASA X-43 usa un motor scramjet.

Tabla comparativa

Resumen de motores

Turbojet

Turboshaft

Turbofan

Turboprop

Ramjet/Scramjet

(Dingemans, 2025)

Otros tipos de propulsión

El Motor Cohete (Rocket Engine)

A diferencia de los motores a reacción que usan el oxígeno del aire, los cohetes llevan a su propio oxidante junto con el combustible (propelente)

Componentes:

Cámara de combustión y tobera

Tipos de propelente:

Sólido Líquido Híbrido

Ejemplos:

Motor F-1 (cohete Saturno V), Merlin (Falcon 9), Raptor (Starship)

Otros tipos de propulsión

Propulsión Eléctrica

La tendencia actual es el desarrollo de aeronaves eléctricas para reducir emisiones y ruido.

Caractéristicas:

Motores eléctricos alimentados por baterias

Ejemplos:

Pipistrel Velis Electro Lilium Jet Eviation Alice

Otros tipos de propulsión

Propulsión Humana

Se utiliza en aeronaves muy ligeras, de baja velocidad y con alas de gran envergadura, impulsadas por la fuerza de un piloto meidante pedales.

Hitos históricos:

Gossamer Condor y Albatross MIT Daedalus Aerovelo Atlas

Otros tipos de propulsión

Pulsorreactor (Pulsejet):

Motor simple de combustión intemitente. Usado en la bomba V-1.

Propulsión Nuclear:

Experimental, como en el Convair NB-36H

Usada en aeronaves experimentales como el Solar impulse y en velas solares espaciales como IKAROS.

Propulsión Solar:

Motores de muy bajo empuje pero altisima eficiencia para misiones espaciales de larga duración, como la sonda Deep Space 1.

Propulsión Iónica:

Combustible

Combustible de aviación

Consideraciones ambientales

El futuro: CFM RISE

Seguridad y Certificación de Motores

Los motores se someten a pruebas extramadmente rigurosas para garantizar su seguridad.

Prueba Fan Blade Off (FBO)

Se provoca intencionadamente el desprendimiento de un álabe del fan a máxima potencia para asegurar que el motor pueda contener los fragmentos y apagarse de forma segura

Conclusión

La elección del sistema de propulsión adecuado es crucial para el rendimiento y eficiencia de las aeronaves, ya que cada tipo de motor ofrece ventajas especificas según las necesidades operativas y misiones particulares.

Referencias

• Federal Aviation Administration. (2023). Aviation maintenance technician handbook – Powerplant (FAA-H-8083-32B). U.S. Department of Transportation. https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/amt_powerplant_handbook.pdf
• Dingemans, J. (2024, 21 abril). How Does a Jet Engine Work? Understanding the 6 Main Types. Pilots Who Ask Why ‣ Mastering Aviation Together - One Question at a Time. https://pilotswhoaskwhy.com/2024/04/21/how-does-a-jet-engine-work-understanding-the-6-main-types/
• dknric. (2009, 24 enero). Wide body, Blade-Out Jet Engine test [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=5-8_Gnbp2JA

Creación de contenido

Revisión de contenido

Diseño instruccional

Diseño gráfico y multimedia

• German Campopiano
• Hugo Enrique Vega Jaimes

• Daniel Arteaga Silva

• Evelyn Cabrera Quiroz

• Christian Cárdenas Jaramillo

¡Gracias!

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Tubohélice (Turboprop)

Gasolina de Aviación (AvGas):

• Para motores de pistón.
• Contiene plomo.
• Punto de ignción > -43 °C

Queroseno de Aviación (Jet A / Jet A-1):

• Para motores de turbina.
• Sin plomo.
• Punto de ignción > 38 °C

El concepto se remonta a la Eolípila de Herón de Alejandria, pero el primero motor a reacción funcional fue el Power Jets W.1 de Fran Whittle

Eolipila. https://es.wikipedia.org/wiki/Eolípila

National Air and Space Museum (Smithsonian). Whittle W.1X Engine (2025)

MIT Daedalus

Record de distancia

Afterburner (Postquemador):

Una segunda cámara de combustión que inyecta combustible en los gases de escape para un empuje adicional. Es muy ineficiente y se usa principalmente en aeronaves militares.

Empuje Vectorial:

Toberas moviles que permiten orientar el empuje para lograr maniobras ágiles y capacidades de despegue vertical (VTOL) o corto (STOL)

Cohete de propelente híbrido

Carga de Ignición

Tanque oxidante

Tobera

Valvula

Combustible

Inyector

Universidad de Waikato (2011) Hybrid Rocket Engine. https://www.sciencelearn.org.nz/resources/393-types-of-chemical-rocket-engines

Propulsión Solar

Ramjet

Combustión subsónica. Opera entre Mach 3 y 6

Scramjet

Combustión supersónica. Puede operar hasta Mach 24

Tuborreactor (Turbojet)

Eviation Alice

Avión de pasajeros regional totalmente eléctrico.

INDICE

1.- INTRODUCCIÓN2.- CLASIFICACIÓN 3.- MAS LIGEROS QUE EL AIRE 4.- MAS PESADOS QUE EL AIRE 5.- ALA FIJA 6.- ALA ROTATIVA 7.- CLASIFIACIÓN DE AERONAVES EN MÉXICO 8.- CONCLUSIÓN 9.- REFERENCIAS

Ciclo Otto

Ciclo termodinámico de cuatro tiempos que describe el funcionamiento de los motores de combustión interna

1er. Tiempo Admisión

2do. Tiempo Compresión

4to. Tiempo Escape

3er. Tiempo Combustión Expansión

Pipistrel Velis Electro

Primer avión totalmente eléctrico certificado.

Ventajas del Turbohélice

• Alta eficiencia en consumo de combustible a altitudes bajas/medias y a bajas velocidades.
• Excelente rendimiento en pistas cortas.
• Generan menos ruido que los reactores puros.

Desventajas del Turbohélice

• No son eficientes a altas velocidades (más de 830 km/h)

Gossamer Condor y Albatross

Ganadores del premio Kremer

ATR 42/72

Tupolev Tu-95MS

Caracteristicas

• Utilizan pistones para generar y se basan en el Ciclo Otto.
• Son más simples y de menor costo inicial que los de turbina.
• Su eficiencia es baja a altitudes elevadas

Video corto que muestra qué sucede cuando fijan una pequeña carga explosiva a una de las palas para simular lo que pasaría si una de ellas se desprendiera por fatiga o fracturas no detectadas por los equipos de mantenimiento. El motor aprueba la prueba cuando logra contener exitosamente el daño. (dknric, 2009)

UH-60 Black Hawk

Robinson R66

Gloster E.28/39

Messerschmitt Me 262

Primer avión de combate de reacción en el mundo.

Primer avión a reacción britanico

De Paso variable

De Paso fijo

Permite ajustar el ángulo de la pal para una mayor eficiencia en diferentes fases del vuelo.

Simple y ligero

Programa RISE (Revolutionary Innovation for Sustainable Engines)

Busca desarrollar un motor de arquitectura abierta (propfan) que sea ma de un 20% más eficiente que los motores actuales.

Objetivo:

Reducir drásticamente el consumo de combustible y las emisiones, con capacidad para operar con 100% SAF hidrógeno.

Tuboventilador (Turbofan)

Estatorreactor (Ramjet)

Lilium Jet

Aeronave eVTOL (despegue y aterrizaje vertical eléctrico)

Pulsorreactor (Pulsejet):

Codificación de Motores de Pistón

Cilindros Opuestos

Inyección de combustible (injected)

Turboalimentado (Turbo)

Con Caja reductora (Gerared)

Ejemplo: Lycoming IO-360 es un motor de cilindros opuestos, con inyección de combustible y 360 pulgadas de cilindrada.

Es necesario hacer coincidir la aeronave con el motor más adecuado para su rango de altitudes y velocidades de operación

Usos

• Aviones ligeros
• Aviones de entrenamiento
• Aviones deportivos
• Aviones historicos

Combustible

Usan Gasolina de Aviación (AvGas). Este combustible contiene plomo para mejorar su rendimiento.

La aviación emite una parte de las emisiones globales de CO2. Esto ha llevado a movimiento como el Flight Shame que busca generar verguenza o reparo a volar por su impacto ambiental, en especial en aviones privados.

Soluciones:

• Desarrollo de motores más eficientes
• Uso de Combustible de Aviación Sostenible (SAF)

Protestas de activistas climaticos contra jet privados en Geneva, Suiza. (2023) Photograph: Thomas Wolf/Stay Grounded/Reuters

Cohete de propelente sólido

Carga de ignición

Sello

Tobera

Carcasa

Grano

Universidad de Waikato (2011) Solid Rocket Engine. https://www.sciencelearn.org.nz/resources/393-types-of-chemical-rocket-engines

Compresor

Eje

Turbina

Camara de Combustión

Tobera

Tuboeje (Turboshaft)

Los motores de avión se dividen en dos grandes familias basadas en sus ciclos termodinámicos

Motores de pistón: Basados en el Ciclo Otto

Motores de turbina: Basados en el Ciclo Brayton

Indice de Derivación (Bypass Ratio)

Es la razón entre el flujo de aire secundario y el primario.

Alto indice de derivación (High-bypass) Tipico de aviones comerciales (Boeing 747, Airbus A320). Son más eficientes y silenciosos.

Bajo indice de derivación (Low-bypass) Tipico de aviones de combate. Priorizan la alta velocidad sobre la eficiencia.

Existen diversas configuraciones según la disposición de los cilindros

Motor en Línea (y en linea invertido)

Motor en "V"

Motor Radial o Estrella

Motor de Cilindros Opuestos

Ciclo Brayton

Ciclo termodinámico que describe el funcionamiento de los motores de turbina de gas.

Aerovelo Atlas

Ganador del premio Sikorsky para helicópteros de propulsión humana

Cohete de propelente líquido

Combustible

Oxidante

Tobera

Bombas

Cuello

Cámara de Combustión

Salida

Universidad de Waikato (2011) Liquid Rocket Engine. https://www.sciencelearn.org.nz/resources/393-types-of-chemical-rocket-engines

Propulsión Nuclear

https://nara.getarchive.net/media/an-air-to-air-left-side-view-of-the-xnb-36h-bomber-aircraft-and-a-b-29-superfortress-41e543

Propulsión Iónica