FOTOS AVIÕES & ETC...
Um motor à reação trabalha com seqüências iguais à um motor quatro tempos:
Motor a Jato ↑
-Tração de marcha lenta: é a menor tração fornecida pelo motor
-Tração de cruzeiro: é a menor tração do motor em vôo sem entrar em STOL
-Tração máxima contínua: devido à limitação de 5 minutos da tração máxima de decolagem, esta é a tração máxima na qual o motor pode operar por tempo indeterminado sem comprometimento
Um motor irá operar neste regime no caso de uma pane do outro motor se tratando de uma aeronave bimotor
A umidade alta diminui a densidade da ar pelo fato de haver mais moléculas de água entre as moléculas de oxigênio, tornando assim o ar menos denso
A altitude também é um fator que influencia a tração do motor, pois quanto maior for a altitude menor será a densidade do ar, e quanto menor a densidade do ar menor será tração do motor
Princípio de convergência e divergência
Ao longo das estações do motor o ar admitido da atmosfera tem sua pressão, volume e velocidade alterada, até a seção de escapamento
-No ciclo de admissão o ar está em pressão ambiente, ao passar para a estação dos compressores sua pressão é ligeiramente aumentada e seu volume diminuído
-O ar deixa a estação dos compressores com um grande aumento de pressão e redução de volume
Mas dentro desses tipos de motores existem variações em cada modelo de acordo com a especificação da aeronave e do fabricante
-Turbo-Jato: o motor turbo-jato tem 100% de sua propulsão produzida pelo escapamento dos gases resultantes da queima sob pressão, mas o motor turbo-jato pode ter um fluxo secundário de ar (Bypass) que pode ser tanto de baixa razão quanto de alta razão
Mas no caso do motor turbo-jato esse fluxo secundário não produz nenhuma força propulsora, tem a finalidade apenas de resfriar o próprio motor e os gases de escapamento diminuindo assim o ruído do motor.
-Turbofan: Todos os motores turbofan têm o fluxo de ar secundário, mas diferentemente do turbojato, o fluxo secundário tem participação na propulsão do motor e não apenas resfria os gases do escapamento diminuindo o ruído
20% à 15% da propulsão é produzida pela queima.
80% à 85% da propulsão é produzida pelo fluxo secundário.
Os motores turbofan de alta razão de bypass, tem mais da metade do fluxo de ar admitido destinado ao fluxo secundário, e apenas 25% do ar admitido vai para o fluxo primári0 que é misturado com o combustível e queimado na câmara de combustão.
Video aula motores turbo fan ↑
-Turbo Hélice: O motor turbo hélice se diferencia dos motores turbo-jato e turbofan, por ter uma hélice acoplada no eixo do compressor de baixa pressão, ao invés do Fandisk, onde mais da metade da propulsão produzida pelo motor é pela hélice
E uma pequena parte da propulsão é resultante dos gases de escapamento que também irão criar uma força de reação
90% dapropulsão é produzida pela hélice
10% da propulsão é produzida pela queima
O motor turbo hélice possui uma caixa de redução próximo ao cubo da hélice que irá diminuir a rotação da hélice em relação à rotação da turbina em que esta ligada através do eixo de acionamento
Pois a turbina tem uma rotação muito alta e a hélice não pode girara nessa rotação senão a mesma irá se desintegrar além de não produzir tração
A princípio estas seções são divididas em duas seções:
- Seção fria
A seção fria corresponde às seções de admissão, acessórios e a seção de compressão. Pelo fato destas seções operarem em baixa temperatura
A seção quente corresponde às seções de combustão, turbina e escapamento. Pelo fato destas seções operarem em alta temperatura devido à queima da mistura ar/combustível na câmara de combustão
A partir da inversão do comportamento do fluído em dutos convergente e divergente quando atingida a velocidade do som.
Obs:. Um atuador altera a angulação dos dutos, aumentando o grau de convergência no caso de velocidade supersônica, diminuindo a velocidade da massa de ar
Dentre estes acessórios acima apenas o starter não é acionado pelo motor, sendo desacoplado do eixo de transmissão pela força centrífuga a partir de uma determinada rotação.
O starter é usado no acionamento do motor podendo ser elétrico ou pneumático, sua função é quebrar a inércia do motor e fornecer energia mecânica até uma determinada rotação em que se pode injetar combustível na câmara de combustão e realizar a ignição inicial, para que o motor tenha uma auto-rotação a ponto de se manter em funcionamento sem o auxílio do starter que é desacoplado do eixo de acionamento por força centrífuga após uma determinada percentagem de rotação do motor.
Em motores de compressores axiais duplos o starter está ligado através do eixo de acionamento (Accessory Drive Shaft) ao compressor de alta pressão, por ser relativamente menor e mais leve que o compressor de baixa pressão.
Sendo assim mais fácil de quebrar a inércia do compressor através do starter
O Tacômetro ou Taquímetro é o acessório que conta a rotação do compressor e indica em percentagem num display na cabine de comando.
No caso de um motor em que o Fandisk é acionado por um eixo de turbina livre, o tacômetro N1 será do Fandisk, sendo N2 e N3 para os compressores de baixa e de alta consecutivamente
O trem de engrenagens é acionado pelo rotor do motor através de um eixo de transmissão (Accessory Drive Shaft), cada engrenagem de acionamento de acessório tem uma rotação específica em função do componente ou acessório que irá acionar
Em função da alta rotação do rotor do motor a relação de redução das engrenagens é alta
Dois fatores levados em consideração na localização da caixa de acessórios são: o diâmetro externo do motor e o local de instalação do motor na aeronave, podendo estar instalado na asa ou na fuselagem
Seção dos compressores
O compressor está localizado na seção fria do motor, e a sua principal função é suprir uma determinada massa de ar sob pressão e em velocidade adequada para a câmara de combustão
O compressor eleva a pressão do ar admitido pelo sistema de indução, e entrega à câmara de combustão um fluxo de ar constante, livre de turbilhonamento em pressão e velocidade ideais
A função secundária do compressor é fornecer ar de sangria para ser aproveitado em diversos sistemas da aeronave, como por exemplo:
Acionamento de instrumentos
Obs:. Não são todos os motores em que o compressor possui a função secundária
Existem dois tipos de compressores: o compressor centrífugo e o compressor axial
O compressor centrífugo é feito de liga de alumínio forjado, polido e tratado contra corrosão, sua principal característica é que a massa de ar entra na seção do compressor num sentido axial e passa a fluir num sentido radial, devido a força centrífuga
O compressor centrífugo é formado pelo "impulsor" ou "impelidor" e pelo difusor, o difusor é montado em conjunto com o coletor
A massa de ar tem um aumento de velocidade e de pressão ao passar pelo impulsor, devido à força centrífuga e pelo formato divergente que as aletas do impelidor formam entre si, o formato divergente das aletas do impelidor é responsável pelo aumento de pressão do ar
-Difusor: tem a função de desacelerar a massa de ar vinda do impelidor e aumentar a pressão estática do ar, através de passagens divergentes
O difusor é uma câmara provida de passagens divergentes formadas por aletas.
-Coletor: o coletor recebe a massa de ar vinda do difusor com velocidade e pressão adequada, e transforma o fluxo radial do ar em fluxo axial na entrada das câmaras de combustão
A passagem do fluxo radial em fluxo axial se dá nas saídas curvas do coletor, porem há perdas de pressão devido à curva que a massa de ar faz, para recuperar essa pressão perdida existe "defletores em cascatas" ou aletas que formam uma passagem divergente
O coletor possui uma saída para cada câmara de combustão
Obs:. O ponto de maior pressão estática do ar no motor se dá na entrada da câmara de combustão
-alta pressão a cada estágio -extensa área frontal
-simplicidade de fabricação e baixo custo
-são leves
A principal diferença do compressor axial e o compressor centrífugo é que no compressor axial a massa de ar flui paralelo ao eixo do compressor. O compressor axial é formado pelo rotor e estator que juntos formam estágios de compressão onde a pressão do ar admitido aumenta a cada estágio, a taxa de compressão do compressor axial é de 1.25 à cada estágio
O rotor possui discos de palhetas fixadas radialmente em um eixo que gira no interior do estator, um estágio de um compressor é formado por um disco de palhetas do rotor e um conjunto de palhetas do estator.
rotora, e as variações se mantém em valores constantes devido à diminuição das aletas e palhetas, formando um afunilamento a cada estágio
-Sangria de ar dos compressores para diversos sistemas
Nem todos os compressores realizam a função secundária, que é a sangria de ar para utilização em diversos sistemas da aeronave, bem como pressurização dos reservatórios hidráulicos, sistema de partida pneumática de motor, pressurização da cabine, sistema de antigelo e instrumentos
Em compressores axias simples a sangria se dá por orifícios de sangria localizados entre as aletas estatoras dos últimos estágios, pelo fato da pressão estática do ar ser maior nos últimos estágios
Em compressores axiais duplos, a sangria é feita nos últimos estágios do compressor de alta pressão
As aletas estatoras tem a finalidade de desacelerar a massa de ar recebida do estágio que lhe antecede, aumentar sua pressão estática e direcioná-la para a palheta rotora do estágio seguinte
O aumento de pressão se dá pela passagem divergente que as aletas formam entre si
E a velocidade da massa de ar se mantém em pequenas variações, pois a cada estágio o ar tem sua velocidade diminuída pela aleta estatora e sua velocidade aumentada pela palheta
Os orifícios de sangria de ar para os sistemas da aeronave se encontram abertos em todos os momentos
No momento em que a rotação dos compressores estivarem alta, as aletas devem estar numa determinada posição formando um ângulo compatível com a massa de ar que devem receber
Quando a rotação estiver baixa o posicionamento das aletas devem estar num ângulo menor, pois a admissão de ar é menor
Dessa forma as aletas tem seus ângulos acompanhando a quantidade de massa de ar, mantendo a uniformidade do fluxo de ar no compressor livre de turbilhonamento
As aletas estatoras variáveis recebem o nome de VSV (Variable Stators Vanes), e são ajustadas em conjunto por uma unidade que às posicionam de acordo com a pressão de combustível, conforme a aceleração do motor
Além das aletas estatoras variáveis (VSV), o controle do estol do compressor pode ser feito também com sangria de ar do compressor, mas essa sangria de ar não é a mesma que fornece ar pressurizado para diversos sistemas da aeronave
Esta sangria tem a finalidade de manter a uniformidade do fluxo de ar no compressor, sangrando o excesso de ar quando o compressor estiver em baixa rotação, a sangria é feita por orifícios de sangria diferentes daqueles que fornecem ar comprimido para outros sistemas
As aletas que controlam a abertura ou o fechamento dos orifícios de sangria localizados entre elas são chamadas de VBV (Variable Bleed Vane) e são comandadas da mesma maneira que as VSV
A função da câmara de combustão é prover meios para:
Formação de uma mistura ar/combustível homogênea
resfriar os gases resultantes da queima na própria câmara
drenagem do combustível não queimado
As câmaras de combustão são montadas coaxialmente ao eixo do compressor, a mistura ar/combustível é realizada na própria câmara, a queima da mistura deve ser realizada na zona de combustão não podendo se estender à saída da câmara, os gases resultantes da queima devem ser resfriados para não danificar as palhetas da seção turbina que não suportam elevadíssimas temperaturas
Em qualquer motor à reação, dos 100% de ar admitido pelo Fan apenas 25% são queimados nas câmaras de combustão, o fluxo primário de ar que é destinado aos compressores se divide em fluxo primário e fluxo secundário na câmara de combustão, onde o fluxo secundário será responsável pelo resfriamento da camisa da câmara e dos gases resultantes e o fluxo primário corresponde aos 25% que são queimados
Toda câmara consiste em uma "carcaça externa" e "camisa interna perfurada", o ar proveniente do compressor se divide em fluxo primário e fluxo secundário, o secundário é o que passa entre a carcaça e a camisa e não é queimado, e se mistura com os gases resultantes da queima através de orifícios calibrados da camisa, com o propósito de resfriá-los.
-Tipo caneca: As câmaras de combustão do tipo caneca são mais utilizadas em motores dotados de compressores centrífugos, esse tipo de câmara usa interconectores que tem a finalidade de propagar a combustão entre as câmaras, uma vez que do total de câmaras apenas duas possuem "ignitores", que são responsáveis pela centelha inicial
Geralmente são duas câmaras inferiores que possuem os ignitores.
-Tipo Anular: É o tipo de câmara de combustão mais utilizada nas aeronaves mais modernas, também possui carcaça externa e camisa perfurada para o resfriamento dos gases pelo fluxo secundário, pode ser construída de duas ou mais cestas, mas se diferencia da tipo caneca por ser um conjunto único, tendo melhor propagação da combustão em seu interior e não necessita de interconectores
A transformação da energia cinética dos gases em energia mecânica pode ser considerada a função primária da seção turbina
E o acionamento do compressor através do mesmo eixo e dos acessórios através do Acessory Drive Shaft podem ser considerados a função secundária da seção turbina
As turbinas de motores aeronáuticos são do tipo "turbina à gás impulsora à reação"
As aletas estatoras localizadas logo na saída da câmara de combustão são chamadas de aletas guias da turbina ou NGV (Nozzle Guide Vane) e aceleram os gases em expansão e direcionam para o próximo disco de palhetas rotoras onde a energia cinética dos gases movimentaram o disco de palhetas rotoras transformando em energia mecânica
As aletas estatoras também podem ser chamados de bocais ejetores, são montadas entre um anel interno e outro anel externo de fixação, as aletas são montadas nos anéis com folga para permitir a expansão térmica dos materiais
Os gases em expansão são acelerados pelas aletas guias e direcionadas num determinado ângulo que ao passarem pelas palhetas rotoras provocaram o movimento de giro desse disco de palhetas que está acoplado no mesmo eixo do compressor, criando assim a energia mecânica necessária .