Un motor turbohélice es un sistema de propulsión en el que la energía es suministrada por una turbina de gas y cuyo empuje principal se obtiene mediante la rotación de un multipala helicoidal .
El término francés "turbopropulsor" se compone de turbo (que designa la turbina de gas ) y la palabra propulsor, que describe bien esta palabra de propulsión.
Alan Arnold Griffith publicó un artículo sobre diseño de turbinas en 1926. El trabajo posterior del Royal Aircraft Establishment investigó diseños de turbinas axiales que podrían usarse para impulsar un eje y luego una hélice . A partir de 1929, Frank Whittle comenzó a trabajar en modelos de turbinas centrífugas capaces de ofrecer un empuje puro por chorro.
El primer motor turbohélice del mundo fue diseñado por el ingeniero mecánico húngaro György Jendrassik . Jendrassik publicó la idea de los motores turbohélice en 1928 y,12 de marzo de 1929, patentó su invento. En 1938 construyó una pequeña turbina de gas experimental (100 HP; 74,6 kW). El Jendrassik Cs-1 más grande , con una potencia esperada de 1000 hp, fue fabricado y probado en Ganz Companies en Budapest entre 1937 y 1941. Fue diseñado en forma de flujo axial con 15 compresores y 7 etapas de turbina, una cámara de combustión anular. y otras características modernas. Lanzado originalmente en 1940, los problemas de combustión limitaron su potencia a 400 CV. En 1941, el motor fue abandonado debido a la guerra, y la planta fue absorbida para la producción de motores convencionales. El primer motor turbohélice producido en serie del mundo fue diseñado por un ingeniero alemán, Max Adolf Mueller, en 1942.
Muchos aviones utilizan este modo de propulsión, que es más eficiente en combustible que un turborreactor para velocidades de crucero medias.
Se encuentra, entre otros, en aviones de gran tamaño como el bombardero Tupolev Tu-95 , el avión de medio alcance ATR 72 o el avión de transporte militar A400M que pueden alcanzar los 882 km / h (Mach 0,72). Otros aviones más ligeros como el avión de transporte Cessna 208 Caravan o el avión de entrenamiento militar Pilatus PC-21 tienen un turbohélice, lo que les permite alcanzar fácilmente velocidades del orden de 300 km / h para el Cessna y 685 km / h para el Pilatus.
Varias empresas aeroespaciales producen aviones turbohélice, incluidas Antonov , ATR , Canadair , CASA , Beechcraft , Embraer , Pilatus Aircraft , Daher y Viking Air .
El turbohélice es especialmente adecuado para aviones con una velocidad de crucero de entre 300 y 800 km / h . Más allá de eso, la caída en la eficiencia aerodinámica de la hélice , ligada al flujo transónico o supersónico en la punta de la pala, lleva a una preferencia por el turborreactor .
El motor turbohélice es una turbomáquina cuyo funcionamiento es cercano al de un turborreactor , aunque su diseño persigue un objetivo diametralmente opuesto :
Por diseño, el turbohélice obtiene la máxima energía posible para hacer girar el eje de la hélice, teniendo los gases de escape una temperatura relativamente baja y una velocidad de expulsión muy baja. Esta rotación del eje del motor se devuelve a la hélice a través de un engranaje de reducción mecánico . El empuje de escape de gas residual es bajo (menos del 10%), la mayor parte del empuje es producido por la hélice con una eficiencia mucho mejor que un motor convencional, pero con la desventaja de no poder acercarse a velocidades supersónicas, debido al riesgo. de exceder la velocidad del sonido en la punta de la pala de la hélice.
Un turbohélice proporciona potencia para hacer girar la hélice , mientras que el turborreactor proporciona empuje .
La hélice está girando, conocemos su velocidad (en revoluciones por minuto por ejemplo), y su par que permite deducir la potencia suministrada según la fórmula:
Con :
Si queremos obtener la potencia en caballos de fuerza (CV), utilizaremos la velocidad de rotación en rpm, y el par en metro-kilogramo (m · kg), así como una constante:
Principales empresas fabricantes de motores turbohélice: