¿Por qué los motores a reacción son cilíndricos, en lugar de poligonales?

Un motor a reacción es principalmente una colección de piezas giratorias. Todo lo que gira sobre un punto fijo, con una longitud fija, formará un círculo. Las palas del compresor y la turbina que giran alrededor de los ejes dan como resultado discos circulares cuando se ven en el eje.

Arriba: un corte AE-06–700: una colección de cuchillas giratorias en formación, que dan como resultado etapas de discos de cuchillas.

A menos que rediseñe por completo la turbina de gas para tener un compresor y una turbina de sección cuadrada o poligonal muy interesantes, se circularán en sección transversal axial. En teoría, podría usar un compresor de raíces como un compresor de turbina de gas, con una carcasa aproximadamente rectangular, pero generalmente son menos eficientes que los compresores axiales o centrífugos, y requerirían algún tipo de engranaje para alimentar 2 ejes. Todo esto agrega peso para una menor eficiencia, por lo que no será bueno.

Los motores a reacción tienen aspas de ventilador (así como aspas de compresor) que giran en su interior. Se utilizan para acelerar y comprimir el flujo de aire. Si los hiciera poligonales, las aspas del ventilador solo podrían ser tan largas como la línea más corta entre el punto medio de un borde del polígono y el centro de dicho polígono. Esto deja bastante espacio en la intersección de los bordes (en diagonal), donde el aire podría moverse libremente dentro del motor sin ser comprimido. Como resultado, tendrías:

  • Un flujo menos homogéneo dentro del motor.
  • Una caída en la eficiencia de todo el proceso de compresión.
  • Un empuje más pequeño para la misma área de sección transversal del motor.
  • Una mayor resistencia para el mismo empuje (el motor debe ser más grande)
  • Un motor más pesado para el mismo empuje.

Dado que Aerospace se trata de estructuras ligeras y eficientes, esto es realmente algo que desea evitar.

Además, las esquinas en general tienden a generar algunas concentraciones de estrés bastante desagradables. Si bien las tomas del motor no están sujetas a cargas pesadas, una concentración de tensión aún causaría que la estructura sea más pesada.

Un motor a reacción es simplemente un compresor conectado a un ventilador con algo de combustible agregado en el medio. Son realmente muy simples en comparación con el motor de un automóvil.

Si no fuera redondo, los ventiladores no girarían o perderían aire alrededor de sus bordes.

Bueno, los ventiladores y las hélices tienden a ser circulares, por lo que lógicamente, sus cajas son cilíndricas. Los círculos son el único objeto que tiene la misma distancia desde su centro (la definición de un círculo), por lo que reducen los bloqueos y la fricción y son la forma más eficiente para las aspas del ventilador.