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.

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