Número de Mach

Sabemos que para un escalonamiento, se tiene

Aumentar la relación de compresión de un escalonamiento equivale a aumentar el trabajo Tu para lo cual, una vez escogido un valor de Y, la velocidad periférica u aumentará, lo que implica, para valores constantes de ca y cu a la entrada del rodete un aumento de w1 que, al acercarse a la velocidad del sonido cs aumenta el nº de Mach, M = w1/cs, hasta llegar al valor crítico, que viene a estar comprendido entre 0,65 y 0,85, pasando de régimen subsónico a transónico.
En los álabes de gran espesor y gran curvatura el número crítico es aún menor. También disminuye al aumentar el ángulo de ataque, y depende finalmente del ángulo de posición del perfil en el enrejado de álabes.
Si el régimen pasa de supersónico a subsónico, en el compresor se crean ondas de choque, con acompañamiento de desprendimientos locales, aumento de las pérdidas y disminución del rendimiento.
Para que se desencadenen estos fenómenos basta conque en algún punto del perfil, que se encuentra de ordinario en la superficie convexa, en donde la velocidad local es muy superior a la velocidad media de la corriente, se llegue a la velocidad del sonido.
Como el nº de Mach crítico viene referido a la velocidad media, se explica que los fenómenos supersónicos ocurran antes de que la velocidad media de la corriente alcance la velocidad del sonido.
En esta situación aumenta la resistencia al arrastre y disminuye simultáneamente el empuje ascensional, lo que equivale a un descenso rápido del rendimiento del turbocompresor en el enrejado de álabes.
Para un mismo enrejado de álabes se tiene que mantener la semejanza de triángulos para evitar el choque, por lo que un aumento de u implica un aumento de w1 y ca, y cuya limitación lleva consigo la limitación de la velocidad periférica u.
En los turbocompresores de varios escalonamientos, si se mantiene que, M > Mcrít, se puede lograr un aumento del salto entálpico por escalonamiento, con la consiguiente reducción del número de los mismos, aprovechando el hecho de que la temperatura del aire aumenta con la compresión y, por lo tanto, la velocidad del sonido cs también, que es del orden de c s = 20 T