miniatura|El motor de reacció d'un Boeing 787 Dreamliner . miniatura|Un motor de bombament a reacció en un ferri. La propulsió de reacció és la propulsió d'un objecte en una direcció, produïda per l'ejecció d'un massa de fluid en la direcció oposada. Segons la tercera llei de Newton, el cos en moviment es propulsa en la direcció oposada al flux del fluid. Els motors de reacció que funcionen segons el principi de la propulsió a reacció es poden citar el motor de reacció, utsat per a la propulsió d'aeronaus, el motor de reacció usat per a la propulsió marina, i el motor de coet i el propulsor de plasma usats per a la propulsió de naus espacials. La propulsió a reacció submarina també és usada per diversos animals marins, inclosos els cefalòpodes i les salpes, i els calamars voladors fins i tot mostren l'únic exemple conegut de vol aeri a reacció al regne animal.

Física és produïda per alguns motors de reacció o animals quan l'empenta és generada per un jet de fluid en moviment ràpid d'acord amb les lleis del moviment de Newton. És més efectiva quan el nombre de Reynolds és alt, és a dir, l'objecte que es propulsa és relativament gran i passa per un medi de baixa viscositat.

En els animals, els dolls més eficients són els polsats, en lloc dels continus, almenys quan el nombre de Reynolds és superior a 6.

Impuls específic L'impuls específic (normalment abreujat Isp) és una mesura de l'eficàcia amb què un coet utilitza el propel·lent o un motor de reacció usa el combustible. Per definició, és l'impuls total (o canvi de moment) lliurat per unitat de propel·lent consumida i és dimensionalment equivalent a l'empenta generada dividida pel cabal màssic del propel·lent o el cabal en pes. Si la massa (quilogram, lliura-massa o slug) s'utilitza com a unitat de propel·lent, l'impuls específic té unitats de velocitat. Si, en canvi, es fa servir el pes (newton o lliura-força), l'impuls específic té unitats de temps (segons). Multiplicar el cabal per la gravetat estàndard (g0 ) converteix l'impuls específic de la base de massa a la base de pes.

Un sistema de propulsió amb un impuls específic més alt utilitza la massa del propel·lent de manera més eficaç per crear empenta cap endavant i, en el cas d'un coet, menys propel·lent necessari per a un delta-v determinat, segons l'equació del coet de Tsiolkovsky. En els coets, això significa que el motor és més eficaç per guanyar altitud, distància i velocitat. Aquesta eficàcia és menys important en els motors de reacció que utilitzen ales i aire exterior per a la combustió i transporten càrregues útils molt més pesades que el propel·lent.

L'impuls específic inclou la contribució a l'impuls proporcionat per l'aire extern, que s'ha fet servir per a la combustió i s'escapa amb el propel·lent gastat. Els motors de reacció usen aire exterior i, per tant, tenen un impuls específic molt més alt que els motors de coet. L'impuls específic en termes de massa de propel·lent gastada té unitats de distància per temps, que és una velocitat artificial anomenada "velocitat d'escapament efectiva". Aquesta és superior a la velocitat d'escapament real, perquè no es té en compte la massa de l'aire de combustió. La velocitat d'escapament real i efectiva són la mateixa en els motors de coet que no utilitzen aire.

L'impuls específic és inversament proporcional al consum específic de combustible (SFC) mitjançant la relació I sp = 1/( g o ·SFC) per a SFC en kg/(N·s) i I sp = 3600/SFC per a SFC en lb/(lbf·hr).

Empenyiment De la definició d'impuls específic en unitats SI és:

on V e és la velocitat d'escapament efectiva i és el cabal de propel·lent.

Tipus de motor de reacció Els motors de reacció produeixen empenta expulsant massa de reacció sòlida o fluida; la propulsió a reacció només s'aplica als motors que utilitzen massa de reacció fluida.

Motor de reacció Un motor de reacció és un motor de reacció que usa l'aire ambient com a fluid de treball i el converteix en un gas calent a alta pressió que s'expandeix a través d'una o més broquets. Tècnicament, la major part dels motors de reacció són turbines de gas, que funcionen segons el cicle Brayton. Dos tipus de motors de reacció, el turboreactor i el turbofan, usen compressors de flux axial o centrífugs per augmentar la pressió abans de la combustió i turbines per impulsar la compressió. Els estatoreactors funcionen només a altes velocitats de vol perquè ometen els compressors i les turbines, depenent en canvi de la pressió dinàmica generada per l'alta velocitat (coneguda com a compressió de l'estater). Els polsreactors també ometen els compressors i les turbines, però poden generar empenyiment estàtic i tenen una velocitat màxima limitada.

Motor de coet El coet és capaç d'operar en el buit de l'espai perquè depèn del vehicle que porta el seu propi oxidant en lloc d'utilitzar l'oxigen de l'aire, o en el cas d'un coet nuclear, escalfa un propel·lent inert (com ara hidrogen líquid) forçant-lo a passar a través d'un reactor nuclear .

Motor de plasma Els propulsors de plasma acceleren un plasma per mitjans electromagnètics .

Hidrojet

L'hidrojet, utilitzat en la propulsió marina, usa aigua com a fluid de treball, pressuritzada per una hèlix conductada, una bomba centrífuga o una combinació de les dues.

Animals propulsats a reacció Els cefalòpodes, com els calamars, fan servir la propulsió a reacció per escapar ràpidament dels depredadors; fan servir altres mecanismes per nedar lentament. El raig es produeix expulsant aigua a través d'un sifó, que normalment s'estreny a una petita obertura per produir la màxima velocitat d'exhalació. L'aigua passa a través de les brànquies abans de l'exhalació, complint el doble propòsit de respiració i locomoció. miniatura|259x259px|Il·lustració del moviment de natació de Notarchus punctatus Les llebres marines (Gastropoda, Opisthobranchia) utilitzen un mètode similar, però sense la sofisticada maquinària neurològica dels cefalòpodes i l'absència d'aletes per dirigir els seus moviments, naveguen de manera una mica més maldestra.

El cicle de natació té dues fases: (A) la fase propulsiva, on l'animal expulsa un raig d'aigua per moure's, i (B) la fase de rodament, on fa una tombarella per restablir la seva posició.

Un estudi de Mazzarelli (1893) suggereix que els crancs Dromia poden ser depredadors de Notarchus . En un tanc confinat amb poca aigua de mar, dues llebres marines es van ofegar després d'estar subjectes fermament pel cranc durant hores, tot i no mostrar lesions visibles durant la dissecció. No és clar si aquest comportament es produeix en estat salvatge, però Notarchus pot escapar simplement nedant si l'espai ho permet.

Alguns peixos teleostis també han desenvolupat la propulsió a reacció, fent passar aigua a través de les brànquies per complementar el moviment impulsat per les aletes.

En algunes larves de libèl·lula, la propulsió a reacció s'aconsegueix mitjançant l'expulsió d'aigua d'una cavitat especialitzada a través de l'anus. Donat que l'organisme és petit, s'aconsegueix una gran velocitat.

Les vieires i els càrdiids, els sifonòfors, els tunicats (com les salpes), i algunes meduses també utilitzen propulsió de reacció. Els organismes propulsats a reacció més eficients són les salpes, que usen un ordre de magnitud menys energia (per quilogram per metre) que els calamars.

Referències

Categoria:Transport aeri