Informação 31 – O Avião e sua forma de propulsão.

Propulsão a hélice

Desde os primeiros balões dirigíveis e dos aviões “viáveis”, esta é a forma mais utilizada para prover propulsão a estas máquinas. A hélice nada mais é que um aerofólio. Isso mesmo, ela tem os mesmos princípios de uma asa, colocada em outra posição que ligada ao motor gera força de tração para o deslocamento horizontal do avião. E é este deslocamento que força aparecer na asa, à sustentação necessária ao voo.

Podemos dividi a propulsão a hélice em duas: hélice acoplada a motores convencionais e hélice acoplada a motores a jato (aviões Turbo-hélices).

• Hélice em motores Convencionais: os primeiros motores usados na aviação são semelhantes aos utilizado nos carros, os chamados motores de combustão interna. Estes são perfeitos para baixas velocidades, rápida necessidade de resposta em aceleração e boa eficácia em voos a baixa altitude. Uma das grandes desvantagens destes motores é a perda de potencia e da eficiência a medida que a atitude aumenta, devido ao ar torna-se mais rarefeito.



Motor convencional a hélice
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Piper Navajo
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• Hélice acoplada em motores a jato (aviões Turbo-hélices): Por possuírem uma menor quantidade de partes móveis os motores a jato acabaram mostrando uma alta confiabilidade no seu tempo de vida útil, além de trabalharem com grande eficiência nas altas altitudes e grandes velocidades. Mas a contrapartida é a sua utilização a baixas velocidades. Daí a ideia de acoplar a hélice a estes motores. Mas, acoplar simplesmente as hélices as turbinas teria um inconveniente na eficiência da mesma que não consegue trabalhar bem a grandes velocidades. A solução para isso foi inserir uma caixa de redução de velocidade entre a turbina e a hélice, trazendo esta para uma menor RPM e uma eficiente utilização. Estes são os motores Turbo-hélices. No Brasil um dos mais conhecidos Aviões Turbo-hélices é o Bandeirante que foi o avião de início da Embraer.

 

Esquema motor Turbo-hélices
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Embraer Bandeirante (Fab C-95)
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Propulsão a jato

O motor a jato ou motor a reação usa a máxima da lei física de “ação e reação”. Basicamente ele é um compressor que suga um fluído, neste caso o ar, da parte frontal e passando por uma série de compressores, que como o nome diz comprime o ar e o envia a outra câmara que faz a mistura deste com o combustível. Esta mistura é queimada (ignição) e vai para uma nova área com turbinas que o acelera e daí é expelido pela parte traseira com grande velocidade e pressão, o que recebe o nome de empuxo. Esta situação é que impele a aeronave para frente, empurrando a massa de ar para trás (lei de ação e reação).

Como os motores a hélice podemos dividir os motores a reação em: Jato Puro e Turbofan.

• Jato Puro: Foi o mais utilizado até meados dos anos 70 em grandes aeronaves de transporte de passageiros, carga e aviões militares. E é a definição que fizemos acima do motor a jato. Mas com o advento dos preços alto dos combustíveis, estes motores que tinham grande eficiência em grandes altitudes e grandes velocidades, mas consumem muito, tiveram que sofre  modificações e atualizações que seria os motores a jato Turbofan. Outro motivo desta alteração estava nas leis de poluição sonora que apareceram por todo o mundo, pois os motores Jato Puro são muito ruidosos.

Esquema motor Jato-puro
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Boeing 737-200
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• TurboFan: Nada mais é que o motor de a Jato Puro acoplado a uma grande hélice/ventoinha, o Fan, envolta por uma carenagem que minimiza os problemas que as hélices tem em alta velocidade e rotações (RPM). Neste o ar sugado pela parte frontal do motor e só parte deste vai para dentro da turbina, seguindo o processo descrito acima para o Motor Jato Puro. O restante deste ar é desviado pelas laterais, fluindo por câmaras na carenagem até sair na parte traseira do motor, aonde se uni aos gases de exaustão da turbina, gerando o empuxo. Esta nova forma encontrada tem um enorme impacto no ruído e no gasto com combustíveis, pois se pode usar motores menores.

Esquema do motor Turbofan
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1 - Carenagem;

2 - Fan;

3,4,5,6,7 e 8 - Tubina;

9 - exaustão do Fan pela carenagem.

embraer 195
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Obs.: Existe uma nova geração de motores Turbofan chegando para os aviões atuais, que como nos motores turbo-hélices, terão entre a turbina e o fan, uma caixa de redução para melhorar a eficiência em baixas e altas velocidades. Aproveitando melhor as RPM, além de adequar-se as novas leis ambientais.

Bons voos!