Consumo de combustible específico para cada empuje

El consumo específico de combustible ( TSFC ) es la eficiencia de combustible de un motor en relación con su empuje . El TSFC también puede interpretarse como el consumo de combustible (gramos/segundo) por unidad de empuje (newtons, o N), de ahí su nombre específico . Este valor es inversamente proporcional al impulso específico , que es la cantidad de empuje producido por unidad de combustible consumido.

El TSFC o SFC para motores de empuje (por ejemplo , turborreactores , turbofanes , estatorreactores , cohetes , etc.) es la masa de combustible necesaria para proporcionar el empuje neto durante un período determinado, por ejemplo, lb/(h·lbf) (libras de combustible por hora-libra de empuje) o g/(s·kN) (gramos de combustible por segundo-kilonewton). Se utiliza la masa de combustible, en lugar del volumen (galones o litros), para la medida del combustible, ya que es independiente de la temperatura. ^{[ 1 ]}

El consumo específico de combustible de los motores a reacción que respiran aire, a su máxima eficiencia, es más o menos proporcional a la velocidad de escape. El consumo de combustible por milla o por kilómetro es una comparación más apropiada para aeronaves que viajan a velocidades muy diferentes. El consumo específico de combustible por potencia , que es el consumo específico de combustible por empuje dividido por la velocidad, puede expresarse en libras por hora por caballo de fuerza.

El consumo específico de combustible (SFC) depende del diseño del motor, pero las diferencias en el SFC entre distintos motores que utilizan la misma tecnología subyacente suelen ser bastante pequeñas. Un aumento en la relación de presión total en los motores a reacción tiende a disminuir el SFC.

En aplicaciones prácticas, otros factores suelen ser muy importantes para determinar la eficiencia de combustible de un motor específico en una aplicación determinada. Por ejemplo, en aeronaves, los motores de turbina (a reacción y turbohélice) suelen ser mucho más pequeños y ligeros que los motores de pistón de potencia equivalente. Estas características reducen la resistencia aerodinámica del avión y la potencia necesaria para su propulsión. Por lo tanto, las turbinas son más eficientes para la propulsión de aeronaves de lo que podría indicar una simple observación de la tabla que se muestra a continuación.

El consumo específico de combustible (SFC) varía según la posición del acelerador, la altitud y el clima. En los motores a reacción, la velocidad de vuelo también es un factor importante. La velocidad de vuelo contrarresta la velocidad de los gases de escape del motor. (En un caso artificial y extremo, donde la aeronave vuela exactamente a la velocidad de los gases de escape, es fácil imaginar por qué el empuje neto del motor debería ser cercano a cero). Además, dado que el trabajo es igual a la fuerza ( es decir , el empuje) multiplicada por la distancia, la potencia mecánica es igual a la fuerza multiplicada por la velocidad. Por lo tanto, aunque el SFC nominal es una medida útil de la eficiencia del combustible, debe dividirse por la velocidad al comparar motores que operan a diferentes velocidades.

Por ejemplo, el Concorde volaba a 1354  mph, o 7,15 millones de pies por hora, con sus motores que proporcionaban un SFC de 1,195  lb/(lbf·h) (véase más abajo); esto significa que los motores transferían 5,98 millones de libras-pie por libra de combustible (17,9 MJ/kg), equivalente, para un avión subsónico que volaba a 570  mph, a un SFC de 0,50  lb/(lbf·h), mejor que los motores subsónicos de la época. El Olympus 593 utilizado en el Concorde era el motor a reacción más eficiente del mundo. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Sin embargo, el Concorde tiene en última instancia una estructura más pesada y, debido a ser supersónico, es menos eficiente aerodinámicamente, es decir, la relación sustentación/resistencia es mucho menor. En general, el consumo total de combustible de un avión completo es mucho más importante para el cliente.

La siguiente tabla muestra la eficiencia de varios motores cuando funcionan al 80% de aceleración, que es aproximadamente lo que se usa en vuelo de crucero, lo que da un consumo específico de combustible mínimo. La eficiencia es la cantidad de potencia que impulsa el avión dividida por la tasa de consumo de energía . Dado que la potencia es igual al empuje por la velocidad, la eficiencia viene dada por

${\displaystyle \eta =V/(SFC\times h)}$

donde V es la velocidad y h es el contenido energético por unidad de masa de combustible (aquí se utiliza el poder calorífico superior , y a velocidades más altas la energía cinética del combustible o propulsor se vuelve sustancial y debe incluirse).

• Consumo específico de combustible al freno : medida de la eficiencia del combustible de los motores de combustión interna. Páginas que muestran descripciones breves de los destinos de redirección. 
• Energías por unidad de masa – Energía por volumen Páginas que muestran descripciones breves de los destinos de redireccionamiento 
• Impulso específico : cambio de velocidad por unidad de combustible. 
• Métricas del vehículo : métricas que indican las capacidades relativas de varios vehículos. Páginas que muestran breves descripciones de los destinos de redireccionamiento. 

• Sitio web de GE CF6 archivado el 4 de septiembre de 2011 en Wayback Machine.
• NASA Cruise SFC vs. Año
• SFC por Motor/Fabricante Archivado el 27/06/2019 en Wayback Machine