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Cotidiano 06.01.2017 - Turbofan:

Você sabe como funciona um motor de avião a jato ?

     
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Você sabe como funciona um motor de avião a jato ?


O motor de avião é um equipamento extremamente complexo. Produzido com peças de materiais nobres, como o titânio, somente um motor de um Airbus A320, por exemplo, pode custar cerca de US$ 10 milhões(R$ 32 milhões).


Os motores do tipo turbofan são os mais utilizados pelos grandes aviões comerciais e jatos executivos. Eles são formados por um turbojato com um enorme ventilador na parte frontral, que funciona como hélice, e são cobertos por uma grande carenagem. Muita gente costuma chamá-los de turbina, mas, na realidade, a turbina é apenas uma parte interna do motor.


As fases de funcionamento dos motores de avião são, basicamente:

Admissão do ar
Compressão
Queima
Escapamento

Pode até lembrar o mesmo princípio dos motores de carros, mas a grande diferença é como tudo isso ocorre dentro do motor.


Motores do tipo turbofan são os mais utilizados pelos aviões comerciais.


Admissão do ar
A eficiência de um motor de avião está diretamente ligada ao tamanho de sua parte frontal. Quanto maior o ventilador, visível na parte dianteira do motor, mais ar ele será capaz de captar para gerar potência ao motor.


Motor na fábrica da Rolls-Royce; ventilador pode chegar a 3 metros.

Segundo a fabricante Rolls-Royce, os maiores motores produzidos pela empresa contam com ventilador de até 3 metros de diâmetro, capaz de sugar até 1,2 tonelada de ar por segundo. É força suficiente para sugar com tranquilidade uma pessoa que esteja perto da entrada de ar do motor.


Apenas uma pequena quantidade desse ar, no entanto, será direcionada ao chamado núcleo do motor, formado pelos compressores, câmara de combustão, turbina e bocal propulsor.
A maior parte do ar, em torno de 80%, é direcionada por um fluxo bypass(desvio) ao redor do núcleo diretamente para a saída traseira do motor. Esse fluxo de ar pode ser responsável por até 85% da potência de um motor a jato do tipo turbofan.


Saída de ar de um motor de avião do tipo turbofan.

O ar que passa dentro do núcleo do motor é o que faz funcionar a turbina, que, por sua vez, gira os compressores e o grande ventilador frontal. Na hora de dar a partida, é utilizado um motor de arranque pneumático que aproveita o ar da APU(Unidade de Potência Auxiliar, na sigla em inglês) ou de uma fonte externa.


Compressão
O ar direcionado ao núcleo do motor passa primeiro pelos compressores de baixa pressão e, na sequência, pelos compressores de alta pressão. Eles são formados por diversas palhetas giratórias, que aumentam a pressão do ar conforme ele se desloca por elas.


Depois do ventilador, o primeiro estágio são os compressores internos do motor.

A função principal dos compressores é deixar o ar mais condensado antes de ser direcionado para a câmara da combustão do motor. Depois de passar por esse processo, o ar que entrou no motor é reduzido a 20% do seu volume original. A compressão também aquece o ar e melhora a eficiência da queima.



Combustão
Ao chegar à câmara de combustão, o ar é misturado com o combustível(querosene de aviação) e queimado. Os gases de combustão gerados durante este processo expandem-se explosivamente na direção da turbina. A temperatura nesta parte do motor pode chegar a cerca de 2.000º C.


Os últimos discos do motor são as turbinas de alta e baixa pressão.

Apenas cerca de 25% do ar que passou pelos compressores, no entanto, é utilizado efetivamente na queima dentro da câmara de combustão. O restante é usado para o seu resfriamento. Os materiais utilizados, como revestimentos cerâmicos isolantes, também ajudam o equipamento a suportar as altas temperaturas.



Explosão
Os gases que saem da câmara de combustão são direcionados às turbinas de alta pressão e de baixa pressão, respectivamente. As turbinas têm a finalidade de extrair energia cinética dos gases em expansão(energia gerada pelo movimento dos gases), que escoam da câmara de combustão, e transformá-la em energia mecânica(força gerada pelo movimento das peças do motor), conseguindo potência para acionar o compressor, os acessórios ou o fan(ventilador).


Depois que passa pela turbina, o ar se expande novamente, esfria e sai pelo bocal propulsor, gerando o impulso adicional para o deslocamento do avião.


Nesse momento, esse ar é misturado com a grande massa de ar frio que passou em torno do núcleo do motor. É essa combinação que torna os motores do tipo turbofan mais silenciosos e econômicos do que os motores chamados de jato puro, normalmente utilizados por caças militares.

                       

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