Densidad de potencia en motores aeronáuticos de pistón

Se define la densidad de potencia, o potencia específica, como el cociente entre la potencia máxima y un volumen característico. Este volumen puede ser el paralelepípedo en el que está inscrito el motor (longitud, anchura y altura, LxAxH), o bien, la cilindrada total del motor. Aquí solo vamos a ocuparnos de ésta última.

Según lo dicho, podemos escribir:

Densidad de potencia=potencia máxima(Pb)/Cilindrada (V)

Analíticamente

Pb/V =(Pb/Ap)x(1/C)

En donde Ap es el área del pistón y C es la carrera.

Esta ecuación pone de manifiesto que una forma de incrementar la densidad de potencia para una potencia/Área del pistón dada, se consigue disminuyendo la carrera. Puede observarse que la densidad de potencia en función de la carrera es una hipérbola. Calculando las densidades de potencia y dibujándolas en función de la carrera obtenemos un gráfico como el indicado.

Se ve claramente que la nube de puntos es descendente con la carrera, de acuerdo con las ecuaciones.

Los motores de dos tiempos, por ser más pequeños, tienen la potencia específica más alta. A medida que la carrera aumenta (incremento del tamaño del motor), ésta magnitud disminuye.

En los motores de cuatro tiempos para ultraligeros, la densidad de potencia es del mismo orden, algo más baja, que en los motores de dos tiempos. En los motores de automóvil, modificados para ser utilizados en ultraligeros, la densidad de potencia es del mismo orden que en los motores cuatro tiempos, para carreras ligeramente superiores, lo que indica que la potencia por área de pistón es más alta que en éstos. Esto nos dice que la modificación de este tipo de motores es una buena idea.

Los motores de la aviación general (Lycoming, Continental y Franklin) presentan valores notoriamente bajos, incluso en motores dotados de turbo e inyección de combustible.

Se han incluido tres motores de la 2º Guerra Mundial (R&R Merlín , Bristol Hercules y P&W R1830). Es estos es relativamente baja, aunque la potencia por unidad de area de pistón es relativamente alta.

En conjunto, se observa que la potencia por área de pistón de 1 Kw/cm² parece ser un límite no sobrepasable. El margen de recorrido para las carreras más pequeñas es amplio, pero se va estrechando a medida que aquella crece.