Motores: Turbo-jato, Turbo-fan, Turbo-hélice – Wikipédia

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

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

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.