MOTORES A REAÇÃO TURBOJATO E MOTORES A REAÇÃO TURBOFAN E TURBO HELICE

Motor Turbojato

 

Turbojato

Um motor turbojato é um tipo de motor de combustão interna normalmente usado para impulsionar aviões. O ar é sugado por um compressor rotativo e é comprimido, em sucessivos estágios para maiores pressões antes de passar pela câmara de combustão. O combustível é misturado ao ar comprimido e é queimado na câmara de combustão com o auxílio de ignitores. O processo de combustão eleva significativamente a temperatura do gás, fazendo com que os gases expelidos expandam-se através da turbina, na qual a força é extraída para movimentar o compressor. Embora este processo da expansão reduza a temperatura e a pressão do gás na saída da turbina, ambas estão ainda muito acima das condições naturais. O gás de em expansão sai da turbina através dos bocais de saída do motor, produzindo um jato de alta velocidade. Se a velocidade do jato exceder a velocidade de vôo do avião, existirá uma pressão de aceleração sobre a fuselagem.
Sob condições normais, a ação bombeadora do compressor impede a existência de qualquer contra-fluxo, facilitando o fluxo contínuo do motor. O processo inteiro é similar ao motor de quatro tempos, mas a admissão, compressão, explosão e exaustão se dão ao mesmo tempo em diferentes seções do motor. A eficiência mecânica do motor dependerá fortemente da razão de compressão (pressão de combustão/pressão de entrada) e da temperatura da turbina no ciclo.
A comparação entre motores a jato e motores a hélice é instrutiva. Um turbojato acelera intensivamente uma pequena quantidade de ar, enquanto um motor a hélice move uma relativamente grande quantidade de ar a uma velocidade significativamente menor. Os gases de exaustão rápidos de um motor a jato os fazem mais eficientes em altas velocidades, especialmenteem velocidades supersônicas e em grandes altitudes. Em aviões mais lentos, requeridos para vôos curtos, um avião equipado com uma turbina a gás que move uma hélice, comumente conhecido como turbo-hélice, é mais comum e muito mais eficiente. Aviões muito pequenos normalmente usam motores convencionais, a pistão, para mover a hélice, mas motores turbo-hélice pequenos estão ainda menores com o surgimento de melhorias na engenharia.
O turbojato descrito acima é um turbo jato de eixo simples, no qual um único eixo conecta a turbina ao compressor. Projetos que atingem altas pressões possuem dois eixos concêntricos, que melhoram a estabilidade durante a aceleração do motor. O eixo de alta pressão externo liga-se ao eixo da turbina. Este, com o pós-combustor, formam o núcleo ou gerador de gás da turbina. O eixo interno conecta-se ao compressor de baixa pressão da turbina. Ambos ficam livres para operar em velocidades ótimas.



                                                  Motor turbofan

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Turbofan

Grande parte dos aviões comerciais atuais são equipados com motores turbofans, nos quais um compressor de baixa pressão age como um ventilador, levando ar não apenas para o centro do motor, mas também para um duto secundário. O fluxo de ar secundário passar por um "bocal frio" ou é misturado com gases de exaustão à baixa pressão da turbina antes de se expandir com os gases do fluxo principal.
Quarenta anos atrás havia pouca diferença entre motores a jato civis e militares, aparte o uso de pós-combustores em algumas aplicações (supersônicas).
Turbofans de uso civil dos dias atuais possuem um baixo empuxo específico (empuxo líquido dividido pelo fluxo de ar) para manter o barulho do jato a um mínimo aumentar a eficiência do de combustível. Conseqüentemente a relação de permeabilidade (fluxo de ar secundário dividido pelo fluxo do núcleo) é relativamente alta (relações de 4:1 a 8:1 são comuns. Um único ventilador é necessário, dado que o baixo empuxo específico implica uma baixa pressão do ventilador.
Os turbofans atuais, no entanto, tem um empuxo específico relativamente alto, para maximizar o empuxo para uma dada àrea frontal, e o barulho sendo uma pequena conseqüência. Os fans multi-estágio são requeridos normalmente para alcançar um indice de pressão do fan relativamente alto necessário para um empuxo específico. Apesar de altas temperaturas na entrada da turbina são freqüentemente empregadas, o índice de passagem de ar secundário (bypass) tende a ser baixo (normalmente significativamente inferior a 2.0).


                                                
                                                         TURBO-HÉLICE

O Turboélice (turbopropulsor ou turbo-hélice) é um tipo de turbina a gás. O turboélice é um motor de reação mista, pois é, basicamente, um motor a jato acionando uma hélice. Entre o eixo da turbina e a hélice há um redutor de velocidade. A força propulsiva deste motor é produzida 90% pela hélice e 10% pelos gases de escapamento. Comparando-se o motor turboélice com o motor a jato puro, nota-se:

• O turboélice é normalmente maior que um motor a jato de tração equivalente, mais complexo e possui mais partes móveis;

• Fornece maior tração que o jato puro em baixas velocidades consumindo menos combustível;

• Nas decolagens, o turboélice acentua sua eficiência em virtude da hélice movimentar uma grande massa de ar; nos pousos propicia maior força de frenagem pelo maior arrasto oferecido pelo disco da hélice em passo mínimo ou reverso.

• O motor turboélice é normalmente mais pesado que o turbojato de tração equivalente.

Alguns turboélices são de turbina livre, isto é, têm uma turbina para acionar a hélice e outra, independente, para acionar o compressor. Um tipo de motor turboélice de turbina livre consagrado é o turboélice de fluxo reverso Este tipo de motor é bastante compacto e tem seu funcionamento diferente. O ar é captado pela parte traseira do motor e a saída dos gases de escapamento é feita na parte dianteira. Um exemplo deste motor é o PT6, que equipa o Bandeirante.

RETIRADO DO SITE Wikipédia

Como se dá a partida nos motores a jato dos aviões?

Existem inúmeras variedades de motores de turbina a gás. Um destes modelos apresentado em Como funcionam as turbinas a gás abrange o tradicional motor "a jato" usado nos aviões. Os gases aquecidos que resultam da queima do combustível acionam as pás da turbina exatamente da mesma forma que o vento gira um moinho de vento. As pás ligam-se a uma árvore que também gira o compressor da turbina. Já outro tipo de motor de turbina a gás, muito usado em tanques e helicópteros, possui um conjunto de pás para acionar o compressor além de um outro conjunto separado de pás que acionam a árvore de saída. Em ambos os tipos é preciso fazer a árvore principal girar para se dar a partida no motor.

Este processo de partida normalmente utiliza um motor elétrico para girar a árvore principal da turbina. O motor elétrico fica parafusado do lado de fora do motor da turbina, sendo dotado de uma árvore e engrenagens que o ligam à àrvore principal. O motor elétrico gira esta até que haja ar suficiente sendo soprado através do compressor e da câmara de combustão para o motor principal poder começar a funcionar. O combustível começa a fluir, sendo então inflamado por um dispositivo semelhante a uma vela de ignição, como nos sistemas de acendimeto dos fogões. Em seguida aumenta-se o fluxo de combustível para acelerar o motor principal até que este atinja sua rotação de operação. Se alguma vez já esteve num aeroporto e teve a chance de ver a partida de um daqueles grandes motores a jato, você sabe que as pás da turbina começam sua rotação lentamente. É o motor elétrico que faz isso. Aí você, às vezes, escuta uns estalidos, que são as centelhas saltando, e vê a fumaça saindo pela parte traseira do motor. Em seguida a rotação aumenta e o motor começa a gerar empuxo.
Além da árvore de partida, a maioria dos grandes motores a jato possuem também outra árvore de saída, que serve para acionar itens como geradores elétricos, compressores de ar condicionado, etc, necessários para operar o avião e manter o conforto dos passageiros. Esta árvore pode se ligar à àrvore principal da turbina no mesmo ponto em que se liga o motor de partida, ou ainda em outro local. Alguns aviões a jato possuem uma turbina separada (às vezes no cone traseiro da aeronave) que não faz outra coisa senão gerar força auxiliar, conhecida por APU (auxiliary power unit). É mais econômico operar essa turbina menor quando o avião está parado no solo.

tirado do site COMO TUDO FUNCIONA.

Categorias de ILS.

ILS - Instrument Landing System, ou Sistema de Pouso Por Instrumentos, é um recurso importantíssimo na aviação comercial. É graças a esse recurso que, mesmo com tempo ruim, as aeronaves conseguem fazer suas aproximações e pouso nos aeroportos. Mesmo na era do GPS, o ILS continua sendo fundamental, dada sua precisão tanto na navegação "plana" (deslocamento sobre o terreno) como também na navegação vertical (evolução da altitude da aeronave ao longo do vôo).

Existem diferentes categorias de ILS, como função da precisão fornecida pelo sistema, e também do treinamento da tripulação e recursos técnicos do avião. Ou seja, para uma aproximação categoria CAT III, por exemplo, não basta o aeroporto dispor do sistema ILS adequado. É preciso que a tripulação da aeronave tenha treinamento correspondente e que a aeronave seja homologada para esse tipo de procedimento.

Abaixo, uma tabelinha com as categorias de aproximação ILS.

Glide Slope

Trajetória de Planeio ("Glide Slope")
É um transmissor que também fornece um sinal eletrônico, porém, com a
finalidade de orientar a aeronave no plano vertical, de forma que esta possa
descrever uma trajetória descendente, segura, de inclinação conhecida e constante.
Compreende transmissores em UHF e seu sistema de monitoramento
correspondente.
As antenas do subsistema da trajetória de planeio ("Glide Slope") produzem
verticalmente um campo de irradiação modulado pela combinação de dois sinais
de áudio (90Hz e 150Hz). Este campo irradiado desenvolve uma trajetória
descendente pertencente ao plano vertical que contém o eixo da pista. O campo
está de tal forma distribuído que o tom de 90Hz predomina acima da trajetória,
enquanto o tom de 150Hz predomina abaixo desta. Assim, quando uma aeronave
se encontra exatamente na trajetória de planeio, o ponteiro indicador do receptor
de bordo fica centrado na escala do instrumento. Se a aeronave estiver acima da
trajetória, a modulação de 90Hz predominará, fazendo com que o ponteiro
horizontal do instrumento se desvie para baixo de uma quantidade equivalente ao
desvio angular entre a aeronave e a trajetória correta. Se a aeronave estiver abaixo
da trajetória, a modulação de 150Hz predominará, desviando o ponteiro para
cima, de maneira análoga, conforme indicado na Figura 6 a seguir.
Figura 6 - Orientação Vertical nos pontos notáveis da trajetória de planeio.
As profundidades de modulação dos sinais de 90Hz e 150Hz são iguais ao longo
de todos os pontos da trajetória de planeio, que pode ter uma inclinação de 2° a 4°
com o horizonte. Ainda que o valor recomendado seja de 3°, o ângulo de elevação
Introdução
25
da trajetória de planeio pode variar bastante entre os diversos auxílios instalados,
dependendo das características do terreno diante das antenas e dos requisitos do
tráfego aéreo local.
Em uma aproximação ILS, qualquer afastamento da trajetória de planeio deverá
causar imediata resposta no ponteiro do instrumento de bordo, alertando ao piloto
para o sentido da correção a ser aplicada à aeronave, isto é, se deverá subir ou
descer ("Fly-up, Fly-down") para que se mantenha na trajetória prevista.
Assim, percebe-se que a informação de estar voando corretamente a trajetória de
planeio deve se prender apenas às vizinhanças muito próximas, restritas a um
corredor de vôo com largura angular muito estreita e centrado na trajetória.
O glide slope pode ser apresentado em quatro configurações: nulo de referência,
efeito de captura, banda lateral de referência e end fire, conforme descrito a seguir:
- Nulo de Referência: composto por um transmissor de curso e duas antenas. É
utilizado em sítios com ótimas condições de terreno.
- Efeito de Captura: composto por um transmissor de curso, um transmissor de
preenchimento, uma APCU (Amplitude and Phase Control Unit – Unidade de
Controle de Fase e Amplitude) e três antenas, sendo utilizado em sítios com
deficiências topográficas acentuadas.
- Banda Lateral de Referência: composto por um transmissor de curso, uma
APCU e duas antenas, sendo utilizado em sítios onde a área de reflexão é pequena
ou terrenos com declive acentuado após 300m das antenas.
- End Fire: composto por um transmissor de curso, um transmissor de clearance,
uma unidade de interface, duas antenas côncavas (end fire) que são alimentadas
pelo transmissor de curso e duas antenas dipolos alimentadas pelo transmissor de
preenchimento. Por suas características (baixa altura) é utilizado onde a área do
sítio é reduzida (ex.: entre duas pistas).
A potência de saída dos transmissores deve ser o suficiente para produzir um sinal
útil a distâncias de 18km a 28km dos transmissores, cobrindo setores de pelo
menos 8° para cada lado do curso do localizador. As estações do GLIDE operam
em uma das diversas freqüências contidas na faixa de 328MHz a 336MHz. O
receptor da aeronave é automaticamente sintonizado para o canal correto de UHF
quando a freqüência do LOC for selecionada.
Introdução
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Seus transmissores e antenas são usualmente instalados em um abrigo próximo da
cabeceira de aproximação para dentro da pista, mas afastados lateralmente de seu
eixo central, evitando serem obstáculos susceptíveis de colisão.

Geometria do Avião

-Superfícies aerodinâmicas: aquelas que produzem pequena resistência ao avanço. ex. Spinner, carenagem da roda.

-Aerofólios: aquelas que produzem reações úteis ao vôo. ex: hélice, asa, estabilizadores.

Elementos de uma asa:

- envergadura: comprimento de uma ponta a outra da asa.

- Corda: Comprimento do bordo de ataque ao bordo de fuga.

- Raiz: parte da as próxima da fuselagem do avião.

- Ponta da asa: extremidade da asa.

Perfil do aerofólio

Perfil simétrico: pode ser dividido ao meio por uma linha reta

Perfil assimétrico: É aquele que não pode ser dividido por uma linha reta em duas partes iguais.


Elementos de um Perfil.

Bordo de ataque: extremidade dianteira do perfil

Bordo de fuga: extremidade traseira do perfil

Extradorso: superfície superior do perfil

Intradorso: superfície inferior do perfil

Corda: linha reta que liga o bordo de ataque ao bordo de fuga (imaginária).

Linha média: é a linha que eqüidista desde o inicio até o fim o intradorso e o extradorso.

Ângulo de Incidência: é o ângulo formado entre a corda e o eixo longitudinal do avião.

TEMA JA EXISTENTE E ESCRITO NO SITE BRAZILIAN DIVISION

Spoilers o que é? para que serve?

:

“Spoilers” são superfícies (placas) que, quando comandadas, se abrem no extradorso (parte superior) das asas com a finalidade de reduzir a sustentação e criar arrasto na área afetada.

Os “Spoilers” podem atuar de 3 maneiras em uma aeronave:

1. Podem atuar como freios aerodinâmicos em vôo (“Speed Brakes”) para ajudar a reduzir a velocidade e permitir descidas com ângulos mais acentuados;

2. No solo são usados para destruir a sustentação das asas e possibilitar maior aderência das rodas com a pista a fim de aumentar a eficiência dos freios. Essa função é conhecida como “Ground Spoilers”;

3. Quando usados em conjunto com os Ailerons, tem dois efeitos: aumentar a razão de rolagem para inclinar o avião e criar um arrasto no lado em que o Aileron se desloca para cima, compensando o arrasto da asa oposta.


Vamos agora entrar em maiores detalhes sobre cada uma das formas de atuação dos “Spoilers”:


Speed Brakes:

Quando os “Spoilers” atuam como Speed Brakes, um número igual de placas sobe em cada lado da asa. Essa abertura de placas no extradorso da asa causa um aumento no arrasto e uma perda de sustentação. Nem todas as placas dos Spoilers possuem função de Speed Brake, algumas atuam apenas como Ground Spoilers, outras como Speed Brake, e outras apenas atreladas aos ailerons. Então é comum ver algumas placas atuando em vôo, enquanto outras estão fechadas. Normalmente, o manual da aeronave diz quais são as placas dos Ground Spoilers e dos Flight Spoilers (definição de spoilers usados apenas em vôo, seja como Speed Brake, seja atrelado ao aileron). Segue uma foto do Speed Brake atuando em vôo:



Com a ajuda dos Speed Brakes é possível aumentar a razão de descida da aeronave sem aumentar a velocidade. Esse aumento na razão de descida varia de aeronave para aeronave e também com a configuração que a aeronave está. Este aumento pode ser de 1.000 pés por minuto, como pode ser de apenas 300 pés por minuto.

Existem outros tipos de Speed Brake que não atuam sobre as asas, mas sim no cone de cauda da aeronave. Caso do Fokker 100, aonde os Spoilers não possuem função de Speed Brake.


Ground Spoilers

Por ter a finalidade de destruir a sustentação os Ground Spoilers utilizam todas as placas dos Spoilers para que a perda de sustentação seja o mais eficaz possível. Reparem na foto abaixo e vejam a diferença de atuação entre o Speed Brake e o Ground Spoiler, vejam como o Ground Spoiler abre todas as placas dos Spoilers em suas deflexões máximas, quebrando a sustentação e assim aumentando a eficiência dos freios:



Atuação conjunta com os Ailerons

Essa atuação em conjunta dos Spoilers com os Ailerons é normalmente adotada em grandes aeronaves à jato (não é comum em aeronaves menores do que um B737 ou um A319, como os jatos executivos). Entretanto, em alguns aviões de pequeno porte, os Spoilers são usados em vez dos Ailerons para o controle lateral da aeronave.

Quando se aplica manche para os lados com o intuito de realizar uma curva, as placas do Spoiler abrem somente do lado em que o Aileron é deflexionado para cima, ajudando na redução da sustentação desse lado e criando um arrasto que compensa o arrasto da asa oposta, ocasionado pelo aumento da sustentação.

Nos aviões assim equipados, torna-se desnecessária a aplicação de leme de direção para coordenar a curva. Segue uma imagem, está em inglês, mas acho que não tem problema quanto ao entendimento:



Uso correto dos Speed Brakes (Boeing 737)
O Pilot Flying (PF) deve manter a mão sobre a manete dos Speed Brakes durante toda a operação dos mesmos. Esse procedimento evita que os pilotos esqueçam os Speed Brakes abertos!

A manete dos Speed Brakes deve ser utilizada, preferencialmente, apenas na posição “Flight Detent” (o porquê disso vou explicar em algumas linhas abaixo).

Nunca utilize os Speed Brakes entre a posição “UP” e “Flight Detent”.

Os Speed Brakes deveram ser recolhidos antes de se atingir a altitude desejada, 500’ pés no mínimo. Lembre-se de antes de aplicar potencia, recolher os Speed Brakes.

O Uso dos Speed Brakes com Flaps deve ser evitado, se possível. Com Flaps além da posição 15, os Speed Brakes devem ser recolhidos.


Porque devemos utilizar os Speed Brakes apenas na posição “Flight Detent”

Lembrem-se que os Spoilers são atuados em conjunto com os Ailerons para “ajuda-los” a realizar uma curva, ou seja, quando aplicamos comando para curvar para a direita os Spoiler da asa direita sobem e os da asa esquerda permanecem fechados, fazendo com que a asa da direita perca sustentação e desça para a realização da curva!!!

Vamos imaginar a seguinte situação:

Um 737-700 descendo para uma altitude X com Speed Brakes aplicados em uma posição entre “Armed” e “Flight Detent”. Nesta situação os Speed Brakes estão abertos a meio curso, ou seja, nem totalmente abertos, nem totalmente fechados!

Se comandarmos uma curva para a esquerda, por exemplo, os Spoilers (que são as mesmas placas dos Speed Brakes) iram atuar para ajudar na realização da curva, então as placas dos Spoilers na asa esquerda iram abrir ainda mais (lembrem-se que estão a meio curso), enquanto que os Spoilers da asa direita iram fechar.

Essa combinação aumenta de forma considerável a razão de rolagem da aeronave (Roll Rate), tornando a aeronave muita mais sensível na atuação das curvas! Esse é também o motivo do porque não se aplica Speed Brakes em curva (aumenta a razão de rolagem da aeronave).



Referências Bibliográficas:

Livro: Aerodinâmica e Desempenho de Aeronaves para Pilotos
Autor: Cmte. L. S. Pinto

Manual: FCTM (Flight Crew Training Manual) Boeing 737

Manual: Programa de adaptação para aeronaves a jato
Autores: Cmte. Barbosa Gomes, Cmte. Furich e Cmte. Felipe Barros
VARIG Flight Training Center – Porto Alegre

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O MAIOR AVIÃO DO MUNDO