Fundamentos dos motores a reação

Um motor a reação é definido como sendo uma máquina que transforma energia química (querosene) em energia mecânica, através da geração do empuxo. Este é gerado através da aceleração do ar de forma que forme um jato de alta velocidade, é considerado uma turbina a gás. É regido pelos efeitos da 3ª Lei de Newton (Ação e Reação)

Podem ser de diversos tipos, como : turbojato,turbofan,turbohélice,estatoreatos, entre outros.

BREVE HISTÓRICO

Surgiu com a invenção da Eolípila, por Heron de Alexandria no primeiro século d.C.

Este experimento usava o vapor direcionado de dois tubos para movimentar a esfera em seu próprio eixo.

A eolípila é um aparelho que consiste de uma câmara (normalmente uma esfera ou um cilindro) com tubos curvados, por onde o vapor é expelido. A força resultante faz com que o aparelho gire. Normalmente, a água é aquecida numa bacia, que está ligada à câmara giratória por um par de tubos que também servem como eixo para a câmara. No entanto, a água também pode ser aquecida na própria câmara como demonstra a ilustração abaixo.

(http://pt.wikipedia.org/wiki/Eol%C3%ADpila)

 Vamos resumir o funcionamento dos motores a reação, tendo como base o turbofan que é o mais utilizado hoje em dia.

TURBOFAN

Motor projetado para aeronaves que desenvolvem elevadas velocidades (700 km/h~1.000km/h) de cruzeiro e que voam relativamente altas (10.000 m e 15.000m). Tal motor pode ser considerado uma evolução do turbojato, pois sãos mais eficientes e menos ruidosos.

 O ar é admitido, devido a diferença de pressão, passando pelo fan (gera cerca de 75% da tração resultante) , posteriormente passa pelo compressor de baixa e depois o de alta . Os compressores tem a função de comprimirem o ar, aumentando a capacidade de explosão da mistura (combustível+comburente); vale lembrar que apesar das pequenas oscilações de velocidade do ar, a pressão é elevada a cada estágio de compressão.
Após a passagem pelos compressores o ar é admitido na câmara de combustão, onde se encontram os se encontram os ignitores que são responsáveis pela centelha e ignição do sistema. Também se encontram as mangueiras que fornecem o combustível com elevada pressão para suprir a demanda (o ciclo é continuo, todas os 4 tempos ocorrem juntos). OBS: Nos motores a reação após que se começa o processo, o ignitor pode ser dispensado devido ao alto poder energetico do ar comprimido, no entanto é comum mante-los ligados durante aproximações, decolagens e em dias chuvosos para garantir uma rápido reinflamação.)

Após os gases serem queimados, são expulsos da câmara passando pelas turbinas. As turbinas aproveitam a energia calorífica dos gases no escapamento para girar os compressores. Vale lembrar que na partida existem normalmente nos aviões um equipamento chamado APU (Auxiliar Power Unit) que movimenta as turbinas e compressores até que o processo se inicie, também existe o GPU (Ground Power Unit) ao qual também faz a mesma função, porém o equipamento é acoplado ao avião por um carro auxiliar.

Por fim ao sairem das turbinas os gases passam pelo bocal de escapamento que tem como função acelerarem os gases, gerando ainda mais eficiência térmica e também de tal forma que esse processo acaba por diminuir o nível de ruído.

Um detalhe importante nos turbofans é que o fan, como escrito acima, produz em média 75% do empuxo (normalmente além de produzirem tração também auxiliam no resfriamento) e 25% entra na câmara de combustão.

Em breve estudaremos com mais detalhes os diversos sistemas de um motor a reação e os processos, como o de compressão; exaustão, etc, mais a fundo.