Pulsoreactor

Mustang P-51D equipat amb pulsoreactors Argus construïts per la NACA (predecessora de la NASA).
Pulsoreactor de Ramon Casanova. Patentat i construït el 1917.

Un pulsoreactor és un tipus de reactor nascut a Alemanya creat per Paul Schmidt als voltants del 1920.[1] Va ser el primer reactor de la història fabricat en sèrie per a fins bèl·lics . Concretament el model Argus I dissenyat per propulsar la bomba volant V-1, el motor Argus I tenia una embranzida màxima d'uns 400 kg i la seva autonomia era d'uns 35 minuts de funcionament, depenent de la vida útil del sistema de vàlvules emprades en l'admissió. Després, a causa del desgast per les tremendes pressions que manejaven, les làmines d'admissió de les vàlvules acabaven per destruir-se causant la paralització del reactor.

Hi ha dues classes de pulsoreactors: el pulsoreactor de vàlvules i el pulsoreactor sense vàlvules. L'Argus I és un exemple clar de pulsoreactor del primer tipus.

Reactors de vàlvulesModifica

La seva estructura consta de tres parts fonamentals:

  1. Sistema de vàlvules[2]
  2. Càmera de combustió
  3. Tub de sortida de gasos,
 
Esquema de funcionament d'un pulsoreactor.

El seu funcionament depèn d'un flux d'aire (1) que entra a través de les vàlvules situades a la part frontal del reactor on es barreja amb el combustible (2) que surt d'un conjunt d'injectors situats en el sistema de vàlvules. Una bugia fa explotar la barreja (3), fent que la força de l'explosió acceleri els gasos en ambdues direccions fet que provoca que les vàlvules d'admissió d'aire es tanquin fent que el gas es vegi obligat a sortir forçosament pel tub de sortida de gasos (4), produint l'empenta, i després crea un buit fent que les vàlvules d'admissió tornin a obrir-se per per tornar a repetir l'operació.

Un cop iniciada la ignició part de l'energia de l'explosió es transforma en calor que escalfa el cos del reactor, facilitant llavors la tasca de la ignició pulsàtil fent innecessari després haver d'utilitzar la bugia com a font d'ignició, això fa que el reactor tingui un funcionament autosostingut sense la intervenció de cap mecanisme d'ignició extern després de l'encesa. El major inconvenient d'aquest sistema és principalment la vida útil de les vàlvules d'admissió, ja que en ser simples tires d'acer flexible aguanten durant poc temps les tensions i les temperatures a les quals el reactor les sotmet, fent que en molt pocs minuts comencin a patir fatiga estructural, i comencin a desintegrar-o fondre's, fent d'aquest sistema molt delicat i de vida efímera, encara que molt barat de construir en comparació a altres tipus de reactors.

Reactors sense vàlvulesModifica

 
Funcionament d’un pulsoreactor sense vàlvules.

Aquests pulsoreactors són el màxim exponent de l'evolució del pulsoreactor. Els primers models van aparèixer passada la Segona Guerra Mundial. Les nacions aliades van començar a investigar el potencial d'aquests reactors per a diversos fins, i van desenvolupar pulsoreactores sense vàlvules per poder allargar la seva vida útil i així poder aprofitar les possibilitats que podien oferir-los, encara que l'arribada del turborreactor va ofegar del tot aquesta tecnologia .

Hi ha multitud de models, però el més eficient i el més conegut és el denominat Lockwood Hiller que unia en el seu disseny la senzillesa i una magnífica relació pes/empenta, també sent aquests reactors de gran fiabilitat en no tenir cap peça mòbil. A més a més, comparativament parlant, són reactors més segurs que els seus predecessors amb vàlvules. És poc probable que pateixin danys per ingestió de partícules sòlides o fluids.

El funcionament d'aquests reactors a grans trets és similar, només que en no tenir sensibles jocs de vàlvules, aquestes han estat substituïdes per un mètode de retorn de gasos calents. L'explicació és la següent:

  • El pulsoreactor Lockwood Hiller és en realitat una canonada doblegada amb forma de U en la part central d'un dels dos costats hi ha una inflor visible que és on es troba la cambra de combustió, on s'allotgen l'injector de combustible i la bugia d'encesa.
  • El procés d'encesa comença quan des de la tovera del costat de la U on està situada la cambra de combustió s'injecta un corrent d'aire que ha d'iniciar el correcte cicle de combustió.
  • Tot seguit s'inicia la injecció del combustible i es procedeix a cremar mitjançant la bugia d'encesa. En aquest moment es produeix una explosió que fa que l'aire dins del reactor comenci a expandir-se ràpidament per tota la U produint així l'empenta del reactor, però el recorregut de l'aire en les dues direccions és desigual en distàncies el que provoca que en un moment concret, l'explosió dóna lloc a un buit que fa que part dels gasos calents que han hagut de travessar el camí més llarg per l'arc de la U, retornin a la cambra de combustió, mentre el costat de la cambra de combustió absorbeix aire fresc de l'exterior, obtenint així el retorn d'una part del gas calent de l'explosió inicial, fet provoca la següent explosió a la cambra de combustió, i així d'aquesta manera la combustió es converteix en auto-sostinguda sense necessitat de cap vàlvula, ni de guspires a la bugia.[3][4]

Avantatges i desavantatgesModifica

Els pulsoreactors d'avui no tenen gairebé cap funció destacable en el món aeronàutic i han quedat relegats al lloc de hobby domèstic, fabricats manualment per a aplicacions d'aeromodelisme o com a curiositat científica.

Els pulsoreactors tenen característiques que els fan mereixedors de cert respecte davant d'altres tipus de reactors: la seva construcció és molt senzilla, no requereixen grans equips ni tampoc materials especials per a la seva construcció, aquests models sense vàlvules poden desenvolupar grans potències sense ser excessivament cars de realitzar, a part que un pulsoreactor pot cremar gairebé qualsevol tipus de combustible (derivats del petroli, gasos, alcohols, etc.). També són molt fàcils de reparar i es poden fabricar en molt poc temps.

No obstant això també presenten greus inconvenients:

  • Elevats consums - incapacitat d'assolir cotes supersòniques.
  • Grans dimensions - impossibilitat d'implementar post-cremadors.
  • Escàs marge d'acceleració a causa del seu funcionament per ressonància, ja que si s'intenta variar el seu funcionament fora de l'escàs marge de freqüències d'explosió que té el reactor , pot ser que es pari sobtadament o que es torni ineficient i deixi de donar impuls correctament.

Vegeu tambéModifica

ReferènciesModifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Pulsoreactor