A seção do ventilador de um motor turbojato é acionada pelo carretel de baixa pressão (LP). Isso significa que ele está conectado a duas partes do mecanismo:
- O compressor LP, que deve comprimir o ar antes de entrar no compressor de alta pressão (HP)
- A turbina LP, que deve receber o ar depois de sair da turbina HP
O problema é que a seção HP é eficiente em alta rotação. Mas o ventilador atingirá os limites aerodinâmicos, pois as pontas dos ventiladores passam a velocidade supersônica. As pás do ventilador também são mais difíceis de conter em caso de falha, pois giram mais rápido. Então, para acomodar o ventilador, a seção LP tem que girar em uma velocidade mais lenta, o que torna mais difícil combinar com a seção HP de alta RPM.
Existe também uma limitação no fluxo de ar. O ventilador deve ser capaz de mover uma quantidade máxima de ar, que é a potência de decolagem no nível do mar. Mas também deve ser capaz de funcionar eficientemente no nível de cruzeiro, onde o fluxo é mais rápido, mas muito menos denso.
As empresas de motores usam estratégias diferentes para lidar com essas limitações.
GE faz principalmente as seções de LP maiores em diâmetro. Isso permite que as pás tenham alta velocidade em baixa rotação. Isso exige que o fluxo de ar mude a direção mais rapidamente.
A Rolls Royce criou um design de 3 spool, que permite que cada seção gire em uma RPM mais ideal. Isso adiciona complexidade ao design.
Pratt e Whitney estão indo com a abordagem do ventilador. Semelhante aos turboélices, há uma caixa de engrenagens para permitir que o ventilador gire a uma velocidade menor do que o carretel do motor que o dirige.
Isso permite que o carretel da turbina opere em uma rotação mais ideal, enquanto ainda permite que o ventilador gire mais lentamente. Um ventilador mais lento pode ser maior, permitindo uma maior taxa de desvio.
Uma alta taxa de desvio permite que um motor turbofan impulsione mais ar (produza mais empuxo) para menos ar que passa pelo núcleo (queima menos combustível). Modernas aeronaves de grande porte têm motores como o GE90 no 777 (9: 1 bypass), com os últimos motores no 787 indo ainda mais alto com o GEnx (9,6: 1 bypass), e Trent 1000 (10.8: 1). Aviões menores como o 737 e o A320 atualmente usam motores como o CFM56 (5.5: 1), com o novo LEAP indo mais alto (9: 1 ou 11: 1). O PW1000G é ainda mais alto (até 12: 1).