Cómo los motores CFM LEAP mejoran el rendimiento del Boeing 737 MAX

Dado que la mayoría de los aviones pasan casi el 90% de su tiempo operativo en vuelo de crucero, la relación elevación-resistencia en crucero determina el rendimiento de crucero del avión. Los motores desempeñan un papel vital a la hora de garantizar que se proporcione el empuje necesario para contrarrestar las fuerzas de arrastre y lograr un vuelo nivelado. ¿Qué papel han desempeñado los motores CFM LEAP del Boeing 737 MAX en la mejora del rendimiento del avión?

Los motores CFM International LEAP (Leading Edge Aviation Propulsion) son motores turbofan de alta relación de derivación que impulsan la familia de aviones Boeing 737 MAX. El modelo -1B del motor tiene un rango de empuje de 23.000 – 28.000 Ibf (100-120 kN), con un empuje máximo de despegue de 29.320 If (130 kN).

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La especificación de empuje de despegue de un avión Boeing 737 MAX 8 típico es de 27.000 bf (116 kN). El empuje del motor es igual a la masa de aire movida multiplicada por la sobrevelocidad de la masa.

Consumo de combustible

Boeing afirma que el 737 MAX ofrece entre un 15 y un 20 % más de eficiencia de combustible que sus predecesores. Una contribución significativa a la eficiencia del combustible la realizan los motores LEAP ultraeficientes. La eficiencia de un motor turbofan normalmente se mide en términos del combustible consumido por empuje generado.

Para el avión Boeing 737 MAX 8, los motores LEAP consumen aproximadamente 0,55 lb (0,25 kg) de combustible por libra de empuje generada por hora. Un típico 737 MAX 8 navegando a Mach 0,78 crea una resistencia parásita de 5.000 lbf y una resistencia inducida por la sustentación de 3.000 lbf. Esto significa que los dos motores LEAP deben generar casi 8.000 lbf de empuje para compensar la resistencia.

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El consumo de combustible se puede estimar en 8.000 lbf x 0,55 lb/lbf/hr, lo que equivale a 4.400 lb (2.000 kg) por hora de combustible consumido en crucero. El consumo de combustible de un 737 MAX 8 es casi un 15% menor que el de un Boeing 737-800 típico.

Entonces, ¿cómo se logra la eficiencia del combustible?

Por diseño, el motor CFM LEAP tiene una alta eficiencia de propulsión. Es la eficiencia del motor la que transfiere los caballos de fuerza generados al empuje efectivo e impulsa la aeronave hacia adelante. Como se mencionó anteriormente, el empuje del motor es una función vital del exceso de velocidad de la masa.

El motor LEAP-1B tiene una relación de derivación de 9:1, lo que lo hace capaz de mover una gran masa de aire desde la entrada hasta la salida a una sobrevelocidad mucho menor. Esto da como resultado una mayor eficiencia propulsora del motor. Aunque los motores con una relación de derivación grande son más pesados ​​y tienen un área mojada mucho mayor, el consumo de combustible supera la cantidad de resistencia incurrida debido a los motores.

En cuanto al diseño, el ventilador y la carcasa del ventilador de los motores LEAP se fabrican con un compuesto de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Si bien el uso de CFRP permite un ventilador liviano, los ángulos de las aspas se pueden ajustar según las cargas que soporta el ventilador.

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Además, a máximas revoluciones, el motor CFM LEAP genera una relación de presión de 22:1 en el compresor de alta presión y una relación de presión combinada de 50:1. Gestionar la presión del aire en este grado aumenta significativamente la eficiencia propulsora del motor LEAP.

El rendimiento de crucero (incluido el del motor) cambia con la velocidad y la altitud. Por lo tanto, los fabricantes pretenden encontrar un equilibrio único entre la altura y la velocidad a la que debe volar el avión para lograr un rendimiento óptimo.

Entre los otros aviones comerciales a nivel mundial que utilizan motores CFM LEAP se encuentran los aviones de la familia Airbus 320neo (modelo -1A) y el COMAC C919 (modelo -1C). Este último entró en servicio de pasajeros en mayo de 2023 con China Eastern Airlines y ya ha acumulado casi 1.000 pedidos de transportistas de toda China.

La turbulenta carrera del Boeing 737 MAX

A pesar de su impresionante rendimiento operativo gracias en parte a sus motores CFM LEAP, el proyecto Boeing 737 MAX no ha estado exento de problemas: desde la inmovilización tras los accidentes de dos 737 MAX 8 en los primeros años de servicio del avión hasta incidentes más recientes de alto perfil, como la explosión de un tapón de puerta en pleno vuelo. Los dos accidentes antes mencionados fueron:

• Octubre de 2018 – Vuelo 610 de Lion Air
• Marzo de 2019: vuelo 302 de Etiopía Airlines

En conjunto, los dos accidentes provocaron la muerte de 346 pasajeros y tripulantes. Después de este segundo accidente, el avión estuvo en tierra durante más de un año. Luego, en enero de 2024, un Boeing 737 MAX 9 de Alaskan Airlines sufrió una descompresión incontrolada cuando un tapón de la puerta explotó.

Sin embargo, desde entonces, Boeing ha seguido luchando con el proyecto 737 MAX y, en total, se han producido más de 1.500 737 MAX, y los principales operadores incluyen United Airlines, Southwest Airlines y American Airlines. El fabricante estadounidense está ocupado solucionando un importante retraso en las entregas.

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El Boeing 737 MAX 8 ha sido la variante más popular del avión en todo el mundo, seguido por el 737 MAX 9 más grande, mientras que el 737 MAX 10 todavía está en producción luego de varios retrasos. Ahora se espera que la variante más grande del 737 MAX entre en servicio comercial en 2025.