Motor a Reação II

Rio de Janeiro/ Fev2010Bruno Andrade

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Motores à reação

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• Motor é um dispositivo que transforma

qualquer tipo de energia em energia

mecânica.

• Motor térmico transforma a energia

calorífica em energia mecânica;

Motores à reação

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• Fornece a força propulsiva necessária para o

deslocamento da aeronave;

• Motor de propulsão direta ou motor à

reação.

• Motor de combustão contínua.

Principais Fabricantes

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allison

VOLVO

Comparativo MCV x MRE

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Física: FORÇA

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• Força é tudo que pode modificar a velocidade

de um corpo qualquer;

• Unidades usuais de força: kgf, N, lbf etc.

Física: TORQUE

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• Grandeza vetorial que é dada quando

aplicamos uma força e fazemos um objeto

girar ao redor do seu eixo ou de um ponto

central;

• Unidades usuais de torque: lb.ft, N.m, etc.

Física: TORQUE

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dFT

d

Física: PRESSÃO

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• É uma força qualquer aplicada sobre uma

unidade de área, perpendicularmente;

• Unidades usuais de pressão: N/m2 = Pascal,

lb.in2 = psi;

• 1 atmosfera = 105 pa = 760 mm Hg

Física: PRESSÃO

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=

Pressão interna

Física: DENSIDADE

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• Densidade é a relação entre a massa de um

material e o volume por ele ocupado;

• A densidade determina a quantidade de

matéria que está presente em uma unidade

de volume.

Física: DENSIDADE

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• A fórmula básica para o cálculo da densidade

de um material é:

• Densidade do ar = 1.2 kg/m3

• Densidade da água = 1.0 g/cm3

V

m

Física: TEMPERATURA

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• É um parâmetro físico que altera as

propriedades de um fluido;

• As escalas de temperatura mais usadas são:

• Celsius (oC)

• Fahrenheit (oF)

• Kelvin (K)

Física: TEMPERATURA

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100100 212212 373373

00 3232 273273

-- 273273 -- 459,4459,4 00absolutoabsoluto

Hidrodinâmica

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• É a parte da mecânica dos fluidos que estuda

o escoamento dos fluidos;

• Para o estudo de MRE é necessário o

conhecimento básico sobre tubos teóricos,

fluidos, velocidade, pressão e temperatura

dos fluidos.

Hidrodinâmica

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PRESSÃO ESTÁTICA:

• É a pressão com que o fluido, em repouso ou não, atua

sobre as estruturas internas de um tubo.

PRESSÃO DINÂMICA:

• É a pressão que ocorre devido ao impacto do fluido em

movimento. Se a massa do fluido permanecer constante, a

pressão dinâmica aumentará se ocorrer um aumento de

velocidade do fluido em escoamento.

Escoamento dos fluidos

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• Escoamento em um tubo de seção reta.

• Não ocorre variação de velocidade, pressão e

temperatura.


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• Difusão de um fluido:


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• Expansão de um fluido:

Leis de Newton

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• 1ª Lei: Princípio da inércia;

• 2ª Lei: Princípio fundamental da dinâmica;

• 3ª Lei: Princípio da ação e reação.

Leis de Newton

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Fat

P

N

T

Equilíbrio →

Movimento →

Empuxo ou Tração

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• Força produzida pela turbina ou hélice do motor

da aeronave de forma a proporcionar o

deslocamento da mesma;

• Quando uma massa de ar é expelida ou

acelerada em uma direção, pela 3ª lei de

Newton surge uma força igual de mesma de

direção e sentido oposto.

Empuxo ou Tração

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AçãoReação

Empuxo ou Tração

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Sustentação

Tração

Empuxo ou Tração

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• Alguns valores de tração produzida por motores

aeronáuticos:

• CFM-56 (Boeing 737): T= 121,4 kN

• GE CF6-80 (Boeing 767): T= 282,5 kN

• PW 4000 (Airbus A310): T= 441 kN

• GE90 (Boeing 777): T= 512,9 kN

Empuxo ou Tração

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• Fatores que influenciam na tração de um

motor aeronáutico:

• Pressão atmosférica;

• Temperatura atmosférica;

• Umidade relativa do ar.

Empuxo ou Tração

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P. atmosférica Densidade do ar Tração do motor

Temp. atmosférica Densidade do ar Tração do motor

Empuxo ou Tração

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Umidade relativa Densidade do ar Tração do motor

Empuxo ou Tração

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Altitude Tração do motor

Do nível do mar até o topo da estratosfera lentamente

Dentro da tropopausa e acima dela lentamente

Potência

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• Unidade: Watt (W)

• Cavalo vapor (cv)

1 cv = 735 Watts

• HP

1 HP = 746 Watts

)( vFP

Potência Tratora

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• Tração em um motor parado (Tb);

• Tração em um motor em vôo (Tr).

vTTph

Relações

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APPVg

WT adj

ab

VPPVVg

WT adj

ar

Relações

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nbr TTT

Tração resultante Tração bruta (Vel. Gases) Tração negativa (Vel. Vôo)

Comparativo

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Perguntas

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1. Defina o que é motor.

2. Defina o que é motor térmico.

3. Qual a finalidade de um motor aeronáutico?

4. A pressão estática é, em relação à velocidade _________

proporcional.

5. Quando a pressão estática aumenta, a temperatura ________.

6. Qual a unidade no SI usada para medir potência?

7. Qual a diferença básica no ciclo de funcionamento de um MCV e

MRE?

Princípio de funcionamento

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• O princípio básico da propulsão a reação

pode ser observado em uma balão de gás ou

bola de aniversário;Ação-Reação

Princípio de funcionamento

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Propulsão a jato

Propulsão a hélice

Componentes básicos

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queimador

chama

Aumento de pressão Vazão de escape

Ar admitido

Compressor


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Ar admitido

Compressor

Turbina


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Perguntas

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1. Na equação de tração resultante qual variável é a principal

responsável pelo funcionamento do motor?

2. Qual tipo de motor à reação carrega o seu próprio combustível?

3. O que ocorre com a tração do motor à reação se a densidade do

ar aumentar? E se a pressão atmosférica aumentar?

4. Quais fatores influenciam na tração de um motor à reação?

5. Quais são os componentes principais de um motor à reação

turbo-jato?

6. Em um motor turbo-hélice, qual a finalidade da hélice?

Partida do motor

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• O ciclo de partida de um MRE é uma série de

eventos que ocorrem a partir do

acionamento do motor de arranque até a

estabilização do motor em marcha lenta.

Partida do motor

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Partida/ Ignição ON

Admissão de combustível

Acendimento

Velocidade de auto-sustentação

Starter OFF

RPM de marcha lenta

Partida do motor

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• Após a estabilização do motor em marcha

lenta (idle), a unidade de controle de

combustível passa a controlar a potência

desenvolvida pelo motor através da manete

de potência.

Tipos de MRE

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• Os motores à reação podem ser divididos

em:

• Motores aspirantes de ar (Aerotérmicos)

• Motores foguetes (Não aerotérmicos)

Motores Aerotérmicos

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Ramjet/Estatoreator/Estatojato

• Precisa estar de deslocando para funcionar.


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• Os motores estatoreatores consistem em uma

composição bem simples e sem nenhuma peça

móvel;

• Possuem reação direta;

• Tração contínua.

• Scramjet/Ramjet.

• São usados como acréscimo de empuxo.


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Admissão do ar

Compressão por difusão

Injeção do combustível

Expansão dos gases

Escapamento

Ciclo básico:


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Pulsojato

• É uma variação do estatoreator;

• Também necessita estar em moviumento

para funcionar;

• Consiste numa simples tubulação com um

sistema de válvulas.


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• É um motor intermitente;

• As válvulas da entrada do motor são abertas

por pressão de impacto e redução da

pressão interna quando os gases são

expelidos.

• Vibra muito e é muito barulhento.


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• Usado para impulsionar bombas e projéteis;

• Bombas alemãs V1V1.

• Apesar do motor ser intermitente, a tração

gerada é contínua;

• Gera aproximadamente 50 pulsos/segundo.


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Admissão do ar

Compressão por difusão

Injeção do combustível

Expansão dos gases

Escapamento

Ciclo básico:

Perguntas

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1. Que fator mais influencia na construção da carcaça de um MRE?

2. Quando ocorre o desligamento do sistema de partida e ignição de um motor turbojato?

3. Como se comporta a RPM de um motor turbojato após a RPM de marcha lenta ter sido alcançada?

4. Qual é o fluido de trabalho de um motor aerotérmico?

5. Como ocorre a compressão em um motor pulsojato?

6. Qual a principal característica de um motor estatoreator?

7. Em qual posição a manete de potência deve estar durante o procedimento de partida do motor?

8. Qual componente é responsável pela renovação do ar no motor?

9. Qual a finalidade do starter no motor?

10. Como se desloca o ar em um MRE equipado com compressor axial?

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