Livro Motores a Reao

5/9/2018 Livro Motores a Reao

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iNDICE

CapItulo 1- 0MOTOR - VISAO GERAL " 7

INTRODUCAo 7DESENVOLVIMENTO 81.1-NOcOES SASICAS DE HIDRODINAMICA 812 - PRESsAo NOS FLUIDOS ESCOANTES 91.3-PRINCiPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR A

REACAO sAslCO 10lA-PARTIDA EM UM MOTOR A REACAo sAslCO 111.5-EMPUXO ou TRACAo 121.6-FATORES QUE INFLUENCIAM A TAACAo 131.7-INFORMACOES UTEIS 15

1.7.1- Simbologias 17CapItulo 11- TIPOS DE MOTORES A REACAO 22

1I.1-ESTATD-REATOR 23112- PULSOJATO 231I.3-TURSOJATO 251104 REA TOR TURSO-FAN 2511.5- TURSO-HELICE 2611.6 TURSO-EIXO 2711.7 PROP-FAN 2811.8 COMSINACAo DE MOTORES 28

11.8.1- Turbo estato-reator 2911.82- Turbo foguete 29


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4 MARCOS J. A. PALHARINI

CapItulo III-COMPONENTES DOS REATORES ...... 32ESTAC;;6ES DE REFERENCIA 321I1.1-SISTEMA DE INDUQAO 33

lIi.l.l - Fonnas de entrada de ar 34111.1.2 Forma interna do duto 36111.1.3 Protecao no duto de indu~ao 37

11I.2-COMPRESSOR 40111.2.1 Tipos de compressores 41111.2.2 Estol do compressor 48

11I.3-cAMARAS DE COMBUSTAO 49111.3.1- Tipos de cameras de cornbustao 50

111.4-TURBINAS 54111.4.1 Tipos de turbinas 561Ii.4 .2 - Refrigera~o dos orientadores e das palhe tas

da turbina 59111.5 ESCAPAMENTO 60

1Ii.5.1 - Bocais de descarga "tlpicos 611Ii.5.2 - Bocais de Area variAvel 63111.5.3 Supressores de ruldo 64111.5.4 Reversao de emouxo 68

1I1.6-DISPOSITIVO DE P6S-COMBUSTAO (AFTERBURNER) 72

CapItulo IV - SISTEMAS DE UM MOTOR A REACAO ...... 74IV.l -SISTEMA DE LUBRIFICAQAO 74

Introdu~ao 74IV.l.l - Requisitos para 06190 lubrificante ,... 75IV.l.2-Sistema de lubrifica~ao tlpico 75IV.2-SISTEMA DE COMBUSTivEL 79Introdugao .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 79IV.2.1- Desenvolvimento do sistema de combustl-

vel 79IV.2.2 - Requisitos baslcos de um sistema de com-

bustlvel .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 82IV.2.3 - Controle de combustlvel 83IV.2.4 - Caracterislicas do combustive I 86IV.2 .5 - Sistema de degelo do combustlvel 88

IV.3-SISTEMA DE PARTIDA E DE IGNIC;;AO 90Introdugao 90

M OT OR ES A R EA CA O

IV.3.1 - Sistema bAsico para partlda nos motores are~ao 91

IV.3.2- Tipos de sistemas de partida 91IV.3.3 - Sistema basico para igni~ao nos motores a

re~ao 93IV.3.4 - Cmponentes bAsicos do sistema 95

IV.4 - PROTEQAO CONTRA FOGO NO MOTOR 98Inlrodugao .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 98IV.4.1 - Sistema de deteccao e extingao de incen-

dio 98IV.5-SISTEMA DE PROTEC;;AO CONTRA GELO 101

Introdu~o " 101IV.5.1-CaracterlstiCas do gelo formado 102IV.5.2 - Efeito do gelo no motor 102IV.5.3 - Sistema basico de prote~o contra gelo no

motor 103IV.6-SISTEMA DE INJEC;;AO DE AGUA-METANOL " 105IV.6.1 - Inj99ac de admissao do compressor. .. 106IV.6.2 - Injegao na carnara de cornbustao .. 107

CapItulo V - COM~NDOS E INSTRUMENTOS DOS MOTORES AREACAO _.................................. 109INTRODUQAO .. .. ... 109V.l-DISPOSITIVOS DE COMAN DOS E FUNC;;6ES .. 110

V.l.l-Motor de rea~ao direta (ex. do turbo-fan) 110V.l.2 - Motor de reacao mista (ex. do turboMlice).. 112

V.2-INSTRUMENTOS DO MOTOR 113V.2.1-Tac6metro :::::::::::::: 114V.2.2- TermOmetro dos gases de escapamento 114V.2.3 - Razao de pressao do motor 116V.2.4 - Pressao do 61eo d e lubrificagao do motor 117V.2.5- Temperatura do 61eo e lubrifica~o do mer

tor 118V.2.6 - Fluxo de combustlvel 118

CapItulo VI- OPERACAC? DO MOTOR A REACAO ..... 120INTRODUC;;AO _ _" _......... 120VI.l-0PERAI;:OES NO SOLO 120


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6 MARCOS J.A. PALHARINI

VI.l.l - Preven~o contra ingestao de corpos estra-nhos 122

VI.12 - Areas perigosas do motor 122VI.l.3 - Perigo de inrendio no motor (aviao no

solo) 124VI.l.4-Partida do motor no solo 125VI.l.5 - Parada do motor no solo _ , 126

VI2 - RELA


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MARCOS J. A. PALHARINI

o com pressor girando , perm ite a adrnisseo do ar, co mprim indo-o .D ep ois d o c om p re ss or , 0 a r so b p re ssa o, ~ e ntre gue ~ ca me ra de combustaoo nd e a m istu ra ~ p ro ce ss ad a e q ue im ad a, g era nd o e ne rg ia c alo rliic a.

E ssa e ne rg ia c alo rlfic a, e m fo rm a d e e xp an sa o d e g as es (e ne rg ia c in ~ti-c a), ~ e ntre gue ~ turbina , o nde h~ tra nsto rm aca o e m e ne rgia rn eca nlc a, Is tofa z com que a ro tacao do co njunto aum ente de ve locidade. Logo a se guir o sg ase s s ao e xp elid os p ara a a tm os fe ra a tra ve s d o e sc ap am en to .

admissi!o compressi!o tempo motor escapamentoFigura 1 .1 - Comparacao entre os motores.

DESENVOLVIMENTOA nte s po re rn d e e ntra rm os no e stud o a bra nge ndo o s m oto re s a re ag ao ,

s er a in te re ss an te e stu da rm o s a lg un s c on ce ito s b as lc os in er en te s a c on dic ;iiod e fu nc io nam en to d es se s m o to re s.1 .1 - N OyO ES S AS IC AS D E H ID RO DIN AM IC A

Um fluido num tubo te6rico , nao sofrendo perturbac ;6es, e seo era dem odo unifo rm e, ou se ja , em qualque r das reg i6e s do tubo a ve locidade serac on sta nte , v ar ia nd o p or em a v elo cid ad e c or np atlv el c om a v ar ia c;a o d o d iiim e -tr o in te rn o d o r efe rid o t ub o.

M OT OR ES A R EA CJ lo

T od av ia , h av en do p ert ur ba c;6 es d ev id o a v is co sid ad e d o flu id o, q ue c au -sa m a de r~ nc ia d o m esm o a tra ve s da s pa re de s do tubo , a pa re ce ra o d ife re n-ga s n a s v e lo c id a de s t omad as .

o vo lum e do fluido que pa ssa n um a re gia o de um tubo (se ca o tra nsve r-sa l) d ura nte um inte rva lo de te mpo , re ce be a d eno min ac;a o de va za o, V aza o,portanto , ~ a quantidade de ar que passa por um ponto dado em um tem podado.

c pI

escoamento vaz!lo

Figura 1.2- Escoamento e Vazao,

12 - PR ESS AO N OS F LU ID OS ES CO AN TES

Pressao Estiltica, ~ a pressao com que 0 flu ido , em repouso ou emm ov im en to , a tu a s ob re a s e stru tu ra s in te ma s d e u m tu bo . A p re ss ao e sta tic ad im in ui se mp re q ue h ou ve r u m a um en to d a ve lo cid ad e d o flu id o.

Presseo Di ntlmi ca , ~ a pre ssa o qu e o co rre de vid o a o im pa cto d o flu idoe m m ovim ento . S e a m assa do fluido pe rm ane ce r co nsta nte , a pre ssiio din a-m ica aum entarA se o correr um aum ento da ve lo cidade do fluido em escoa -mento .


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10 MARCOS J. A . P A LHAR IN I

Expansao, e 0 proces -SO a traves do qua lte m -s e a p o ss ib ilid ad ede d im inu ir a pressa oe sta tlc a c om 0 aumen -to da ve lo c idade doflu ido . Com isto ate mp era tu ra do flu idodirntnul ra.Difusao, e 0 pro-cesso que pe rm itea um en ta r a p re ssa o d eu m flu id o, a pro ve ita n-d o-s e s ua e ne rg ia c in e-tica (m ovim ento ), fa -zendo com lsso , que

a co nte ca um a d im inu ige o da ve lo cida de do flu ido e m esco am ento . Assim ate m pe ra tu ra e a p re ss ao a um e nta m .

D,

Figura 1 .3 - p t essoes nos f lu id oses coan t es.

expansor dHusor

ve ioc idade:aumentapress li o es td ti ea :d iminu itemperatura:diminuive loc idade:d iminu ipressao es td t i ea :aumentatempera tu ra :aumenta

Figura 1 .4 - Expanso r e d if u so r .

M OT OR ES A R EA cA O 11

1.3- PR IN CiP IO D E F UN CIO NAM ENTO D E U M M OTO RA R EA CA O sA slC Oo a r, qua ndo subm etido a um a cre se lm o de te mpe ra tu ra de ntro de umr ec ip ie n te , t er A c o ns eq ue n tem e nt e um a c re sc ir no d e p re ss ao ( A) .S e n es se re cip ie nte e xistir u m o rific io la te ra l, po r e le sa lra 0 a r com

p re ss ao d o in te rio r d o re cip ie nte , po r c au sa d a d ife re ne a e ntre a s p re ss6 es(in tema e extema ). De aco rdo com a te rce i ra le i de New ton , a toda aeeoe qu iva le u ma re ae ao d e m esm a inte nsid ad e p ore m e m s en tid o c on tra rio , e n-m o 0 re cip ie nte s eria a rre m es sa do a u ma c erta d ls ta nc ia , q ue d ep en de d ire -l amente da q ua ntid ad e de a r n o se u in te rio r e da va zso d e e sc ap e (8).

P ara q ue 0 a r n o in te rio r d o re cip ie nte p ossa so fre r re no va ca o, u sa -seu m c om pre sso r, 0 q ua l fa z a cre sc er a p re ssa o d o a r a dm itid o. C om o a expan-s a o d o a r e m m o vim e nto (e ne rg ia c in etlc a] s ain do a tra ve s d o o riffc io a cre sc ea a ca o, a re ae ao ta rn be rn a cre sc erA (C ).

. q u eimad o r[A

_ J L ; : ~a r compressorreeipiente

~~~.5:~~ MFigura 1 .5 - Pr inc(p iobas t code func ionamento do mo t or a r e ac a o ,


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N o c ap itu lo IV , s ub ca pitu lo IV .3 - S is te m a d e P artid a d e Ig nic ;:a o, es tu -da re mo s m ais a fundo a s siste ma s ba slco s pa ra pa rtida no s m olo re s a re a-c;:i io.Se co lo ca rm os um a turb ina no ca minho do a r e m e xpa nsao , a ac ;:a oda

e ne rg ia c im 3 tic a e xe c uta ra u rn m o vim e nto d e r ot ac ;:a o na lu rb in a . S e a lu rb in a ,a tra ve s de um eixo , fo r liga da a o co mpre sso r, e ste te ra m ais rec urso s paraa um e nta r s ua e fic ie nc ia , lo go , re no va ra m a is a r s ob re p re ss ao (D ).

o a r pa ssa ndo pe la tu rb ina so tre ra um a re duQa o na sua ve lo cida de ,Q ue s era re cu pe ra da a na ve s d o e sc ap e n o b oc al p ro pu ls or (p or e xp an sa o) (E ).

Pa ra aumen la r a ve lo c idade do a r em escape , sua lempe ra tura ea um enta da que im ando-ss um a ca rga co mbustive l a tra ve s de um a ve la deig nic ;:a o qu e e mitira um a c en te lh a u nic a, D al e m fre nte a c ha ma s e to rm aran os q ue im a do re s (tip o m a ea rle ol d e fo rm a c on tIn ua .,1.4- PARTIDA EM UM MOTOR A REACAo BAsI C O

Um m oto r a reacao , assim com o um m otor convenc iona l, pa ra 0 se up rin clpio d e fun cio na me nto ne ce ss ita d e u m disp ositivo c ap az d e q ue bra r aine rc ia do m olor. Pa ra dar in ic io a o func io na me nto do m olo r, um a rra nque ee m pre ga do p ara g ira r 0 con jun to comp r esso r -t u rb ina , 0 q ue c au sa 0 principiod a a dm is sa o d e a r a tra ve s d o c om pre ss or.

o m olar de arranque (starter) e m pre ga do p ara e ss a fin alid ad e p od eras of re r a lir ne n ta c ao e le tr ic a ( mo to r e le tr ic o ) o u a u rn en ta c ao p ne u rn a tlc a ( pa rt i-d as p ne urn atic as sa o a s m ais e mpre ga da s). A ss im q ue 0 c o n ju n lo c omp re s -so r-tu rb in a do m oto r a re aC (a o atin gir u ma R PM c apa z d e m an te r 0 s eu fu n-c io na me nlo se m 0 a uxilio d o a rra nqu e, e ste se ra d es ativa do , de ixa nd o d efunc io na r. E sla R PM situa -se num a fa ixa pe rc en tua l de 55% a 60% da R PMmax ima op e ra c io n a l.1 .5- EM PU XO O U TR AC Ao

N a re la c;:iio tra c;:iio e p ote nc la , p ara q ue p os sa m os c om pa ra r a s p erfo r-m a nc es d e d ais m o to re s, e n ec es sa rlo q ue s ua s g ra nd ez as fls ic as s eja m m e -d id as n as m esm as u nid ad es u su ais . A s d e tra ca o n os m oto re s a re ac ao , sa o:a /ibra-fon;:a ( Lb f) e 0 quilograma-fof9a (Kgf).P ara u m m o to r a re aQ ao , a p ole nc ia u tiliz ad a e fu nr;a o d a v elo cid ad e d ed es lo ca me nlo (vO o). U m m oto r a re ar;a o q ua nd o e m fu nc io na me nlo , m as e s-la nd o pa ra do , n ao d ese nvo lve ra p ote nc ia p orq ue a ve lo cid ad e d e d es lo ca -m ento d o a vla o e z ero (n ula ).

MOTORES A REACAo 13

E~ um mo to r ~ reac ;:iio d ire ta , a po tenc ia e fu~ da ve lo c idade deI/&), c uJ a r ep re s~ nta c ;;a o e T ph ( po te nc ia t ra to ra ). E ss a p o te n cia p od e s er c a l-c ula da m a te rn a tlc ams nt s p ela f6 rm u la :

Tph =T_ V . o nde : T ph = P ote nc ia tra to raT = T ra c ;; a o (f or Q a)V = V eJ oc id ad e ( v O O )

o :m pux o d o m oto r, e nlre o utro s fa to re s, d ep en de n!, a le m d as g ra nd e-z as tra ca o e v eto cld ad s, ta rn oe rn d a m a ss a d 05 g as es d e e sc ap am e nto .- T rar;ao em um moto r es ts t lco :

Tb = Wa V j + (Pd - Pa l Ag- T rar;ao de um m otor em v60:

Tr = Wa (V j - V ) + (Pd - Pa l V9 onde : W a = M as sa d o a r a dm itid o

~ = (peso. e ig ua l a m a ss a v ez es a c eJ er ac iio )V J = V eto ctd ao e d os g as es n o e sc ap am e ntoP d = P re ssa o d os g ase s no b oc al d e d esc arg aP a = P re ss ao a tm o sfe ric aA = A re a d o b o ca l p ro p uls or ( sa ld a)V = V eJo cida de d e vOo

T ra c ;: ~ r es ulta n te ( Tr ) = T ra c ;; ao q ue a tu a n o a viiio ( tr ac a o J lq uid a )Tra ~o b ru ta (Tb ) = T ra Qa o d ev id a a v elo cid ad e d 05 g as esT raQ ao n e g at lv a ( Tn ) = T ra c ;: iio d e vid a a v e Jo c id a d e d e v il a

Tr = Tb-TnL6 - F AT OR ES Q UE IN FLU EN CIA M A T RA CA o

A u nid ad e c on tro la do ra d e c om bu stlv el (F CU ), e m bo ra c on sig a c om pe n-s ar a lg un s d 05 f ato re s q ue c o nc o rr em in flu e nc ia nd o a t ra c ;: iio , a pr es en ta con-tu do a lte ra e s na m es ma , c on fo rm e a va ria c;;a odas g ra nd ez as q ue a lte ra m am a s s e d o a r a dmitid o :

P re ss ao a lm o sfe ric a T emp e ra tu ra a tm o sf er ic a U mida de re la tiva do a r.


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14 MARCOS J.A. PALHAAlNI

A - P resso a tmos fooca: Com 0 acr~ imo da a ltitude , a presseoatm osl6rica so lre ra um a redu lt8o , a tuando na tra lt80 de um m oto r a re ~d ev id o a va ria lt8 0 c au sa da n a d en sid ad e d o a r a tm os l6 ric o a dm itid o.

Pressooatmosfericaaumentadiminui

Densidadedoaraumentadiminui

TrafAodomotoraumentadiminui

B - Tempera tura a tmosfe ri ca : Atua na tr~ao de um motor devido a va -r ia c a o c a us a da na d en sid ad e d o a r q ue v aria in ve rs am en te c om a te mp era tu -ra .Temperaturaatmosfericaaumenta diminui

TrafAodomotor .diminuiaumenta

De[Jsidadedo ardiminuiaumenta

C - Um idade r el at iv a : A u mida de re la tiva do a r ca usa in llue nc ia ta m-bem como no caso da pressao e tem pe ra tu ra , a tu an do d ir et am e nt e n a d en si-d ad e d o a r a dm itid o, c on lo rm e a !a be la a ba ixo :Umidadedoaraumentadiminui

Trar;ao domotordiminui

aumenta

Densidadedoardiminuiaumenta

C om a va ria c;:fu l d a a ltitu de , a tra c;:a o do m oto r a re a9 ao s olre a in llu en -c ia o pe ra cio na l q ue d evid o a s ua v aria ca o c au sa a tte ra co es n as g ra nd eza s d apre ssso e te mp era tu ra , qu e c om o ~ sa bid o c au sa m rnud an ca s na de nsid ad ed o a r, c on lo rm e a ta be la a ba ix o:

A/titude- do nrve l do mar a t6 0 topo daest ratosfera;- dentro da tropopausa e acim adela.

T ra9 li o ( Lb f)d im i nui l ent ament ed im i nui l ent ament e

A v e/o cid ad e d e v 60 , 6 o utro fa to r que co ncorre para um a redult80 det racao, Com 0 aviao vo an do , a pressao de im pa cto causa urn a um ento dam as sa d e a r a dm itid a p elo m oto r, n a s eg uin te re la ltiio :

M OT OR ES A R EA cA O 15

Ve loc id ade de v60aumentadiminui

Tra9O (Lbf)d im i nui l en t ament ea umen ta le n tament e

N os a viO es q ue d es en vo lve m v c5 0s su pe rsO nic os, 0 e le ito d a p re ss ao d eim pa cto ~ m aior, um a vez que a p6s um a ve loc idade de Mach 1 .5 , a pressaode im pac to a um enta rapida me nte . O s va lore s aproxim ados da pressao de. Im p ac to c om a v elo c id ad e de v 6 0, s a o:

Ve loc id ade (Mach )1.52.02.53.04 .0

P reSS od e /mpac to ( PS /A )5010 030 0

50 02000

L7 -IN FO RM AC OE S U TEIS

Um a ae rona ve tem seu tipo de v60 ligado d ire tam ente co m a pr6priav elo cid ad e d e v6 0 q ue d es en vo lve , d ar s a o c on sid er ad os , c om a s s eg uin te sd en om in a es , q ua nto ao tipo de v60:

Tipode v6 0subsOnicot ransOnicosupersOnicohipersOnico

NumeroMachm en or q ue 1.0de 0.95 a 1.2de 1.0 a 5.0ac imade 5.0

N ota : Num ero M ach 6 a re la lt80 en tre a ve lo cida de de um m 6ve l e a ve loc i-da de do so m.A lgumas t e rm i nol ogi as s a o em pr eg ad as n as r elB 91 ie s t6 cn ic a s r ele re n-te s ao e mpre go do s m oto re s a re alt8o , se ndo qu e a s m ais usa da s sa o:A - Ace/er a9Bo b ru ta: m ov im en to a ce ntu ad am en te rl\p id o im po sto a oIlCe lerador (m ane te de potenc ia l de m odo a so lic ita r m axim a razao de au-m en to d a v elo cid ad e d o c on ju nto ro to r.B - Ambiente: d iz re sp eito a s c on di9 l5 es a tm os f6 ric as ta is c om o p re s-S A o , te mp era tu ra e u mid ad e, p re do min an te s e m vo lta d o m oto r.


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C - Cond i es t ra ns it 6ri as : sao condi ct 6es OCOITi dasem cu rt o espaco dete mp o, p od en do o co rre r n a a ce le ra C(8 0 o u d esa ce le ra ce od o m oto r o u q ua nd oo m esm o p as sa p ara u ma fa ixa d ete rm in ad a d e fu nc io na me nto .

D - C on sumo e sp ec ffic o: ~ a q ua ntid ad e d e c om bu stiv e I c on sum id a p orh ora s d e fu nc io na me nto , le va nd o-s e e m conslderaceo a potencia desenvolv i -da , que n o ca so do tu rb o-ja to pro duz um a libra de tra C(8o e n um turbo -he llc aum HP de potenc ia no e ixo .

E - D isp aro : ~ a acentuaceo da R PM que ultra pa ssa o s lim ite s rn axl-m o s o p er ac io n ais p e rm is sl ve is .

F - E ne rg ia : ~ a capac idade de um a torca e m po de r re aliza r u m traba-Iho.G - Ingestao: a C (8 od o m o to r em in ge rir , v olu nta ria m en te o u n ao , o bje to s

e stra nh os a ~d ona do s na sua pe rife ria (w -e a d e a lfa o). P or e xe mplo : p orca s,a rr ue la s , p a ra fu so s , e tc .

H - Operar ;ao es tave l: d ete rm in a u ma condlcao na qua l nenhum a flu-tua lfa o c onside ra ve l, de m ane ira in te nc io na l o u n ao , o co rra a lte ra nd o a s va -n ave ls d e R PM , te mp era tu ra e p re ssa o d o m oto r.

1 - Pa rt id a :. aC ( 8o d e s e im prim ir 0 p rin clp io d e fu nc io na me nto d o m oto r.J - Par tida abortada: d iz r espe it o a fa lta da ro ta cso (R PM ) de vido a fa -

Iha e m alcanca-la, c om pro me te ndo 0 func io na me nto n orm al de m arc ha le ntad ur an te a p a rt id a .

L - Par tid a q uen te : acentuacao da te mpe ra tura ca usa ndo um supe ra -q ue cim en to a o m oto r d ura nte a p artid a.

M - P as sa gem e stra ng ula da : ~ a p assa ge m p ela qua l 0 f lu xo d in am ic od e g ase (ve lo cid ad e) te nh a aicancadc a v elo cid ad e d o s om .N - P re ss ti o d e im pac to : q ua ntid ad e d e pressao s up e ri or a pressao am -

b ie nte , q ue s e c ara cte riz a n a e ntra da d o c om pre ss or o u su pe rfic ie s d e a ta qu ed a a ero na ve , de co rre nte da ve lo cid ade d e vc50 e m pre ga da pa ra 0 d eslo ca -mento , atraves d o a r, d ete rm in an do a ra za o d e im pa cto .o - Razao de impacta: ~ 0 coefic iente en tre a pressao d e im p ac to( pr es sa o d in am lc a) e a p re ss ao am bie nte ( pr es sa o e sta tlc aj,

P - Re cupera r; ao d e im pac to : aconte ce devido a a C(8o d os duto s dee ntra da de a r do re ato r e m re cup era r a ca pa cid ade da p re ssa o de im pa cto .

MOT OR ES A R EA CA O 17

Q - Reversor de emp ux o a u t ra r;a a: d iz re sp eito a u m d isp ositiv o m ac a-nieo c uja fin alid ad e ~ e fe tu ar p arc ia l m en te a a lte ra lfiio d o flu xo d os g as es d eescape, de form a a cria r um a forlf8 de e mpuxo no sentido contrano a o m ovi-mente lo n git ud in a l dO mo to r.R - Silenciador:.e u m d is po sit iv o e mp re ga do o em a fin alid ad e d e a te -nuar as onda s so noras de ba ixa frequenc ia em itidas no esca pe de gase s,

r ed uz in do 0 n uld o.S - T ra r; ao o u Empux a: e a d en orru na ca o d ad a a fo r9 a d e re ac ao ,T - Trar; t ia bruta : qu e e d ev id a a v elo cid ad e d os g as es o ca sio na nd o u m

e mpuxo qu e e de se nvo lv id o p elo m oto r, na o se c onside ra ndo no e nta nto aq ua ntic ia de d e m ovim en to in ic ia l d a m ass a d e a r.U - T ra r; ao e st at ic a a u Empu xa e st et ic o : e a tra ga o q ue 0mo to r d e se n -

vo lve se m no e nta nto ce se nvo lve r urna ve lo cid ade de tra nsla ca c (c on dil;:a oest~t ica).

V - Trar;ao I fqu ida : a tra C(8o e fe tiv a q ue e d es en vo lvid a p elo m oto rdurante 0 v c5 0, co ns id er an do -s e c on tu do a q ua ntid ad e d e m o vim e nto in ic ia l damassa d e a r.

X Trar;ao nega ti va: te m sua o co rre nc ia o ca sio na da pe la ve lo cid ade d ev O o .

Z - Superaquecimento: a ce ntu aC (8 o d a tem pe ra tu ra n a s ald a d o c on ju n-to d a tu rb in a, s up er an do a tem pe ra tu ra maxima ope rac iona l pe rm i ss lv e l.

1.7.1- Simbologias

P ara que po ssa m de no mina r a s ocorrenctas de um rea tor no to can te a ofunciona mento de um m odo ge ra l, os fabricantes dos m otores a dotam slm -b olo s c ujo s s ig nific ad os tra du zem o s te rm o s t OO nic os d a lin gu ag em em pre ga -da pa ra os rea to re s. O s slm bolos e significado s com um ente usados sa o o sseguintes:A - Letras mai l isculas

A-AreaC - F ato r d e c orre ea o o u c oe fic ie nteF - F orc ,:a (e mp uxo o u p es o)


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G - Ace l~ , G ravidadeM - N6m ero MACHN - V e lo c id a de a n gu la r d o c om pr es so r o u F re q iie n cia ( RPM )P - P re ss ao a bs olu taP o - P re ssa c a bs olu ta p ad ra c (a o n lv el do m ar)T - T em pe ra tu ra a bs olu ta (e m g ra us R an kin e)To - Te mpe ra tu ra abso lu ta pa dra o (a o n lve l de m ar, e m gra us R ankine

_590 + 460")T-Tor~V - V elo cid ad eW-Peso

B - L etra s m ln usc ula sa -A r -8m - Ambien teta m - T em pe ra tu ra a m bie nteSy- M6diab - C am a ra d e c om bu stiio (q ue im a do r)b l- S an gr iac - C om pre sso rd - D uto (d ifu so r)e - Desc a rg a , E x au s ta oI-Combus t l ve l9 - Bru toi - C on die s in ie ia is p r6 xim as d a a dm issa oj -Ja ton- L1qu idap - P ro pu lsa c (h elic e o u d uto d e d esc arg a)r- Impactos - E sta tic ot- To ta lth - Te rm ic ov- Vo lum e

C - A ig aris mo s (n6 me ro s)A tra ve s do s qua is pede -se ind ica r as e sta e s de re fe r6nc ia do m oto r

(0,1,2, 9).

MOTORES A REACAO 19

D - Letras Gregas1) ( et a) - R e nd im e nt o'Y (g am a ) - R az ac e ntre v alo re s e sp ec lfic os() (Th eta )- F ato r d e eorrecao11 " (ph i) - F ato r de corr~

E - 5 1m bo lo s C om ple xo s (c orn bin aya o e ntre le tra s e n 6m ero s)Cd - Fa to r d e ~ e p erda do d utoC g - C oe fic ie nte d e e mp uxo b ru toF g - Em puxo bru toF n - E mp uxo Ilq uid eF r - Fo rce de r es is te nc la a o a va nc oIG V - A le ta s-g uia s d e e ntra da (In le t G uid e V an es )O GV - A le ta s-g uia s d e sa lda (O utle t G uid e V an es )Pam - Pressao ambien teP t2 - Pressao to ta l n a estacao doisP t, - P re ssa c to ta l na e sta ga o se tePI'b - P re ssa o to ta l d e sa ng ria d e a lta p rsssa oP tr - P re ssa o to ta l de vid o a o e le ito de im pa ctoPo - Pressao a bso lu ta p ad ra o a o n lve l d e m arT t3 - T em pe ra tu ra a bs olu ta to ta l n a e sta ga o!re sS ic - C on su m o e sp ec lfic o d e c om bu stlv elW a - Pe so de a r o u fluxo do a r no m oto rW bl - F lu xo d e sa ng ria d o c om pre sso rW I - P eso d o c om bu stlv el o u flux o d o c om bus tlve l

ExempIo de A plic a~ o da Lin gu ag em

S eria c an sa tivo da r u ma e xp lic aya o ve rb al d e q ue 0 e m pu xo Ilq uid o d eum m oto r a ja to e um a lun9ao da m assa de a r e da d ile re nga e ntre a s ve lo ci-d a d e s d es g ase s d e de sc arga e de a dm issa o, m ais a m assa d e c om bus tlve l eS UaW : lo cid ad e fin al n a s ald a d o tu bo d e d es ca rg a, m a is a fo rg e re pre se nta dapeJa d lfe re nc e e ntre a pre ss ao e sta tic a d a c orre nte d e ja to n o tu be de de sc ar-9 8 e a p re ss iio d o a r a m bie nte , m ultip lic ad a p ela a r e a d o d uto d e d es ca rg a.


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E mb ora ta l a firm ac ;:a o s e ja v erd ad eira , n o e nta nto n ao s e a pre se nta d em a ne ir a s ufic ie ntem en te s im p lific ad a p ar a 0 le ito r, ne m ta o p ou co p ara c al-cular 0 e mp uxo do m oto r. N o e nta nto ta l e xe mp lo , t lp ic o d a a pllc ac ac de u mar ela c;:iio m a te rn atic a , p od e s er e sc rito em fo rm a de.retacao p ela u tiliz a9 ao d oss lm b olo s a pr op ria do s, d a s eg uin te m a ne ir a:

Fn = Wa (V j - V i) + W I ( Vi) + (Psj - Pam ) A j9 9

onde : Fn = Empux o U q ui do~a = F luxo do a r (e m m assa po r se gu ndo )Vj = V elo cid ad e d os g as es d a d es ca rg aVi = V elo cid ad e in ic ia l d o a rv : = F lu xo d o o om bu stlve l (e m m as sa p or se gu nd o)Ps j = P re ss iio s sta nc a n o d uto d e d es ca rg aPa m = P re s sa o d o a r -amb ie n teAj = A re a d o d uto d e d es ca rg a

S e r es po nd es sem os , a tr av es d o e nu nc ia do , s ob re 0 q ue a co nte ce c om 0e mpu xo Ilqu id o se 0 flu xo d e a r a um en ta r, ta l e xp lic ac ;:a o v e rb al fic aria m as-s an te , p or er n a na lis an do -s e a r ela c ao s im b oliz ad a, a va lia nd o- se m e nta l m e nt eo u a tra ve s d e u ma o pe ra ca o e ntrn etio a, ve re mo s q ue se 0 flu xo d e a r a um en -t a r nume ri camen te , 0e mp ux o Ilq uid o d o m oto r ta mb ern a um en ta ra ,

N a fig ur a s eg uin te , te m os a s d es ig na c; :6 es d as e sta e os s d e r efe rE in cia d om oto r, p od en do -s e a na iis ar s im bo lic am en te a s a c;:6 es q ue o co rre m a tra vs sd os s lm b olo s e a br ev ia c ;:6 es em um r efe rid o r ea to r T ur bo -f an .

-MOTORfS A REACAO 21

R.T. = Pressllo e temperatura am-bienteP,T, = Pressi lo e temperatura de en-tradaN, = RPM do compressor de baixaP,T, = Pressllo e temperatura do com-pressor de baixaN, =RPM do compressor de alta

P.T, = Pressao e temperatura do corn-pressor de alta

WI = Fluxo de combustlvel (em peso)P,T, = Pressl!o e temperatura na salda

d a c am ar ap.T. = Pressao e temperatura da turbl-nade altaP,T. = Pressao e temperatura da turbi-na de baixaP7T7 = Pressao e temperatura no dutoP,T, = Pressao e temperatura de des-

cargaFigura 1.6- 51mbolose abrevia95es em um motor turbo jato tfpico.


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C ap itu lo II

TlPOS DE M OTOR ES A R EA CA O

O s rno to res a rea~, q ua nto a o e mp re go d o c om bu re nte (para que imaro combust lv e l) , s a o e la ss ific ad os em d oi s g ru po s:

12 ) Mo to re s aer oMrmi cos (a sp ir an te s d e a r)22) Motores m io aerot6rmicos ( foguetes) .Do p rim ei ro g ru p o lazem p ar te o s s eg uin te s t ip os de motores : E sta tO -ja to o u E sta to -re ato r Pu lso -ja to Tu rbo -ja to ou J at o p ur o Turbo -Ian ou Turbo-ventoinha T ur bo -h ~lic e T urtx> -e ixo P rop-fan T urb o-e sta to T u rb o-fo gu eteN ota : 0 turb o-e sta to , a ssim co mo 0 tu rb o-fo gu ete , la ze m p ar te d o g ru -

p o d e a ss oc ia ~a o e nt re r ea to re s.Do se gundo grupo la zem pa rte os m oto re s que im pu ls io na m na ves na

e st ra to sle ra e a 1~ .

M OT OA ES A R EA CA O 23

L1-ESTATQ.REATORE um motor a ero tb mic o d e r ea ca o d ire ta C j ' ' ' ' n ao a pre se nta u ma u nic a~ m6ve l em toea sua con ligura cao (de ondb Jrig inou-se 0 n om e ). E ss emotor p as su i fu nc io na me nto c on tin uo , n ao a pre se nta nd o su ee ssa o d elin id a

de e ic io s, s en do b as ic am en te c om po sto p or : Adm issao Co mpressa o (por difusiio) E xpa nsa o (a ce le ra ~ po r gases ) Escapam entoEsse tipo de re ato r ~ e mprega do co mo m eio de a cr~se im o de em puxo,

a pre se nta nd o-s e e m d ois tip os primarios; RAMJET e SCRAMJET, necessi-lando de d eslo ca me nto a tra v~ s do a r (e ere a d e 250 kt) p a ra p ro d uz ir i mp u ls o ,A lg un s p os su em d is po sit iv o c on sti tu ld o po r um a le la p ar a e st a6 iliz a~ aode c ha ma s n a c am er a d e c om bu sta o,

in je lo re s d ecombust lvel

c l lrnaradecombust1lo

- , ~:::::::--e ntr ad a d eardinAmlco escapamento

F ig ur a 1 1.1- E sq uem a de u rn m o to r e s ta fO o re a lo r .

IL2-PU~ATO

C o nh ec id o t am ~m p ar m oto r in te rm ite nte , m oto r a ja to re sso na nte o u: = ,S chm id t-A rg us . E st e t ip o d e m o to r a e ro t~ jc o de rea~aod ir et a ~ c an st ;', pa r um a simp les tubu l~ a1~m de urn sistem a de v 41 v ul as , a s q u ai s

C O ns ti tu em a s u nic as p ec as m 6 ve is n es se m o lo r.


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E ss as v alv ula e s ao m an tid as fe ch ad as po r a c;a o d e m ola s, o co rre nd o, a sr es pe ct iv as a be rt ura s, a tra v~ s d a a ce ntu ac ;;a o d a p re ss ao d in am ic a ( de im pa c-to ) e d a re du!(a o in te ma d e p re ss ao a c ada c orn bus ta o,

C ada cic io de funciona me nto de sse m otor ~ com po sto de : Adm issao C om pressao (por difusao) Expansao (dev ido ao c alo r tra ns mitido a o a r) E sca pa mento (o ca sia o e m que se re gistra sua fo rga pro pulsiva).E ss e m oto r a pre se nta u rn c ic io p uls alivo de a pro xim ad am en le 5 0 pu ls os

a cada s eg un do e q ue , d ev id o a t al fu nc io na me nlo , 0c a ra ct er iz a p elo b ar ul hop uls a tiv o e e ns ur de c ed o r, 0 qua l depende do com primento do tuba de des-c arga . A pe sa r d o s eu m od o de fu nc io na me nto , a tra ga o o btid a ~ p ra tic am entec on tin ua , v ls to s e r g ra nd io s o 0m lm e ro r ep et it iv o d e c omb us t6 e s.o m o\O r p uls o-ja to a pre se nta c ons um o e sp ec lfic o m uito e le va do e de s-re grado na sua dem anda . E sse tipo de m otor de rea c;a o dire ta fo i e mpre gadopa ra im pu ls io na r a s fa mo sa s b om ba s a le ma s V.1.

e ntra da d eardinamico

F ig ur a 1 1.2- E SQ ue ma d e u m m oto r p uls o-ja to .

I iIOTORES A REACAO 25

11 .3- TURBOJATOO s r ea lo re s t urb o-ja to 1 6m s ua fo rg a p ro pu ls iv a c on se gu id a u nic am en le

a tra v~ s d os g as es d e e sc ap am ento . P or e ss e m otivo s ao ta mb em c onh ec id oscO mo m olo re s a ja to puro .Sa o re atores que de senvo lve m bo a !orga pro pulsiva, po de ndo po rta r

d is po s it iy o s d e p es -c omb us ta o , 0 que pe rm ile um acresc im o 90% maio r nasdecO lagens ao nivel do mar. Po rem, em v a o d e ba ix a a ltitu de e ve lo cid ad e,c on so me m q ua ntida de d em as ia da de c om bu stfve l.

F ig ur a 1 1.3- E sq ue ma d e u m m oto r tu rb o-ja to .

1 1 .4 - REA TOR TURBO -F ANOs rea to re~ Turbo-fan sao, na atua lidade , os tipos de rea tores m ais~ na aV lagao comerc ia l. Fundam enta lmente, 0 re at or T urt io -fa n p os su i

u r n s is t ema de p eq ue na s p As (fa n o u ve nto in ha ) q ue tra ba lha m n o in te rio r deu m a c a re na gem ( h~ li ce c a re n ad a ).,__':.ssas pAs. g iram na m esm a veloc idade de t


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a s MARCOS J. A . PALHARINI

p assa a tra ve s d o fa n, ~ e mp re ga da n a q ue im a d o c om bu stlv el (c om bu sta o d am istu ra ). D o to ta l a dm itido , 20% (ra za o de 5:1) ~ e mpre ga do pe lo re ato r naque ima, 0 que pe nm ite p ro duzir a ce ntua da tra yo o co m ba ixo co nsum o dec om bu stlv el e q ue 0 to rn a m a is s ile nc io so d o q ue o s d em a is .E xis te m d iv ers os tip os d e. m o to re s a re ac ao T urb o- fa n, d ev id o a d is po si-y a o d o fa n ( ve n to in ha ); p o de n do p o ss uir 0 fa n d ia n te ir o o u 0 t rasei ro.N o s r ea to re s T ur bo -fa n d e v en to in ha d ia n te ir a, 0 a r q u e sa i d as m es ma sp od e s er la nc ad o p ar a a s p er ife ria s e xte rn as d o m o to r, o u p od e s er a pro ve lta -d o, se nd o c on du zid o, a tra ve s d e u m d uto q ue e nv olv e 0m oto r, de fo rm a a sem is tu ra r c om o s g as es d e e sc ap am e nto .

F ig ura 1 1. 4- E sq ue ma d e u rn m oto r tu rb o-fa n.

1 1.5 T U RBO -H EUCE

o Tu rbo -h~ lice ~ um m oto r de re aya o m ista , po is ~ , ba sica me nte , umm o to r ja to p orta nd o u ma M lic e.A fina lida de do m oto r a ja to ne sse grupo m oto pro pu lso r ~ a cio na r 0m ov im en to d e ro ta ya o n a h ~lic e. L og o, a to rc a d e p ro pu lsa o d es se tip o ~ c on -s eg uid a a tr av e s do m ovim en to d e ro ta ca o d a h ~lic e q ue c on trib ui e m m ed iac om 9 0% d a tra ya o to ta l. O s 1 0% re sta nte s sa o c on se gu id os p elo e sc ap e d egases .Comparando-se 0m o to r T urb o-h elic e c om u m T urb o-ja to , v ere m os q ue :

MO 'f OA ES A R EA CA o 27

0 m o to r T urb o-h ~lic e ~ lig eir am e nte m a is e xte ns o, m a is c om ple xo ep ossu i m ais pe ca s m 6ve is n o se u c on ju nto , 0 q ue , n o rm a l m e n te , 0to rn a m a is p e sa d o. E sse m oto r fom ece m aio r tra yao que 0 T ur bo -ja to em b a ix a s v elo c i-d a de s, c o ns um in do m e no s c om bu st lv e l. E m po uso s e de co la ge ns, 0 T urb o- he llc e a ce ntu a s ua e fic iiin cia e mvirtu de d a h ~lic e m ovim en ta r u ma g ra nd e m assa d e a r.

c am ara decombustao d uto d eescapamentoe b a ix a

1 1. 5- E sq uem a d e u rn m o to r t ur bo -h 6lic e .O bs .: A tu alm e nte p od ere m os e nc on tra r a lg un s T urb o-h elic es p orta nd o

um a tu rb in a e x tr a, e n ca rr eg a da d e a c io n ar a il6 lic e ( ex clu siv ame n te ), c o nh e ci-dl l po r tu rb in a livre . E sse tip o d e Tu rb o-h ~lic e ~ b as ta nte c om pa cto e a in dap ro mo ve e sc ap e d e g ase s la te ra l, e n oo d a fo rm a c on ve nc io na l (n o se ntid o d oeixo do mo to r) . E st am o s fa la n do d o s m oto re s T ur bo -h ~lic e s PT-6 q u e e q ui-pa m 0 c on ju nto m oto pro pu ls or d e a lg um as a ero na ve s d a lin ha n ac io na l, p ore xam p lo : E M B- 11 0 B a nd e ir an te , E M B- 12 1 X in gu e o u tr os .

1 L 6- TURBO-E IXO. S iio tam ~m m oto re s de reayao m ista (de pendendo do seu em prego na~ ) e po rtan to 0 p rin clp io d e fu nc io na me nto ~ se me lh an te a u m m oto rWbo-M l i ce .'. E sse s m oto re s p orta m u ma tu rb in a livre , c uja fin alid ad e ~ a cio na r d is po -SilMlg q ue n iio se ja m h ~lic es. P od e se r e mp re ga do p ara p ro mo ve r tra ya o e m


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tre ns, n avio s, a uto m6 ve is , e tc ., o u a cio na r g era do re s d e e ne rg ia e l~ tric a,c om pre sso re s d e a r, o u ta mb em , e xe cu ta r b om be am en to d e g As n atu ra l po rm eio d e g as od uto s e n a a via ~ a cio na r a s p As (ro to re s) d os h eli0 6p te ro s.

compressor c am era d e/combUStl iOe ix o d e

/transmissaodo ro tor

" /'-,

escapamento

Figura 1 1. 6 - E sq ue ma d e u m m oto r tu rb o-e lx o,

1 1.7 P ROP -F A N

O s re a to re s P ro p- fa n s ao 0 que h4 de m ais recen te na c la sse de m oto -re s a re a~ , e nc on tra nd o-se e m fa se d e te ste s e xp erim en ta is e , p or iss o, n aod isp om os d e m uito s d ad os t~ nic os a re sp eito d ele s.A d en om in ac ao P ro p-fa n" d es ig na in dis tin ta me nte u m g ru po d e m oto -re s a re ayiio q ue u tiliza m s iste ma s p ro pu lso re s d e re ayiio m ista c om 0 em -p re go d e M lic es (P ro pe lle rs ) o u ve nto in ha s n ao c are na da s (F an F la de s) q uee xe cu ta m a e s c on tra -r ota tiv as (v eja a F ig ura 1 1.7 ).

11 .8 C OM BIN A~A O D E M OTO RES

N a te nta tiv a d e m e lh ora r a e fic iiln cia d os m o to re s, o s t~ nic os a prim o ra -ra m co mbina e s d e m oto re s pa ra ve nce re m a s re str ie s que a pa re ce m no svO Os d e a lta ve lo cid ad e e a lta a lt itu de . P or m eio d e p ro je to s e c on stru e s,su rg ira m c om bin ae s d e m oto re s, c om o 0 de um re ato r Turbo -ja to c om umE sta to -re ato r, c on he cid o c om o "T urb o E sta to -re ato r" o u c om o d e u m re ato rT ur bo -ja to c om um mo to r t og ue te , c o nh e cid o c om o " Tu rb o -to g ue te .

- -M OT OR ES A R EA CA O 29

Fan t r ase i ro(oon t ra rotanvo)

Figura 1 1. 7 - E sq ue ma d e u rn m o to r p ro p- ta n.

1 1 .8 .1 T u rb o E s ta to - R ea t orE ssa c om bin ac ao d e re ato re s c on stitu i u ma d as m ais a ntig as a sso ci a -~ s, a co nte ce nd o e ntre u m T urb o-ja to e u m E sta to -re ato r.S en do u m a a ss oc ia ~a o e m pre ga da p ara d es en vo lv er v 60 d e a lta v elo ci-d a~ e. A te , M ac h 3 ..0 -, a tra c;:a o ~ c on se gu id a p ela a tu ac ao d o T urb o-ja to .A clm a d ess a ve to cld ad e, u m c on ju nto d e a lh eta s g uia s (/G II) te ch a a p as sa -

g em d o a r a dm itid o, d e fo rm a a fa ze r c om q ue a co nte c;:a um c on to rn o d irig in -do 0 a r a dm itid o p or fo ra d a a ~a o d o c om pre ss or, c am era e tu rb in a, d ire cio -nando 0 a r d ir eta m en te p ara 0 e sta biliz ad or d e c ha m as , ta ze nd o c om q ue 0m o to r fu nc io ne c om o u m E sta to -re ato r (v eja a F ig ura 1 1.8 ).

1 1 .8 .2 T u r b o -F o g ue t eo re a to r T urb o- fo gu ete e m pr eg ad o e m a via c;:a o, co m po rta e m u m re se r-v at6 rio , o Xig en io p ara re a liz ar a c orn bu sta o d a c ar ga c om b us tlv el, p ois n o te to

onde 0 em prego desse rea to r se taz necessano - dev ido a acen tuacao daqua da da pre ssa o a tm osf~ ic a -, a de nsida de do a r ~ d im inu ta e co m isso hAum a qua da a ce ntua da da pre ssa o pa rc ia l d e o xig en io do a r a frno ste rlco 0q Ue o br ig a a o e mp re go d ess a c la ss e d e re ato re s p ara u so e m v O O s de a l ta ' a l-t itu de , e mb ora e sse s re ato re s p orte m c om pre sso r a cio na do p or u ma tu rb in aa tr av ~s d e u m e ix o.


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30 MARCOS J.A. PALHARlNI

e n tr ad a d e g e om e tr iavar iAvelIGVaberta(a ba ixo d e M ac h 3 ) turbina

Figura 1 1.8 - E sq ue m a d e u m m o to r tu rb o e st ato -r ea to r.e n tr ad a d egeometr i avariftvel

con jun todeengrenagensde t r ansm i ss1 !o c am ara d ecombustAo

admiss1!odea r

com presso r turb inas p 6 s q u e imad o re s bocaldegeometr i8var iAvelFigura 1 1.9 - E sq ue m a d e u m m o to r t urb o- fo gu et e.

A tra ve s d a c orro us ta o do c om bu stive I (q ue ro se ne ) e c om bu re nte (02IIq uid o) v in do d e re se rva te no s p r6 prio s, a e ne rq ia c alo rltlc a g era da fa z a eo n-t ec e r um a ir ra d ia c ;: ao p a ra a s e c; :a o qu e nt e d e e le va d a t em p e ra tu ra .

"",TO RE S A AE ACA O 31

E ss es re ato re s s ao a ux ilia do s e m s eu a rre fe cim en to , p ela v ap oriz ac ;:a ode com bustIve I e m seu in te rio r, co m a fina lidade de res friam en to , a tim dep ro te ge r a s tu rb in as . C om is so , 0 c o ns umo e s pe c lf ic o de c om bu s llv e ! n e ss e sm otores, ~ d em a sia da m en te e le va do , e m bo ra 0c ombust iv e ! u t il iz a d o no ar re-fe cim en to d a s ec ;:a o qu en te d o m oto r s eja m is tu ra do c om 0 ar c ap ta do , c om -p rim id o p elo c om pr es so r, e q ue im a do n os p (\s -q ue im a do re s.


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capitulo III

COMPONENTES DOS REATORES

E ST ACOES D E REFERENCIAN um re ato r, p ara lin s de divisa o d e m odo a la cilita r a ide ntilica jfa O,' a ssua s vw ias see s sao denom inada s estat;oos, e a s p art es c ar ac te rls lic as

p od em s er n um ~ ric as o u n om in ativ as ( nom en cla tu ra ).

~,lil ID ,lil~ m

'0 s en~o "',lil -8 ~ '"c n ~~ I D e n 0~~ '0_ I D ! : ! 'c n c n m c n ' O c n m o ' c ni 5 g ~~ ~ :J m ~ g~ m[o, ",.0 c:o, ~.~])c: e.", 00 E E : e m e~~ :J (])SO l ~.~ tIO ~ - a


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- Para 0 avio: 0 duto , atraves de sua wea de entrada de a r, deveminimizar ao mAx imo 0 a rra sto , a fim d e p ro du zir 0m ln im o p o ss lv el d e r es is -te nc ia a o avaoco, re du zin do a o nd a d e ch equ e na e ntra da de a r.

1 11 .1 .1 - F orm as d e e ntra da de a ro du to d e e ntra da de a r, qu an to a s ua lo ca liz aQ ao , d ep en de d o p ro je todo a via o. A ssim te mo s dive rsa s fo rm as, c on fo rm e a s ve lo cida de s do s a vi6 es

ou 0 l oc a l d e in s ta laQOOdo mo to r.Basicam ente sxlstem os se guintes tipo s (o s m ais usa do s) de du to de

e ntra da d e a r p a ra m o to re s a re aQ iio , q ue s a o . :A- P ito tB - S im ple s e ntra daC - iY up la e ntra daD - Boca de sino

A - E ntra da d e ar de f orma P it otA e ntrada de a r de form a P ito t ~ a mplam ente usada e m a vi6es de velo-

c id ad es s ub sO n ic a s. E ste d uto tem p or c a ra cte rfs tic a um p eq ue no c omp rim e n-to in te m o, q ue se rv e p ara re du zir 0 a trito d o a r na s pa re de s in te ma s do m es-mo e a pro ve ita r m elh or a pre sse o d e im pa cto d o a r.N as ve lo cida de s de v6 0 pr6ximas a ve loc idade do som , este tipo dedu to d e e ntra da d e a r pe rde e fic ia ncia , po r causa das o ndas de cheque quese form am na sua en tra da de ar.

Figura 111.2 Duto de entrada dalonna pilot.

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o te rm o M on da d e c he que " de no min a urna tina cam ada de ar -que sef D m 1 8 no s o bje lo s q ue u ltr ap as sam a v elo cid ad e do som.B - Entrada de a r d e fo rm a S im p le se n t r a d ao tipo de en trada de ar de fo rmaI I f n 1 I I e s en trada ou en trada sim ples, ~

U I i a c f o em m otores de fluxo axia l, parapiCpOrCionar 0 flu xo d e ar d ir e to a t rav esdO m otor. As perdas de e ne rgia sao re -d u Zi da s . quando os dutos sao curtos,p o ls a s si m , 0 atrito do ar com as pare -des in te r na s s e r~ men or . Figura 111.3 Simples enlrada.

C - E ntrad a d e a r de fo rm a d up /aentrada

o tipo de en trada de a r defo rma dupla en trada , tamMmc on he cid a c om o e ntra da d iv id id a(se pa ra da e m du as), fa cilita m aisa d ifusao do ar e , em a lgunsc as os , a la ! ~ re qu erid a, p rin cip al-m e nte o nd e p re va le ce in te rte re n-c ia de e qu ipam ento o u de co nsti-tu i~ a o e str utu ra l d o a via o ,igura 111.4 Dupla entrada.

0-E ntrad a d e a r d e fo rm a boca d e sin o.E sse ncia lm ente , e ste tip o de in du to r d e a r, c on siste de u ma e ntra da d e: : r o fo rm ato ~ 0 de um fun il com boca de sino, sendo e mpre ga do para en-de m oto re s e m ba nc os de te ste s (b anc o de p ro va ).

~ev~o se r de f~c il insta laQao e rernocao , seu pro je to pre tende obtere flC le nc ia a ero din am ic a. E ste tip o d e e ntra da d e a r, u sa do p ara te sta rI I ' I O I o r e s em banco de prova, te m a fina lid ad e de o on du zir a r a o co mpre sso r


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a fo rm ato in te mo do dutod e e ntra da d e a r d ep en de , d en -tr e o utro s fa to re s, d as v elo ci-d a de s o p er ac io n ais d o s a vio e s.as avioes subsC In icos tllm ac o n st it ui


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38 MARCOS J.A. PALHAAINI

vA lv u la s c omp ens a d or a s~o - - : : : : : - yve loC id :;- ~ : - - : . . L C .subsOnica , A-f l apm6vel B - c on e m 6 ve l

F lQura 1 11 .8 - D ut o d e e ntr ad a d e g eo m et ria v ar iA ve l.

A asp ira ~ de corpos estra nhos, na o im po rta ndo 0 que se ja , ~ ca pa zd e c ausa r d an os s~ io s, d evid o a o im pa cto do s m esm os no s c om po ne nte s sl-tuados na en trada do co mpresso r. A pro t~ao no duto de indu~ visa pro mo -ve r, a tra v6s d e m eio s m ec anic os, um a se gura njf8 c on tra a a om issa o de sse so bje to s q ue p os sa m c au sa r d an os ao motor .

N en hu m pro ce sso de finido pa ra a sse gu ra r-se c on tra e sse tipo de a ci-d en te , fo i p ad ro niz ad o p ara to da s a s c la ss es d e m oto re s. A lg un s p ro ce ss os ,que se destacam e que co stum am se r adota dos, sa o 0d a s e pe ra c a o i ne r cia l,com o os usa do s em m oto res PT -6 ( EM B- 11 0 B an de ir an te ) o u d os fom na do re sd e re de mo inh os o u de stru id or de vortex, co mo no ca so do s m oto res em pre -g ad os n o B oe in g 7 37 .

Obs.: Pa ra pro !~ do du!o de en traoa de a r, u!ilizava rn-se !e la s dea c;:o q u e fo ra m a ba nd on ad as p ela s in ~m era s d es va nta ge ns q ue a pre se n!a -vam, po r 'e x emp lo : f ormac ;: ao d e g e lo , q u eb ra s , e tc .

- -M OT OR ES A R EA C;:) \O 39

e ntra da d e a rpara 0moto r

adm iss1:io de a r de fla to r daseperacao inercial sa l d a das e pa r a c! io i ne r c ia l

A - Sep ar a ,, o i ne r ci al .

a dm iss o d e a rpara 0moto r


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1 1 12 COMPRESSORo c om pre ss or te m po r f in a li da d e a umen ta r 0 nlve l de energia do a rre ce bido do d uto de e ntra da de a r, c om prim i-Io e de sca rre g6-lo na camera decomoustao e m q ua ntid ad e (flu xo ) e prsssao adequadas. _Se a c om busta o d a m istura a r/c om bustlve l a co nte ce r n a pre ssa o ba re -

m e tr ic a, n ao liberar~ e n er gi a c a lo rl fic a s uf ic ie n te . J ?a fa p ro c uz ir , a t ra v es d a fo r-ca re sulte nte d a e xpa nsa o do s g ase s, tra ba lho utll co m um c on std era ve l re n-dim ento p ois a e ne rgia libe ra da pe la c om busta o ~ pro po rc io na l a m assa dea r c on s~m id a: P or ta nto , s er ~ necessar io m ais a r do que ~ dlspoolvel e m p re s-sa o n orm al d a a tm osfe ra p ara a um en ta r a e fic ie nc ia d o eiclo de combust ao .Dentre outros ta to res, um adm issliodes princ ipa is, que contribui para de ara e fic ie nc iP de um re ato r, dlz re s-pe it o d ir e ta r nen te a a~o do com -pre sso r de te rm in ando a ra za o ~esua c om pre ssa o, q ue ~ a re la fta ,oe ntre a pressso d o a r n a d es ca rg ad o c om pr es so r (Compressor Dis-charge Pressure - COp) pelapressao de adm issao do mesm o presslio(Compressor Inlet Pressure - atmosf~r icaCID), c ara cte riza nd o su a ta xa decompressao.

A taxa de corroressac emum motor a reayao ~ ta tor degra nde im po rla ncia pa ra s~a e fi-c i~nc ia (desernpenho ), po is o sm oto re s, d ota do s d e c om pre ss o-res de grande taxa de compres- pod T a rsa o, te m ba ixo co nsum o e spe clfic o de co mbustlve l, como se even rcp ela ta be la a ba ix o:

Figura 1 11 .1 0 - Taxa de comp res s li o .

Taxa de compresslio Consumo especf fi co5 :110:112:1

1.000.750.68

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Para um dado m oto r, a m assa de fluxo de ar ~ determ inada princ ipa l-mente p ela ~e a fro nta l de a drm ssa o do m oto r e pe la ro ta r;:a o do compressor .Urn c om pre ss or id ea l d ev e poseur um a pequena ~ea fronta l, para a tenuar arasist&!cia ao a va nr;:o e um a a lta ta xa d e c om pre ssa o pa ra m aio r e fic ie nc iado c ic io , a l~m de se r le ve e re sista nte a o e sto l.

Apesar d e c on sid era do s, c om o re qu isito s d e u m c om pre sso r, 0 grandel81 '1dim ento e a capac ida de de deb ita r grande Iluxo de a r, a pra uca tem de-m onstrado que a ve loc ida de de rotaeso d e ve s a r c o nd ic io n ad a a velocidadec ia turbina.1 11 .2 .1 - T l p os de Comp res sor es

D ois tipo s ba sico s de c om pre sso re s sa o in co rpo ra do s a os m oto re s delU 'bin a a g As e e mpre ga do s e m a vi6e s, o s d e: F luxo axia l Fluxo ce ntrIfuge

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\ i l t , P ode mo s e nc ontra r, e m a lgun s m oto re s, a co mbina ~o de co mpre sso -_a xia l-ce ntrlfug o - u sa do s no s m oto re s m ode rn os d e ba ixa tra r;:a o.~.Si;. C o r n , : w e s s o r d e flu xo a xia l

o co mpre sso r d e liuxo a xia l a drnite um vo lum e de ar pa ra de te rm inado< lA m etr o d e e ntr ad a, 0 q ua l flu i n um a d ir er ;:a o p ar ale la ao e ixo do m otor, ou88ja, S ua c om p re ss ao ~ p ro ce ss a da h oriz on ta lm e nte ao e ixo d e rotacao n a d i-n I 9 8 0 o rig in al d e flu xo , e vita nd o a ss im , p erd as d e e ne rg ia o ca sio na da s p ela sQJva s e to ma ndo -o m ais e fic ie nte do que 0d e t lu xo c e nt rlf ug o .A ta xa d e co mpre ssa o ~ , re la tiva me nte , m uito m aio r, ha ve nd o, a tu al-m en te , a lg un s m oto re s d e te en oJo gia a va nfta ,d a c orn ra z6 es d e c orn pre ss aoiQua Is o u su pe rio re s a 21:1.

. 0 co mpre sso r de fluxo a xia l co mpre ende fun da me nta lm an te dua s pa r-te s P rin cip ais , q ue ju nta s, e xe cu ta m a c om pre ss ao d o ar . Roto r E sta to r


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42 MARCOS J. P o . . PALHARlNI

a1hetas do es ta tor alhetas do ro tor

F ig ur a 1 11 .1 1 C om pre ss or d e flu xo a xia l s im ple s.1 . Ro to r

o rotor de um compressor de fluxo axial ~ con~tituldo ~ vArias r~asou discos, fixados entre si e acionados como uma umdade pa r l.nterm~lo dem eixo. Cada roda ou disco do compressor consiste de uma s~ne Simples de~alhe tas montadas rad ialmente sobre cada roda ou disco (Ioca lizadas na pe~l-feria ) ue impulsionam 0 ar para t ras, de maneira semelhante ?O trabalho . euma 'h~lice em virtude de seu Angulo de ataque e de seu perfil de aerof6lio.A energia '~ transferida do compressor para 0 ar sob forma de velocida-de/pressao (ver f igura 1II .12.A).

F ig ura 1 11 .1 2- C om po ne nt es b as lc os d e u rn c om pre ss or a xia l s im ple s.

- M OTORES A REACAO 432. Estator

o estator consta de um conjun to de pa lhetas estaclonarias, montadasradia lmente (Iocalizadas na periferia ) na carcaca do compressor , tendo comofunes: receber 0 ar do dutode entrada ou de um estAgio precedente e 0 di-rigir para 0 estagio seguinte ou para a camera de combustao com presslio evelocidade apropriadas para 0 t rabalho; controlando tarnbern a direc;l i.c do arpa-a cada d isco do ro to r (ver figura 111.12.8).

Cada uma das fileiras (disco) dep a s ou palhetas do rotor e uma fileirade palhetas do estator, formam um es-t6gio de compress lio. Entao, 0 rotor docompressor ~ a parte rotativa que girano interior do estator. As palhetas dorotor imprimem movimento ao ar, for-necendo a torca requerida para corn-primi-Io -para atingir taxas de corn-pressao razoavels, torna-se necesseriogrande rnimero de estagios. A medidaque 0 ar ~ for~do para tras no com-pressor, ocorre um aumento de pressaoem cada estagio, 0 que resulta emmaior pressao na descarga do com-pressor.

A area de entrada de ar de um compressor de fluxo axial, que ~ locali-zada sernpre na fren te do compressor, pode ser controlada por intermedlo deum conjunto de palhetas conhecidas como aletas-guias de entrada (IGV).Essas a letas-guias tem a fina lidade de proporcionar uma correcao no fluxo dear, admitindo-o num angulo apropriado para a primeira carreira de pas doconjunto rotor do compressor.

Essas pas diretoras (IGV) sao geraltnente m6veis, isto ~, de angulovariave l controlado automaticamente, para que possam verificar de maneiracorreta 0 fluxo de ar de entrada, principal mente nas fases operacionais debaixa velocidade do motor .

Alguns motores, dotados de elevada taxa de cornpressao, tem variacaode lingulo nas aletas-guias e tarnbem nas aletas dos primeiros estagios doestator. A finalidade dessa varia9aO de angulo ~ evitar que os estaqlos dian-teiros de compresslio possam debitar mais ar do que 0 aceito efetivamentepalos estagios t raseiros. Essa condi9ao, quando evidenc iada, pode acarretar 0qu e se conhece como estol de compressor.

C - c on jun to m onta do

F ig ura 1 I1 .1 2. C - C on ju nt o m on ta do d osc om po ne nte s b Asic os de urnc omp re ss or a xia l s im p le s.


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44 MARCOS J.A. PALHARINl

C erto s m oto re s, d ota do s d e c om pre ss or d e flu xo a xia l, p od em a pre se n-ta r, a lo ja da s n a c arc ac a tra se ira d o c om pre sso r, a le ta s-g uia s q ue s ao u sa da sp a ra o r ie n ta r 0 fluxo de ar na de scarga do com pre ssor (O GV); en tre ga ndoe sse a r fI came ra de conoustao co m 0m ln im o d e tu rb ilh on ame nt o p os slv el.O utro s m oto re s, do ta do s de a lta ta xa de compressao , d is p6 em d e com-pressores axiais duplos, cu jo e mpre go to rna -se satis fa t6 rio . Ca so e sse sc om pre ss ore s fo ss em s im ple s, a tra v~ d o re gim e o pe ra cio na l d o m oto r, p arted os e sta gio s tra se iro s p erd eria m a e fic ie nc ia e o s e sta gio s dia nte iro s tra-b alh aria m c om s ob re ca rg a. T al re gim e d e c on di9 ao d e fu nc io na m en to , p ro du -zirla 0 fe ndm eno a ero din lim ic o n o m oto r c on he cid o c om o e sto l de c om pre s-sor .

o c om p re ss or a xia l d up lo d e st in a- se a operacao co m razoes de pressaom uito e le va da s e c om re duzido c onsu mo d e c om bu stlve l. Is to p erm ite qu e 0compressor , diantei ro,denom ina d9 de ba ixapressao, regule aquant idade de flu xo d ea r para 0 compressortra se iro , d en om in ad ode a lta presseo, demodo a evita r que 0co mpresso r de a lta fi-que exposto a um flu -xo de a r m uito e le va dop ara sua ca pa cida de .Esse tipo d e c om pre s-sor pode ser usa do e mmo t o res t ul 'b t rh t l ic e ou t u rbo - ja t o .

N os m oto re s d e c om pre ss ore s S im ple s, 0 s is tem a d e a tuacao gera lmen-te se faz po r meio de uma ou duas rodas de tu rbina a tuando como uma s6u nid a de , p ar a a cio na r 0 c om p re ss or ( ve r fig ur a 1 1 1 . 1 4 ) . No caso do s m otore sdotados de c om pre sso re s d up lo s, e xis te m d ua s ro da s in de pe nd en te s, cadaq ua l a cio na nd o u m d os ro to re s d o c om pre sso r.o e ixo de ac iona me nto do ro tor d ia nte iro pa ssa po r de ntro do e ixo dor ot or tr as eir o. E ss e tip o d e lig a< ;a o , t in de pe nd e nte e n tr e o s e ix os c o nh e cid osco mo c on ce ntn co s o u c oa xia is. O s re sp ectivo s ro to re s te m se us ro la me nto sd ia nte iro s e tra se iro s, d e m od o q ue c ad a ro to r t a cio na do p ela s ua re sp ec tiv atu rbina e c ada c onju nto c om pre sso r/tu rbina p od e ser a c io na do in de pe n-d en te rn en te d o out ro , n a v elo cid ad e d e ro ta


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MARCOS J. A . PALHARINI

Como 0 rotor de alta gira em ar aquecido, ~ capaz de tomar posslvelatingir velocidades perif~ricas mais elevadas, an tes que as pontas das palhe-tas alcancern seu mlmero Mach limite, de modo que 0 rotor de alta pressaopossa operar com RPM mais elevada que 0 rotor de baixa pressao,Vantagens do compresso r ax ia l:

M aio r e fic ie nc ia Menor . u e B frontal M enor resiste ncia ao ava~o Maio r taxa de compressao

Compres! 'Ores de f lu xo cen t rf fugoSen~ de M.cil fabricayao e menor custo financeiro, al~m de ser robusto

e durAvel, 0compressor de !luxo centrlfugo pode operar em condies a lheiasA forma~ao de qelo, promo-vendo no ar admitido pelo sis-tema de indu~ao - que vemaxialmente ate 0 contato como compressor - um giro de 90graus em rela~ao ao eixo, paraa periferia do motor, onde ~descarregado dentro de umase~ao difusora em alta veloci-dade. Esse giro de 90 grausdiminui a eficiencia desse tipode compressor em relayao aode fluxo axial. 0 compressorcentrlfugo, embora menoscompacto e mais estavel, pos-sui maior diametro de entradade ar que 0de ! luxo axial .

Figura 111.16 Compressor de f luxo centrlfugo At~ bem pouco tempo,(face simples). esses compressores eram deba ixa taxa de cornpressao (va-

nava na razao de 4:1 a 5:1). Todavia eles vem alc~ando desenvolvimentotecnol6gico, jA podendo ser encontrados com taxa de compressao de at~10:1.

Io IO TO RE S A REACAO 47

05 motores de pequeno porte tern maior interesse no emprego dessesoompressores, po is o ferecem vantagens palo seu baixo custo, faciJidade defabricayao, durabilidade e robustez. Enquanto sua grande Area frontal de in-d u y a o e baixa eficiencia sao desvantajosas para os motores de grande porte.o compressor de f luxo centr lfugo compreende alguns componentes fun-damentais que, no conjunto, execu1am seu t rabalho, sao eles:

Ventoinha Difusor Coletor

1. VentoinhaA ventoinha tem pe r funyao captar 0 ar do exterior, junto ao seu eixo de

rola9ao. adicionando-lhe energia cin~tica e acelerando-o por a~ao cent rr fuga.Ela poderc\ ser de face simp les ou dupla (ver figura 1I1.17.A).2. Dlfusor

o ar deixa a ventoinha, em alta velocidade, flu i ndo atraves do difusorqu e tem por finalidade desacelerA-lo, transformando sua energia cin~tica(veJocidade) em energia de alta pressao,

o f - -I- ventoinha B - dlfusor C -coletorFigura 111.17 Componentes Msicos de um compressor de fluxo centrllugo.


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A s a le ta s d o d ifu so r o rie nta m 0 flu xo d e a r, d irig in do -o p ara 0 co le to rco m ve lo cida de e pressao s atis fa t6 ria s, n um a ng ulo p ro je ta do p ara r ete r 0m ru cim o d e e ne rg ia p ro pa rc io na da p ela v en to in ha , p ara a se 9a o d e c om bu s-t ao d o m o to r ( ve r fig u ra 1 II. 17 .B ).3. Coletor

o c ole to r d o c om pre sso r te m p ar fu n9 ao c on du zir , p ara a s c arn ara s d ecombus tao, 0 a r q ue s ai d o d ifu so r (v er fig ura 1 II.1 7.C ).

1 11 .2 .2 E sto l d o C om pr es so ro e sto l d o c om pre sso r d o re ato r o co rre d evid o a e xis tl nc ia d e g ra nd e

d i fe ren98 c f ; pressao em qua lque r s~rie de es t~ io (um ou aM m esm o to dos)d e p alh eta s d o r oto r, e vid en cia nd o u ma c on di9 ii.o in stA ve l d e fu nc io na m en tod o c om p re ss or , q ue ta nto p od e s er a xia l o u c en trlfu go , p ore rn , c om in cid l nc iam a io r n o p rim e ir o t ip a ( ax ia l) .

A m assa de a r, co m fluxo de te rm inado , passa sa bre cada pa lhe ta dor oto r, d ev en do s eg uir u nifo rm e me nte s eu c on to m o, 0 q ua l Ih e im prim e (a o a r)p re ss a o s uf ic ie n te p a ra f Qr 9A -lo , em pu rr an do -o p a ra tr as , o b rig a nd o -o a c ir cu -la r a tra ve s da a lta p re ssa c im po sta . S e, pa r qua lque r ra za o, a pressao desa lda do com presso r a um ente , a l~m do n lve l que a ene rg ia c in~ tica do a rp o ss a v en e er , s ur ge , entao , um a a9ao de coostcao a o m ov im ento do a r pa raci rcular 0 u lt im o e stA gio d o c om p re ss or , te nd en do a re to m ar p ara e stA gio s a n-te rio re s e a ssim su ce ss iv am en te c om a s d em ais c am ad as d e a r n os e sta qio sre sp ec tiv am en te p re ce de nte s, s urg in do u ma tu rb ull nc ia n o flu xo d e a r q uee sc oa e m to rn o d as p alh eta s, c au sa nd o u ma d es co ntin uid ad e d o flu xo e ntrec ada e stA gio , a t~ que to do s o s e sta qio s de pa lhe ta s e ntre m e m situa 9a o deestol . o e sto l p od e o co rre r, ta m oe m , p or a lg um b lo qu eio o u re str i9 ao ~ a dm is -s ao d e flu xo d e a r n o c om pre sso r. N o e nta nto , a u nic a d ife re nc ;:a e vid en te ,ne sse ca so , ~ que 0 e sto l d ev era in ic ia r-s e n o p rim e iro e stA gio d e c or no re s-s ao , c om te nd en cia a p ro ss eg uir a t~ 0 ul t imo.Em sln te se , to do o u qu alq ue r e le ito c om a te nd enc la de a lte ra r a s c on-d ic ;:6 es o pe ra cio na is , c au sa nd o u m a um e nto d a p re ss ao d ife re nc ia l n orm a l,e m d ete rm in ad o e stA gio d o c om p re ss or , le va ra (p ar c au sa d es a a no rm a lid a-de) , 0 e sta gio e m q ue sta o a u ma c on dic ;:a o de e sto l, q ue p od e s urg ir e m q ua l-q ue r tip a d e c om pre sso r (m ais in te ns o n o a xia l) e e m q ua lq ue r d os e stA gio s,e s pa lh a nd o -s e, g e ra lm e n te , d e f or m a p ro g re s siv a p a ra t od o 0 compressor .

M OTO RE S A R EA C1 iO 49

O s e fe ito s c ara cte rls tic os d o e sto l s ao o s m a is d iv ers os , to da via , e xp li-c e - s e q ue , d ec orre nte d a ooeracao no so lo , em ba ixo reg im e, um a fo rm a~ a d e e sto l p od e e vid en cia r-se p ar ru fd os (e mb era n orm ais), se me lh an te sa z um b ld os , s ~a ve s e fre qu en te s d eto na eo es , s eg uid as p ar uma esp~ ie deb atU lh o d en om ln ad o " ba ng -b an g a u "c bo o- ch oo " d ev id o a s c ar ac te rls tic as d osam p ro d uz id o , o u a in da , p ar vezes , 0 e sto l p od ~ se r fra co a pa re ce nd o a pe -nas um a leve v ib ra9 ii.o . '

D a m esm a fo rm a, 0 e sto l q ue s e e vid en cia n o c om pre ss or p od e s er o b-s e rv ad o p a ~ m e io d ?S in st ru m e nt os d a c a bin e , m a n ife s ta n do -s e d a s s eg uin te slamas: ra pld o _ e eV ld en te a um e nto o u a t~ m e sm o !lu tu a9 ii.o d a E GT ; d im in ui-~ o U_flu tu a9 80 d a R PM , se m a lte ra 9ii.o n a p os i9 ii.o d a m an ete ; re du 9a o o uflu tu 89 80 d a E PR ; p ob re za d e re sp osta s d o m oto r a s s o li ci ta \( 6 es d o a c e le r a-do r , g er an do im p os sib ilid ad e d e a ce le ra 9a o e v ib ra 9a o, c au sa da s p a r pu lsa- as d o m o to r. A e vid en eia d e e sto l p od e a co nte ce r, a in da , p ar a pre se nta 9ii.ode pu lsa 96e s que o ca sio na m c ha ma s, va po r a u fum a9 8 no e sc apa me nto em e sm o n a e ntra da d o m o to rs eg uid o pa r e s to u ro s f o rt e s ( "b a n g- ba n g j.

O s p ro ce sso s a do ta do s p ara e vita r e a t~ m es mo re du zir a s p oss ib ilid a-des d e e sto l s ao ; Pe la sangria de a r, de fo rm a con tro lada a trav~ do com presso r so bc e rt a s c o n di c; :6 e s ,p a ra man te r 0 flu xo de a r adequa do . ' P elo u so d e e sta to re s d e lin gu lo v ariA ve l, p ro ce ss an do va ria c;:a o d oflu xo d e a dm ls sa o (IG V ). P ela v aria c;:a o da A re a d o b oc al d e d es ca rg a (e sc ap am e nto ). P ela re du 9a o d a R PM d o e ix o c om p re ss or/tu rb in a, s em p re c om p atlv elco m 0 ! luxo de a r a dm itid o e a ta xa d e c om pre ss ao .

U I .3 - C AM AR AS D E C OM BU ST AO

o c omp re s so r e n tr e ga 0 a r, c om flu xo e p re ss ao d ete rm in ad os , a c arn a-ra d e c orn bu sta o, lo ca l o nd e ~ p ro ce ss ad a a m is tu ra a r/c om bu stlve l e m fo r-m a c ; : a o e s ua re sp ec tiv a q ue im a . F om e ce nd o, a tu rb in a, o s g as es re su lta nte sd a e om bu sta o, a u ma te mp era tu ra q ue n ao e xc ed a 0 lim it e m a xim o p e rm is sl-v el, p ar a q ue a tu rb in a p os sa d es en vo lv er s eu tra ba lh o u tiLA c am ara d e c orn bu sta o d ese mp en ha u m p ap al m uito im po rta nte , d en -tr o d a c o ns titu l9 ii. o d o m o to r, p o is d e la s a o e x ig id o s o s s eg u in te s fa to re s: Q ue im a in te gra l da m istu ra a r/c om bustlve l, de fo rm a a co nte r a o m A-x im o , a p erd a de p re s se o a t ra v ~ da cama ra . '


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M ante r, a u m nlve l e le va do , a e fic ie nc ia da c orno usta o, na o d eve nd ohave r t endenc ia a ext ingui- Ia. P ropo rc iona r a com bustao un icamente na camera, n a o p e rm it in d o

qu e h aja de slo ca me nto da ch am a a p6 s a sa lda do s g ase s. F un cio na r, p ro po rc io na nd o co m fa cilid ad e a q ue im a d o c om bu stlv el,

s em q ue p os sa h av er a cu mu lo d e d ep 6s ito d e in cru sta ~6 es (c erv ao ),D en tro d e espaco m uito lim ita do , a s carnaras de c om bu sta o d eve m a di-

c io na r e ne rgia tllrm ic a a os ga se s qu e pa ssa m a tra ve s d o m oto r, e m q ua nti-d ad e .s ufic ie nte p ara a ce le ra r a m a sse , d e fo rm a a p ro du zir 0 em pu xo n ec es -sArio ao m otor e a potencia p ar a a tu rb in a.

A q ua ntid ad e d e c om bu stlv el, a dic io na do a o a r p ara p ro po rc io na r a m is -tura, dependera d a t emp e ra tu ra maxima que o s ga se s terao, d evido a o fa tode que para a construcao d os b oc ais d a tu rb in a e s ua s p alh eta s, o s m ate ria isu sa do s n ~ s up orta m e le va dls sim a s te mp era tu ra s (c erc a d e + ou - 2.000QC) .A lim it~ao da tem pera tura do s gase s, com proporc iona l redu~a o a valorestoleraveis, c ap aze s de n ao da nific ar a tu rbina , e e fe tua da c om ar , mo tiv o p eloq ua l to ma -se n ec essA ria a preserca, na carnara de combustao, d e g ra nd em as sa d e a r, s em pre alern d as n ec es sid ad es d a combustao,

1 1 1.3 . 1 - T ip o s de cameras de co r nbus taoAs cam era s de co mbustao po dem ser do s tipo s: caneca, anul ar e cenu-

lar. Q ua lq ue r q ue se ja sua c on figu ra ~a o, d os 1 00 % do a r e ntre gu e p elo c om -p re ss or, s om en te c erc a d e 2 5% (114) do to ta l do vo lu me , qu eim a c om 0 com-b ustlve l. Po rqu e, no s m oto re s a rsa ca o, a m aio r q ua ntid ad e d e a r a dm itidona o e que im ado na ca mera - 0 excesso e u ti liz a do p a ra f in s d e r e sf ri amen tod a p r6 pria c am ara e tu rb in a.a a r a pro ve ita do pa ra tom ar parte na co rnbustao (25% ) e conhec idoc om o a r p rim Ario , e nq ua nto q ue 0 r es ta nte ( 75% ), q ue e u ti li za d o p a ra 0 res-fr iamento, e c on he c id o c om o a r s ec un dA rio .

Pa ra um a m elho r no cao ; a ra za o de fluxo de ar pa ra de term ina do fluxode com bustlve l to ta l do m otor, varia de m oto r para m otor, a ce rca de 40 a 80partes de a r pa ra cada um a parte de combustlve l (40:1 a 80:1) em m assa.U ma rn is tu ra id ea l, q ue p erm ita s ua in fla m ab ilid ad e, c on te rn c erc a d e 1 5 p ar-te s de a r p ara c ada u ma pa rte d e c om bu stlve l (1 5:1) e m m assa .E e vid en te , c on tu do , q ue a a drn is sa o fo rn ec e, p ara p ro po rc io na r a m is tu -ra , a r c om prim ido p elo c om pre sso r c om m assa e le va da e , p or c on se guinte ,todo 0 a r e m e xc esso de ve se r d esvia do do s in je to re s d e c om bustlve l e intro -

MOTORES A REAcAO 51

d U Z i d o na por~ ~escendente pa ra resfria r a camera, m is tu ra r- se a o s g as esq u elmadOS , p a ra d rl ul r 0 c alo r c on ce ntra do , e d istrib uir a e ne rg ia te rm ic a u ni-fo rm e me nte p or to do 0 flu xo de a r, a nte s d e c he ga r II tu rb in a e a o m oto r.

F ig u ra 1 1 1. 18 D is tr ib u i! ta o do a r d a c am a ra d e c orn bu sta o,. . A comoustao de ve r~ se r c om ple ta a nte s q ue 0 a r s ec un dA rio (z on a d ed rlu l~ ao ) e ntre n a ~ am !s a, p ois d o c on trA rio , a te mp era tu ra d a camara diminui-r6 , c a us an do d eflc le nc la n o a pr ov eita m en to d a e ne rg ia c in at lc a p ela tu rb in a ..O utro fa to r p re~nde ran te no dese mpe nho da ca me ra, e 0 tocante a~ Io clda de do a r, ad mltld o po r e la , q ue na o d eve se r e le va do , po is, d o c on tra -n o . .a cham a terra problem a pa ra se manter acesa e se apagaria . A figu raa ba lx o ilu stra o s p ara me tro s d e v elo cid ad e d o a r d en tro d e u ma c arn ara ,

5 a 20 fils 100 a 200 fi ls

Figura 1 1 1 .1 9 - Ac eiera !tao do ar na ca ma ra.


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52 MARCOS J.A. PAlHARlNI

CAmara de c om b us ta o tip o c an ec a

A m pla m en te u sa da s e m m o to re s d ota do s d e c om pr es so re s c en tr l,fu go s,as cam ara s de oo rnous tao tipo caneca sa o d ispostas em tom o do ,e lxo dea cio na me nto do co rnpre sso r/tu rtm a, c ada um a de la s co m se u, InJ? to r dec om b us tlv el e s ua s c am is as p r6 pr ia s, in te rlig ad as p or tu ba s, c UJ afln ah da de ~p ro po rc io na r a to da s, a m es ma pressao de o pe ra o e , a in da , permttir a p ro -p ag ac ;:a o re cip ro ca d a c ha m a a to da s a s carnaras, d ura nte a p ar tid a d os m o to -re s, te nd o e m v is ta q ue , g era lm e nte , s6 duas cameras p oss ue m ve la d e Ig m-c ;:a opa ra in ic ia r a com bustao . ,

A camsra de cornbustao d o tip o c an ec a, a pre se nta muitas van tagense m re la C;a o li s d em ais , p o is , d e vid o ao p eq ue no d ia me tro d e c ad a u md ad e,p od e fo rm a r urn c on ju nto d e p ou co p eso , d ota do d e u ma e stru tu ra ro b,u sta .S u a a p lic a bilid a Cie ~ e x ce le n te , te n do em v is ta q ue a s, u m da ~e s d o c on Ju nt?p od em s er re m~ id as in div id ua l m en te d o m oto r p ara m spe ca o o u su bstltu i- o, s em in te rfe rir c om a in sta la ya o do motor . A s d e sv a nt ag e ns

sao: 0 in je to r d e com-b us tlv el d ev e s er loca-Iiza do n o c en tro d a c a-neca , 0 que faz comq ue 0 a r d e c orn ou sta ote nh a d e v en ce r c on si-d e rA ve l d is ta n cia n o in -te r io r da caneca pa raa l canc ; :a r 0 combus t l -ve l, m istu rando -se ae le e produzindo ac om bu sta o, A I~ m d is-so , se , po r qua lque rm otivo , u m d os in je to -re s se to ma r d efe itu o-so , ou se um a de te r-m inada came ra sea pa ga r, o s o rie nta do -F ig ura 1 11 .2 0 Es qu em a da c Am ara de c o m bu stA o re s de e ntra da d a tu r-

do t ipo caneca . b ina e ste rao su je ito s ad ife re nc ia is d e te m pe ra tu ra , p od en do p ro vo ca r d is to rc ;6 es d as p alh eta s e d oso r ien t ado res , empenando -os .

f langedeen t radad e a r\

i n t e r conec tores

M OT OR ES A R EA CA O53

c am ara d e com bustao d o tlp o an ularA c am ara de co mbus ta o do tipo a nu la r, ~ e mpre ga da , ge ra lm en te , e ma lguns m oto re s do ta do s de c om pre sso r a xia l. C ons is tind o d e um siste ma

m ais S im ple s, c om p6 e-se d e u ma c are na ge m c irc ula r, c om q ua tro c ilin dro sc on ce ntr ic os d is po sto s e m to m e d o e ix o d e a cio na m en to d o c om pr es so r/tu r-b ina .

O s c ilind ro s fo r-mam , en tre si, tre sp as sa ge ns a nu la re s -e ssa c on stru ga o ~ , a l-g um a s v ez es , d en om i-nada "cr ivo" de com -b us ta o, p orq ue a c am i-sa ~ pe rfu rada , apre -s e nta n do e ss a aparen-c ia .

Esse tipo de c a -mara de combustaotem a va ntagem dep e rm i ti r m e lh o r m i st ur ad o a r co m 0 co mbu stl-ve l, v is to que e le ~ in -tro du zid o n a e xtre mi-d ad e a nte rio r d a c am i-sa po r um a s~ rie de F igura 111.21 _Iinha de d renoin je to res . Esquem a da cam a ra de c ombustllo t ipo anu lar .O utra q ua lid ad edesse tipo de cam ara ~ a de se r capa z de usa r too o 0 e sp a eo d is po n lv e l, r e-sul tando em m aio r te mp o p ara 0 c om bu stl le i e 0 a r s e m is tu ra re m. A ra za oda wea d e s up erflc ie in te m a d a c am e ra , p ar a 0 vo lum e de a r e m pa ssa ge m ~6 tim a , a s se g ur an do m a x im a r efr ig e ra c ;:a o d o s g a se s a m ed id a q ue a c om bu s-ta o s e r ea liz a.

A d esva nta ge m ~ qu e e ssa c am ara na o p ode se r d e sm onta da se m ques e ja r emo vi do 0m o to r d o a via o .C am ara d e c om bustao d o tipo c an ular,J A c arn ar a d e c om b us ta o c an ula r ( ca ne ca -a nu la r), c on sta d e u m a rra njo ,o nd e c an ec as in div id ua is s ao d is po sta s la do a la do e m u ma c am ara d e c ara c-


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te rls tic as a nu la r. S ua e stru tu ra ~ re la tiv am e nte p eq ue na e m d ii!m e tro , 0 q ueIh e a ss eg ur a e fic ie nte r es ls ts nc la a d is to rc oe s, q ua nd o e m o pe ra ca o, fic an doe xp os ta a e le va da s te m pe ra tu ra s e p re ss 6e s d e tra ba lh o.E ss a c am e ra d e c orn bu sta o a pre se nta a s c ara cte rls tic as d e c om bin ar a svan ta ge ns tan to da s ca me ra s tipo c ane ca co mo da a nula r, de m odo a e lim i'n a r m u it as d a s d e sv an ta ge n s in e re n te s a c a da tip o in de pe n de n te .U ma c are na ge m

de fAc il rernocao en-vo lve todas as carna-ra s de eombus tao epe rm ite um a ce sso ra -z oa ve lm e nte M cil p arainspel( i io.C om e ssa d ispo -s il(iio de cam era , ob-t~ m-se m en or c om pri-m ento , sem que , noen tan to , ha ja um a ex-cessiva queda depressao en tre a des-c arg a d o c om pre sso r ea Area da chama . Ad is tr ib ui9 a o d a e n er giaca lo rlfic a ~ fe ita dem a ne ir a u nifo rm e p ara

Rgu r a 111 .22Esqu .emada cama r ade cornbus tao a tu rb ina , se m pe rigotipo canula r. de pon tos quen tes de -

c orre nte s d a a lta te mpe ra tu ra d e tra ba lh o, 0 q ue p od er ia h av er, e m ra za o d eum a e ve n tu a l o bs tr u9 a o d e d e te rm in a do in je to r.

1 1 1 . 4 - TURBINAS

A s tu rb ina s te m a fina lidade de e xtra ir e nerg ia c lne tica do s ga se s e me xp an sa o, q ue e sc oa m d a c am e ra d e c orn bu sta o, e tra ns fo rm A-la e m e ne rg iam e ci!n ic a, c on se gu in do p ote ne ia p ara a cio na r o c om pre ss or, o s a ce ss 6rio s ea t~ m es mo a h~ lic e (m oto r T urb o-H en ce ) o u 0 F an (m oto r T urb o-F an). A s tu r-bina s a gAs, e mpre ga das e m re ato re s, co ns titue m 0 m eio m ais e fic ie nte dea pro ve ita m en to d a e ne rg ia c alo rlfic a c on tid a n o g As . T a nto q ue a tu rb in a, p ara

MOTORES A REACAO 55

o o se n vo lv er s eu t ra b a~ ho , n e ce ss ita d e tr es q ua rto s ( 75% ) d a e n er gia c in ~t ic are su lta nte d a c om bu sta o n a c am e ra ,As va nta ge ns do e mpre go da turb ina e m um m oto r, de ntre o utra s, sa o

a s d e p orta re ~ po uc as p ec as rn 6ve ls n a su a c on stitu i9 80 e , c o m isso , p ou co s~tos ~e apo lO a sere m I~brlfl~do s, fun~ iona ndo m elhor na s gra nde s ve lo -a da des , serem de d lm enso es na o avan ta ja da s e a inda, a possib ilida de deo p er ar c om p ou ca v ib ra l( iio .

D es ta ca -s e, c om o a s p rin cip ais d es va nta ge ns d a u tiliz a9 iio d a tu rb in a ag ~ e m u m m ot~ r. 0 re la tiva me nte d em ora do a pro ve ita me nto d a e ne rg ia c alo -rffl~ pa ra a ~ art~ da e a to ma da d e p ote nc ia tarnoem r e la ti vamen te d emo ra d a ,devldo a v en ae ao le nta d a v elo cid ad e, a l~ m d o in efic ie nte a pro ve ita m en to ,q ua nd o d o f un clo n am e nto em b a ix as v elo c id a de s o pe ra c io n ais ._ N os m ot~e s a re 89ao (d ire ta o u m ista ), o s tipo s de tu rb ina s utiliza da ss ao d e f 1u xo a xia l, c o ns titu ld a s p e lo s s eg uin te s e lem e nto s b As ic o s:

Estator

e sta to r ~ c on stitu ld o p elo c on ju nto fo r-m a do p or u ma c arre ira d e a lh eta s e sta cio nA ria s( or ie n ta d or es ) d o ta d os d e p er fil a e ro d in i! mic o .E ss a s ey ao e sta cio nA ria c on sis te n um p la no d ea1he tas concenm cas com 0 eixo da tu rbina ed ispostos em 1!ngu lo , de m odo a fo rm ar um as4rie de p eq ue no s b oc ais q ue e je ta m 0 5 g ase sso bre a s p alhe ta s d o ro to r d a tu rb in a. P or e ssem o tiv e, 0 c on ju nto d as a lh eta s e sta cio nA ria s ~m uita s ve ze s, de no mina do tube ira , e a s a1ha :la s, e m si, sa o de nom ina da s o rien tado re s datubeira.

A - E sta to r.

Figura 1 1 1. 2 3 ' - Elementosde urna turbina-estator .Rotor

. . _ 0 ro to r, ta mb em c on he cid o c om o disc o d a tu rb ina , ~ u ma pe ca d e c on s-tltu l9 ~ c l~ cu la r q ue . t em ~ re ~ u m e ixo o u d is p6 e de fla nge s p ara p re nd e-Io .N a p erlf~ na d es se d is co s ao .In ~ta la da s a s p alh eta s d a tu rb in a, q ue te m 0 p er-I ii a ero din am te o, c UJ a c on stltu l9 iio ~ d ile re nc ia da d a fo rm a d as p alh ela s d ocompressor .

J


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56 MARCOS J.A. PAlHARINI

B- Rotor . c - Conjun tom ontado.

Figura l l l. 23 .A - E l ement osde uma t u rb i na - ro t o r e con jun to mon t ado .f

1 11 .4 .1 - T ip o s d e t ur bi na sA s turbin as d iv id em -se e m tra s tip os d istinto s, c om pa tlve is c om a p as -

sa ge m fo rm ada e ntre a s pa lhe ta s do es ta to r e a s do ro to r pa ra a passa ge md o s g a se s.A - Turbina de impulso ve loc idadere la t iva

de en t radaN a tu rb in a d e im pu ls e,a pa ssa gem e ntre suas pa-Ih eta s ( orie nta do ra s) ~ c on -ve rgen te , e a sua ~ea deen trada ~ m aio r do que a dedesca rga , p romovendo aace le ra~ao dos gases quede ixa m 0 o rie nta do r, 0 queresu lta em dim inu i~ao dete mpe ra tu ra e pre ssa o, O sg as es a ce le ra do s s ao d irig i-des con tra as pa lhe tas do Figura 1 11 .2 4 - Ag ilOdas pa lhe t asdoro tor e na passagem , a tra - ro to r da tu rb ina do t ipo impu lso .v~ dessas pa lhe tas, se fre - .rao muda l1 lt8 de d i~ , surgindo , nas pa lhe tas, um a f~ de Impu lse (dosg as es a ce le ra do s c on tra a s p alh eta s d o ro to r), q ue fa z 0 r o to r g lr a r.

/"/ /~/ ///#;/ /~:/~//( (. / / ~ / / ~ ~ ~ ~ ./ ./ r c / / /, I i t u :It'I I II \ .._\ \ I,\\ \~\\.:_\"; ..."~' ,~",";~,," ", ",velocidade rs la tlva ',', ,~~ , '';~ ,de en t rada =velocidaderelat ivade des ca rga

f o r9a derota91io. . . ve loc idadere la t ivade des ca rga

M OT OR ES A R EA CA D 57

B - Tu rb in a d e r ea 9 ii o velocidade relat ivade en t rada/ 1 / / ; < / / / 1~ I I @ I I~' ( I~I I " ,~~:~ trada ':~ '\~ \~ \~ \~ . \~ \~ \"

tra9Ao ~'~~ ~ -,axial ~I-:.~~" ""

fo r~ade~ ~ reacao etenvaY componente dero ta91 io p lano de r o ta9!io

N a tu rb in a d ere ac ao , a p rin cip alfu nc ;: ao d o e sta to r~ o rie nta r o s g as esque, ao at ravessa-re m 0 e sp ac o e n-tre a s tu rb in as , n aosao ace le rados,passa ndo num a n-qulo apropriado ,a pe na s se fre ndornudenca de d ire -g ao , c om 0 prop6-s ito de me lhorchega rem as pas

Figura 1 11 .2 5 - Agao das pa lhe tas do ro to r do ro to r, onde saoda t u rb i na do t ip o reacao , ace le rados. Ai aceleracao do sJ,g ase s, a tra ve s d o ro to r da tu rb ina , o rig in a u ma to rc a d e re ac ao q ue 0 rnovi -(menta. .

V e lo c id a de r ela tiv a d ed es ca rg a- a um e nta dap e la a ~ a o d o o r ie n ta d o r,produzindo a rea9!io

c om um c omp o ne nt e n oplano de rotacao dorotor .

'C - T ur bin a d e impulso-rea~i io!Os mo to res a r eacao , e mpre ga m um a turb ina que ~ usua lm ente um a

c om bin ag ao e qu ilib ra da d os d ois tip os a nte rio re s, s en do c on he cid a c om o tu r-b ina de l rnpu ls o - reaceo ,

A co rnb lna ca o e ntre o s do is tipo s de tu rb ina , pa ra a fo rm aca o de sta , ~le ita d e m ane ira b em su ce did a, de m od o a p ro je la r-se a s p onta s d as p alh eta spara 0 m axim o de re ac ao e a s ra lze s d as m esm as p ara im pu lse , m istu ra nd o-a s d e m odo q ue a s d evid as c ara cte rls tic as se ja m a pro xim ad am en te m eta deim pu ls e e m e ta de re ac ao ,

E ss as tu rb in as , c om pa tlv eis c om a s c ar ac te rfs tic as g era is d os m o to re se , a t~ m esm o o s tipo s e e mpre go s, po de m se r de fo rm ac;:a o tip ica me nle dee s ta g io s s imp le s o u r ru ll ti pt os ,


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58 MARCOS J.A . PALHARlNI

palheta detu rb ina do ti poimpUlsorernaClIO ~

ulode-oolagemdireello [JL__ ~

dOIIUXU;-II'I~ diret o df rotaeBo~Angulo de

decolagem

- --- Turb ina acionada peloimpulso do Iluxo de la-ses e subsequente rea-Clio ao ser aceleradaanavss das passagensconvergentes entre aspalhetas.

Figura 111.26'- AeBO das palhetas do roto r da tu rb ina do ti po impul se-reaello

bocal dedescargadac!imara

A - Vista em corte da turbinade estAgio simples.Figura 111.27_ Cornparacac ent re as turb inas de esiAg io s imp les e estAg ios multi plos.

MOTORfS A REACAO 59

1 1 1 .4 .2 - Refr igerai t80 cIos o rie n ta d or es e d a s p a lh e ta s d a t ur bin aO s o rie ntado res e as pa lhe tas de um a turb ina traba lham expostos ate mp era tu ra se ve ra me nte a lta , q ue , d ep en de nd o d o m oto r, a ic an ca a o rd emde 10942C a 12602C (2 00 0 a 3Q()()2F).'A tualmente, 0 e m pre go d e te cn olo gia m a is a va rc ad a d e re frig era ciio , s efa z a tra ve s d e e sta to re s e p alh eta s p erfu ra da s e stra te gic am e nte p ara a pas-

sa ge m d e a r e m flu xo . A re frig era ciio p od e o co rre r per !r es m ~ to d os , d e nom i-nados: c o nv ec c so ; im pac to e p e/fc uJ a d e a r, o s q ua is p od em s er u tiliz ad osju nto s o u a t~ m e sm o s ep ara da m en te (v er fig ura abaixo) ,

palhetasdo rotor

Figura 111.28- Caracte rls ficas de relr igerae llo a ar das palhetas orientadorase palhetas do ro to r de tu rb ina.


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60 MARCOS J .. A. PALHARINI

1 1 1 .5 - ESCAPAMENTO

o siste ma d e e sc ap am en to , c om pre en did o p ela e xtre mid ad e tra se ira d om otor a re a9ao , tem pe r fin alid ad e d ir ig ir p ara a a tm o sfe ra , c om v elo cid ad e,p re ss ao e d en sid ad e, o s g as es d e sa fd a d a tu rb in a, p ara a p ro dU 98 0 d a tra 9a ore querida , po is a pe rfo rm ance de um m otor a rea9ao esta relacionada A efi-c ie nc ia d o s iste ma d e e sc ap am en to . E le ~ o on stitu ld o b asic am en te p ela s sa-gu in tes pa rt e s: c on e, d uto e b oc al d e d esc arg a.

Pa ra a obten-gao de uma tragao6 tim a , a pr ov eita nd o ad es ca rg a d e d ete rm i-na da m assa de ga se sp elo e sc ap am en to , o sgases devem se r tra-ba lhados de modo ae xpa nd ire m-se c om -ple ta me nte , de sc ar-re ga ndo -se e m f1u xolam ina r, isen tos deturbilho nam entos ea xia l m en te o rie nta -des de forma ade-quada pe r interm~iode montan tes care-

n ado s (re tific ado re s d e fluxo ), que sa o supo rte s e stru tura is do c one de de s-carga.O s ga se s da turbina de ve m po ssuir ve lo cida de de sa ld a re la tiva me nteba ixa qu e, na pa ssa ge m pe lo du to de d esca rga ~ co nside ra ve lm en te a um en -tada, a nte s da de sc arga fin al pe lo bo ca l. E sse pro ce sso p erm ite que a e ne r-

gia cin~ tica disponlve l, sob forma de ca lor e pressao, se ja c on ve rtid a e mpressao - e sp ecia l m e nte no ca so do motor T ur bo -j at o, c u ja t ra g ao u t i l aeon-te ce e xc lu siva me nte p elo s g ase s d e d es ca rg a. N os m oto re s T urb o-fa n, a tra -gao to ta l ~ produzida pe la som at6ria da ace le ra cao da m assa de a r pe lo Fancom os gases de desca rga e, nos Turbo -M lices (m esmo com a M lice res-ponssvel pe la m aio r pa rte da tra ga o to ta l), c erca d e 100/0,em mMia, ~ conse-g ui da a tr av e s da d es ca rg a p ara a atmosfera d os g as es d a c or nb us ta o ,o m ate ria l d e c on fe cg ao d o e sc ap am en to d ev e s up orta r a lta s te mp era -turas (que podem alca ncar, em m Mia , de 1200 a 3200QF). No entanto , ~ evi-

!urbina

F ig ura 1 11 .2 9- E sq ue ma d o s is te ma d e d esc arg a bastco,

., .o TO RE S A R EA (:A O 61

de nte que , e mbo ra no s m oto re s Tu rb o-ja to s a te mp era tura de d esc arga se jae le va da , n os m oto re s Turbo -fa n e Turbo -M lic es a te mpe ra tu ra d os ga se s desa lda ~ m ano r - to da via o s m oto re s que a pre se nta m te mpe ra tu ra s e le va da ss A o o s q ue o pe ra m e m p os-c om bu sta o,

O utro s fa to re s, le va do s e m co nside ra ga o no pro je to de um siste ma dedesca rga para dete rm ina do m otor a reaga o, sa o os tipo s de bo ca is de de s-carga, a l~m do que diz respe ito aos problem as de red~o do ruldo (supre s-sores de ruldo) e da insta lagao de um sistema de reversao ( re v er so re s d eempuxo).

1 1 1. 5. 1 - Bocais de des ca r ga " tl pi cos

A esco lha da Area do boca! ~ deter-. m ina da p rim eira me nte pe la te mp era tura, fdos gases na entrada da turbina , pe la , i : massa do fluxo gasoso e pe la prsssao e te m pe ra tu ra d os g as es d e d es ca rg a.

A Are a de de sca rg a, se ndo de te rm i-nada na ocastao de sua construcao e eq uip ad a a o m o to r, n ao d ev era s ofr er alte-r a g a o , a m en os q ue h aja m d ete rm in ag Oe se sp ec ia is , a uto riz ad as p elo fa bric an te d omotor .

Aerodinam icam ente , a s form as desa ld a d os b oc ais p od em s er c la ssific ad ascomo:

A - Bo ca is c o nv e rg e nt esF ig ur a 1 11 .3 0- B oc al d e d es ca rg a.

C om um ente e mpre ga do pa ra voos s ub s6 n ic o s, o s b o ca is c o nv e rg e nt es(Ia mM m co nhe cid os po r bo ca is co nve nc io na is), te m a s dim ens6e s da Are ade e sc ap am en to (s ald a) fix as , a s q ua is d ete rm in am a v elo cid ad e e d en sid ad edo s gases.

A A r e a d e s ald a n a o p od e s er a lte ra da , e xc eto p elo se u f abr ic an te , po lsq u alq u er mod if ic a ga o a c ar re ta rA alteracoes c on sid er Av eis n a p er fo rm a nc e d emotor .


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~ml-=='--::::::::::::::-=~__:~---------

Figura 1 11 .3 1 - Caracterfsticas do bocal convergente.

Neste t ipo de bcca l,a velocidade dos gasespode aproximar-se davelocidade do som emrel~ao a sua temperatu-ra, todavia, a ve locidadegeralmente ~ mantidasubs6nica, para evitarperda de eficiencia - queocorrer ia, caso se tomas-se s6nica antes da saldado bocal,

B- Bocais con~rgentes-divergentesEsse tipo de bocal, comumente utiJizado para vOos supersonicos, ~ a

combin~o de bOCais convergente e divergente, com caracterlstlcas ~eme-Ihantes a um tubo de Venturi. A segao convergente desse bocal ~ projetadapara manter , com velocidade subs6nica, os gases de descarga da turb ina, a t~que eles atinjam a garganta (junqao), onde a velocldade ~ s6n1ca ,e em segUl-da, na segao divergente, 0controle da expansao de gases, posslbl ll ta que suavelocidade se torne supersOnica.

veloc' veloc /o:Pre88~~o'e: a " PI'e88ao~~e: aUI11e : ~u~~efl laCl. I 9o'U'?irl n1aC/a'I Ida q I '1./6 I~ t t ' \ J ' . : ~~c ~_-~- - -~~- ------~ , ~ - = = = = = ~ - - = - = = =\--~~-~~ \0 !luxo aumenta at~a velocidade silnica

Conclui-se, entao,que, com 0 emprego des-se t ipo de bocal, conse-gue-se maior tragaoquando a velocidade desalda dos gases de des-carga exceder M ach 1.0.De certa forma isto aeon-tece, mas esse plenoaproveitamento dependede um eticiente ajuste dobocel, que se estiver bemprojetado, pode apresen-

Rgura 111.32 Caracterfsticas do bocal tar raz6es de pressao su-convergente-divergente. periores a 2:1, prcoorcio-

nando uma velocidade de descarga dos gases, na s~ao divergente, de valo-res super iores a Ma ch . . 20 .

M OT OR ES A R EA QA O 63

Com isto, poderemos dizer que um motor equipado com bocal conver-gen le-divergente apresentarA maior t ragao que outro motor de mesma poten-cia Que 0 primei ro - caso esle Outro estiver equ ipado com bocal convergente.Se esse motor tor de estre ita faixa operacional, 0desempenho obtido, com 0emprego de bocal convergente-divergente, ~ muito pequeno, quando compa-rado com as desvantagens impostas pelo aumento de peso e complexidadede instaJagao. Isto tudo com relagao ao baixo numero Mach oo tdo ,Figura 1 11 .3 3 - Tipos Msicos de bocais dedescarga de Area variAvel.

aletas interligadas

B - bocal de Area variA vel t ipo pAlpebras

Tals bocais sao equipadoscom ru-ea variAvel, capazes demodular em fungao escalonadaou varia!" inlinitamente dentro dataixa operacional de projelo domotor, sendo amplamente usadosem motorss que operam em p6s-

Area: reduzida cornbustao,veJocidade: aumentada 0 mecanismo de aciona-

mento para esses disposit ivos,pode ser controlado por comandodos. tripulantes ou automatics-mente, de acordo com os requisi-tos de desempenho do molor. 0dispositivo de atuacao para osbocais sao acionados po r rneca-, bocal de AreavariAvel tipo cone m6vel


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64 MARCOS J.A . PALHARINI

n ism o s e l6 tr ic o s , h id r6 u li oo s OU p ne um a tio o s, s e nd o e s te u lt im o , n a a tu a lid a-de , 0m a is a m pla m en te u sa o o,N orm alm en te ta is bo ca is , sao de s~o c ircu la r, e mbo ra 0 d ut o p os sas er o on st it uld o n u" ;a c om bin ac ao d e c ilin dro s e o on es . E ss es b oc ais a um e n-t am o u d im in ue m 0 d ii im e t ro p e rif 6r ic o in tem o d o o ri fl ci o, po r m e io d e d iv er -50S d is p os it iv o s, t ~i s o om o : T ip o C on e, T ip o P dlp eb ra s ou T i po I ri s ( ve r f igu raIII~ . .N os m oto re s d e a lto d es em pe nh o, o om la rga s fa ixa s o pe ra co na e, 0e m pre go d e b oc ais d e A re a v aria ve l p erm it e o bt er v an ta ge ns re la tiv as d e ru l-do , tra9 iio e eoonom ia de oom busUve l. . .O s b oc ais d e A re a v aria ve l fic am a be rto s p ara d eo ola ge m , e m b aix a a lt l-tu de (n um a a pro pria da ), a p6 s a d eo o

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Livro Motores a Reao