INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD TICOMÁN

INGENIERÍA EN AERONÁUTICA

SISTEMAS PROPULSIVOS

MOTOR TURBO EJE HONEYWELL LTS101

PROFESOR: CRUZ ADOLFO OSORIO

MUÑOZ MARTINEZ NOEMI

TURNO: MATUTINO

GRUPO: 4AM2

FECHA: 11 DE DICIEMBRE DEL 2015

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INDICE

I. INTRODUCCION 3

II. HONEYWELL- LYCOMING LTS101  5

III. DESARROLLO DE LA PRACTICA 9

IV. CALCULOS Y RESULTADOS 15

V. OBSERVACIONES 30

VI. CONCLUSIONES 31

VII. BIBLIOGRAFIA 34

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INTRODUCCIÓN

El presente trabajo de investigación se refiere al tema de los motores de turboeje

en específico al Motor Honeywell LTS101 en donde se trataran algunas de sus

características más importantes, sus antecedentes, aplicaciones y su análisis

termodinámico.

Para una mejor comprensión sobre dicho motor se debe comprender el

funcionamiento de un motor turboeje el cual es un motor de turbina de gas que

entrega su potencia a través de un eje para operar a algo que no sea una hélice.

La toma de fuerza puede acoplarse directamente a la turbina del motor, o el eje

puede estar arrastrado por su propia turbina (turbina libre) localizada en la

corriente de gases de escape. La turbina libre gira independientemente. Este

principio es el que se usa ampliamente en los motores turboejes que se fabrican

actualmente. Normalmente, el motor turboeje se usa para propulsar helicópteros

porque operan más rentablemente a las r.p.m. requeridas. Las ruedas de turbina

en un motor turboeje proporcionan potencia para el compresor del motor y para el

sistema de rotor principal a través de un eje de extracción de potencia. El

compresor de los motores turboejes puede consistir en un compresor axial, un

compresor centrífugo, o una combinación de ambos. El número de escalones del

compresor dependerá de la cantidad de aire y elevación de presión requeridas

para cada motor en particular. Como en todos los motores de turbina de gas, la

combustión es continua

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Un encendedor se usa solo durante la puesta en marcha del motor para prender la mezcla aire - combustible. Una vez que la mezcla aire combustible ha prendido, esta continuará ardiendo tanto tiempo como esté presente. Si hubiese una interrupción de combustible, aire, o ambos, la combustión cesaría. A esto se le conoce como apagado de llama (flame – out), y es necesario volver a encender el motor. Algunos helicópteros están equipados con un sistema de auto – encendido en vuelo, que automáticamente activa los encendedores para comenzar la combustión si ocurriese un apagado de llama. 

El turboeje puede funcionar en todo tipo de climas y localizaciones geográficas, y además funcionar con casi cualquier líquido que fluya por un tubo o manguera y que arda con el aire como comburente. Para un óptimo funcionamiento, los combustibles recomendados para este motor son:

Gasóleo. Gasolina sin plomo. Keroseno. Jp4, en aquel momento era el combustible usado en aviación, tanto militar

como civil, hoy en día en aviación se usa JET-A1 y los militares JP8. La gasolina con plomo sólo podía usarse en casos de emergencia.

Estos motores son utilizados principalmente en helicópteros y en unidades de energía auxiliar. El turboeje es muy similar al turbohélice, con una diferencia clave: en el turbohélice la hélice es soportada directamente por el motor, y el motor está atornillado a la estructura de la aeronave; en un turboeje el motor no tiene que ofrecer un soporte físico directo a los rotores del helicóptero, ya que el rotor está conectado a una transmisión fijada a la estructura y el turboeje simplemente transmite la potencia mediante un eje de transmisión. Algunos ven esta distinción poco relevante, de hecho, en algunos casos las compañías fabricantes de motores producen turbohélices y turboejes basados en el mismo diseño. 

HONEYWELL- LYCOMING LTS101 

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El Lycoming (ahora Honeywell) LTS101 es un turboeje familia de motores que van desde 650 hasta 850 caballos de fuerza del eje, que se utiliza en un número de helicópteros populares, y, en su LTP101 turbohélice, aviones ligeros.  El motor fue diseñado originalmente en el Lycoming División Turbine Engine en Stratford, Connecticut, pero ahora es producido por Honeywell Aerospace.

El Honeywell familia LTS101 de motores de propulsión turboeje es la elección perfecta para los operadores que buscan mejorar el rendimiento, la fiabilidad y la eficiencia operativa de helicópteros.

Todos los modelos de la LTS101 ofrecen la potencia alta que necesita para levantar más peso a mayores altitudes. Son más eficientes en combustible, entregando ahorros específicos de 10 por ciento.

VARIANTES:

LTS101-600A-2 LTS101-600A-3 LTS101-600A-3A LTS101-650B-1 LTS101-650B-1A LTS101-650C-2 LTS101-650C-3 LTS101-650C-3A LTS101-700D-2 LTS101-750B-1 LTS101-750B-2 LTS101-750C-1 LTS101-850B-2

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ESPECIFICACIONES (LST101-650C-3 / 3A)

Características generales:

Tipo: turboeje Longitud: 31 in (78 cm) Diámetro: 23 in (58 cm) Peso en seco: 241 libras (109 kg)

Componentes

Compresor: compresor axial de baja presión 1 etapa 1 etapa de alta presión del compresor centrífugo

Cámaras de combustión: Anular Turbina: 1 etapa de la turbina de alta presión, 1 etapa de la turbina de baja presión

Performance

Salida máxima de potencia: 675 shp (503 kW) Overall pressure ratio: 8.4:1 Consumo específico de combustible: £ 0,57 / lb-hr Relación potencia a peso: 2.8: 1 hp / lb

ANTECEDENTES

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Lycoming es un importante fabricante estadounidense de motores de aviación. Con sede en Williamsport, Pennsylvania, Lycoming produce motores de cuatro, seis y ocho cilindros refrigerados por aire disponibles, incluyendo los únicos motores de pistón de acrobacia y helicópteros certificados por la FAA en el mercado. La compañía ha construido más de 325.000 motores y es una de las principales potencias de la flota de la aviación.

En la década de 1930, Lycoming hizo varios intentos para desarrollar motores de aviones de alta potencia con éxito.

En 1939 la empresa de fabricación de motores se convirtió en "AVCO Lycoming" arriendan la propiedad del gobierno Stratford Ejército planta de motores en Stratford, Connecticut y producidos Wright radiales bajo licencia. Después de la guerra, esta planta fue convertida para producir el T53 turboeje motor, uno de sus diseños más exitosos.

El Lycoming T53  es el primer motor turboeje fabricado en los años 1950 y usado en helicópteros, y aviones en forma de turbohélice. Fue diseñado por un equipo lidereado por Anselm Franz, el que fuera el jefe de diseño del famoso Junkers Jumo 004 durante la Segunda Guerra Mundial.

El motor LTS101 fue diseñado con el principio de el motor T53, su primer vuelo fue en el año 1960. Desde que fue certificada en el año 1975, más de 2.000 motores han sido entregados.

26 de junio 1974: Primer vuelo del prototipo del AS350 Ecureuil / Astar  Inicialmente diseñado como el sucesor Alouette III, el primer helicóptero de la empresa destinado para el mercado civil. El Astar fue la versión que se vende en América del Norte alimenta con una turbina de Lycoming LST101

APLICACIONES

Bell 222A, B y UT

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Bell 222 es un twin-engined light motor de helicoptero construido por   Bell Helicopter. A finales de 1960, Bell comenzó a diseñar una nueva turbina doble helicóptero ligero motor. Una maqueta del nuevo helicóptero fue exhibido en enero de 1974 en una convención de helicóptero.   Fue el helicóptero motor de doble turbina comercial desarrollado en el Estados Unidos. 

El diseño incluye dos palas del rotor principal de acero inoxidable-fibra de vidrio y el cubo del rotor con cojinetes elastoméricos, que son el lubricante libre.  Su cabina tiene un máximo de 10 personas, con 1-2 pilotos y 8-9 pasajeros.

El Bell 222 es propulsado por dos Lycoming / Honeywell LTS101-650 motores turboeje, valorado en 592 shp cada uno. 

Eurocopter AS350 AStarEl Eurocopter AS350 Écureuil (Squirrel) single-engine light helicopter originalmente diseñado y fabricado en Francia por Aérospatiale (ahora Airbus Helicopters). En América del Norte, el AS350 se comercializa como el AStar. El Ecureuil AS355 2 es una variante de dos motores, que se comercializa en América del Norte como el TwinStar. El Eurocopter EC130 es un derivado de la estructura del avión AS350 y se considera que es parte de la familia de un solo motor Écureuil. 

A principios de la década de 1970, Aérospatiale inició un programa de desarrollo para reemplazar el envejecimiento Alouette II diseño. El resultado de este programa fue la AS350. El primer prototipo, propulsado por un Lycoming Lts101 turboeje realizó su primer vuelo el 27 de junio de 1974

HH-65A / B Dolphin

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El Eurocopter HH-65 Dolphin es un bimotor, rotor principal único, MEDEVAC -capaz de búsqueda y rescate(SAR) de helicóptero operado por the United States Coast Guard (USCG). Es una variante de la fabricación francesa Eurocopter AS365 Dauphin.

La versión SA366 G1 Dauphin fue seleccionado por la Guardia Costera de los Estados Unidos en 1979 como su nueva recuperación de corto alcance helicóptero de rescate (SRR) aire-mar, en sustitución del HH-52A Sea Guard Sikorsky.

El delfín fue fabricado por Aerospatiale Helicopter Corporation (más tarde American Eurocopter; ahora Airbus Helicopters, Inc.) en Grand Prairie, Texas. Textron Lycoming (ahora Honeywell) construyó LTS101-750B-2 motores turboeje para Dauphin. en Williamsport, Pennsylvania, y Rockwell Collins fabrica sistemas electrónicos del HH-65 en Cedar Rapids.

MBB / Kawasaki BK 117

The MBB/Kawasaki BK117 is a twin-engined medium utility–transport helicopter. It was a joint development between Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) of Germany and Kawasaki of Japan. MBB was later purchased byDaimler-Benz and eventually became a part of Eurocopter. The BK117 is popular for passenger and VIP-transport, seating from seven up to 10 people. It is also used for aerial crane and sling work, law enforcement, and military transport, and is exceptional as an air ambulance and search and rescue platform. Its successor, the EC 145, was developed from the BK117 C-1 version.

El MBB/Kawasaki BK117 es un twin-engined medium utility–transport helicopter. Fue un desarrollo conjunto entre Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) de Alemania y la Kawasaki de Japón. MBB más tarde fue adquirida por Daimler-Benz y con el tiempo se convirtió en una parte de Eurocopter. El BK117 es popular para los pasajeros y el transporte VIP, con capacidad de siete hasta 10

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personas. También se utiliza para el helicóptero grúa y el trabajo de la honda, aplicación de la ley, y de transporte militar, y es excepcional como una ambulancia aérea y búsqueda y rescate plataforma. Su sucesor, el EC 145, fue desarrollado por la C-1 versión BK117.

Air Tractor AT-302

El Tractor Aire AT-300 es una familia de aviones agrícolas que voló por primera vez en el Estados Unidos de septiembre de 1973  .Se otorgó la certificación a Air Tractor en noviembre del mismo año, y la producción en serie comenzó en 1976.Configuracion de ala baja monoplano taildragger , que llevan a una tolva química entre el motor de firewall y de la cabina. AT-302 - Versión turbohélice con motor Lycoming LTP101.

Piaggio P166

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El Piaggio P.166 es un twin-engine pusher-type desarrollado por la italiana  Piaggio Aero. El avión es conocido como Albatros en el servicio militar de Sudáfrica.

Voló por primera vez el 26 de noviembre de 1957.  El P.166 tenía una nueva unidad de fuselaje y la cola, pero retuvo el ala y motores de la P.136 . Varios fueron adquiridos para su uso como transporte de ejecutivos o como alimentador y aviones taxi. El P.166B mejorada era más poderoso y tenía un máximo de 10 asientos; un prototipo voló por primera vez el 27 de marzo 1962.

Una versión aún más, la P.166C 12 plazas, con una mejora del tren de aterrizaje, voló por primera vez el 02 de octubre 1964.

Una variante con motor turbohélice, la P.166D se desarrolló con Lycoming LTP-101 motores y voló por primera vez el 03 de julio 1976.

Concepto EcoJet coche construido bajo la dirección de General Motors y Jay Leno

El  EcoJet concept car es un auto diseñado para funcionar en biodiesel combustible, usando un Honeywell LTS101 turbina de gas en lugar de un motor alternativo. El motor se utiliza normalmente en helicópteros y ofrece 650 caballos de fuerza y 583 libras-pie de torque. Conduce a las ruedas traseras a través de una transmisión automática de cuatro velocidades adaptado de un Corvette C5. Una transmisión automática tuvo que ser utilizado, porque la turbina requiere una carga constante y operar un embrague con una caja de cambios manual causaría la

turbina a sobre velocidad.

Este prototipo fue el resultado de una colaboración entre Jay Leno y de General Motors, Honeywell, Alcoa y BASF. 

ANALISIS TERMODINAMICO

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Lycoming LTS101-600-2

Datos:

ṁa=5 Kgs

OPR=8.5Tmax=1000°C

V0=15 Kmh

Li=15:1λcc=0.25ΔPcc=3%Ƞmec=0.98ȠTPL=0.97Πcc=6Πca=1.416

Plano 2 Compresor AxialP2=Pentrada (Πca)

T2=Tentrada (Π ca)Ka−1KaȠc

P2=101.325(1.416)=143.53Pa

T2=288.15 (1.416)1.4−1

(1.4 )(0.94 )=320.32°K

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ISA@SL STD DAYPlano 0 = Plano 1T0=288.15°KP0=101.325Pa

V0=4.16 ms

Valores de las constantesKa=1.4Kg=1.33Cpa=1.005kJ/kgKCpg=1.148kJ/kgKRa=0.287kJ/kgKRg=0.284KJ/KgK

Plano 3 Compresor CentrífugoP3=Pentrada (Πcc)

T3=Tentrada (Π cc)Ka−1KaȠc

P3=143.53(6)=861.18Pa

T3=320.32 (6)1.4−1

(1.4 )(0.96 )=545.98°K

Plano 4 Cámara de Combustión

P4=Pentrada (1- ΔPcc)P4=861.18 (1- 0.03)=835.34PaT4=1000°C+273.15=1273.15°K

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Plano 5 Turbina gasógena

T5=Tentrada - C pa(T scompresor−T ecompresor)

C pg (Ƞmec)

T5=1273.15 - 1.005(545.98−101.325)

1.145(0.98)T5=1042.83°K

Πt=(TentradaT salida

)Kg Ƞ tKg−1=

PentradaPsalida

Πt=(1273.151042.83

)1.33(0.97)

1.33−1 =2.18

P5=P entradaΠ t

P5=835.342.18

=382.87 Pa

Plano 6 Turbina de Potencia Libre

T6=T5 - SHP∗0.746C pgṁg (ȠTPL )

ṁg=ṁa+ ṁfuel

ṁfuel=ṁa+ λccLi

ṁfuel=5+0.25

15=0.083 kg

s

ṁg=5+ 0.083=5.083kgs

T6=1042.83 - 615∗0.746

1.148 ( 0.083 )(0.97)T6=961.77°K

ΠTPL=(TentradaT salida

)Kg Ƞ tKg−1=

PentradaPsalida

ΠTPL=(1042.83961.77

)1.33(0.96)

1.33−1 =1.36

P6=PentradaΠ t

P6=382.87

1.36=279.95Pa

V6=√kgRTvbf