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07 Out 2010


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ACTUALIDADES

A requalificação de motores já existentes representam uma forma económica de evolução em alternativa ao desenvolvimento de novos modelos. Este artigo disponibiliza algumas linhas de informação sobre o assunto

 

 

    

 

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A Requalificação do motor GE F414 permite um aumento de 20% de empuxo

A General Electric (GE) está prestes a iniciar (durante o primeiro trimestre de corrente ano) ensaios com um protótipo do motor F414 modificado a fim de demonstrar as novas tecnologias empregues na requalificação daquele motor e capazes de melhorar a longevidade e o aumento de empuxo do novo modelo que equipa a aeronave Super Hornet.

A GE está a preparar uma variante  protótipo daquele motor com um novo compressor e turbina de alta pressão e uma fan avançada.

O novo compressor de alta pressão possui seis andares dos quais os três primeiros  são constituídos por rodas integrais, e incorpora novos conceitos decorrentes de técnicas de mecânica de fluidos tridimensional.

Com a requalificação do compressor esperam-se aumentos de 5% de caudal de escoamento e 3% de eficiência.

O financiamento deste programa é suportado pelo Departamento de Defesa norte-americano e realizado no âmbito do programa IHPTET (Integrated High Performance Turbine Engine Technology). (ver mais sobre este programa)

O novo protótipo incorpora ainda uma nova turbina de alta pressão cujo projecto também integra os novos conceitos decorrentes de técnicas de mecânica de fluidos tridimensional. Com esta requalificação a GE estima conseguir um aumento da eficiência da turbina de cerca de 2%.

A nova turbina incorpora ainda outros melhoramentos tais como: vedantes de escovas (brush seals); um novo método de distribuição do ar de arrefecimento das pás rotativas (blades); utilização de novos materiais no fabrico das rodas e blades (os mesmos usados no novo motor F136 que equipará a aeronave F35 JSF a par do motor F135).

A requalificação conjunta do compressor e da turbina de alta pressão deverá permitir um aumento de 150 °F da temperatura à entrada do primeiro andar da turbina e alcançar um ganho adicional de 15% de empuxo para as mesmas condições.

O novo protótipo do motor F414 deverá designar-se EDE (Enhanced Durability Engine).

Numa fase posterior (durante o segundo semestre de 2004) o novo protótipo receberá uma nova fan com dois andares integrais com pás em cutelo orientadas para a frente do motor. A nova fan deverá proporcionar um aumento de eficiência de 2% e do caudal total de cerca de 10%.

A fan a ser usada no protótipo será ainda fabricada segundo métodos tradicionais. Contudo, as fans produzidas em série (a partir de 2005) serão já fabricadas através do novo método de soldadura por fricção designado "translation friction welding".

Segundo este método, as pás e as rodas da fan, fabricadas em titânio, são sucessivamente friccionadas em movimentos sucessivos e rápidos em vaivém até que o material nas superfícies de contacto aqueça e se ligue (sem haver fusão), formando uma peça única. A grande vantagem na utilização desta técnica advém da redução de custos de produção.

A requalificação global do actual motor através de um novo compressor, de uma nova turbina de alta pressão e de uma nova fan, proporcionarão um incremento de 20% de empuxo tanto em regime de "potência militar" como em pós-combustão relativamente aos motores F414-GE-400 de 22,000 lb de empuxo que equipam os actuais Super Hornet.

Em termos futuros, a GE está a estudar a viabilidade de utilizar material compósito de matriz em carbono para o fabrico das pás estáticas (vanes) que constituem a tubeira de descarga para o primeiro andar da turbina de alta pressão. Se tivermos em consideração que este componente é o que funciona sob as condições mais severas ao longo de todo o espectro de funcionamento do motor, o emprego dos novos materiais permitirá a redução do caudal de ar de arrefecimento daquele componente aumentando assim a eficiência global do motor.

Concorrentemente com o programa de requalificação de desempenho do motor, desenvolve-se um outro programa com o objectivo de reduzir o nível de ruído e as emissões gasosas nocivas ao ambiente produzidas pelo motor.

O programa de redução de ruído desenvolve-se segundo duas orientações distintas: uma tradicional através de soluções mecânicas (através da geometria da tubeira de escape) e outra baseada em fluídica, através da ejecção de escoamentos secundários e localizados de ar frio por forma a misturarem-se com os gases de escape quentes e animados de elevada velocidade e a conformar o jacto de escape.

O projecto de redução das emissões gasosas tem sido abordado através  da utilização de uma câmara de combustão de duplo estágio. Esta técnica emprega vários furos por onde se faz passar um escoamento aerodinamicamente controlado que obriga a confinar a zona de início de combustão. Para além da redução das emissões gasosas nocivas ao ambiente, esta tecnologia permite ainda o fabrico de câmaras de combustão mais leves, de menor dimensão e mais estáveis que as convencionais e actualmente utilizadas.

Desde a entrada em serviço do motor F414 em 1998 a GE já produziu 380 destes modelos, através de um contrato plurianual que prevê o fabrico de outras 420 unidades. A cadência de entregas tem sido rigorosamente cumprida (até têm sido antecipadas algumas entregas) e o desempenho demonstrado tem sido superior ao esperado.

A actual frota de motores F414 já acumulou cerca de 180,000 horas-voo, onde em média cada motor acumulou 570 horas-voo. O motor mais usado já acumulou 1,550 horas-voo.

Segundo os registos de manutenção da Marinha norte-americana, o MTBR (Mean Time Between Removals) que mede o tempo médio (horas-voo) entre remoções por avaria, evidencia uma melhoria de 40% relativamente aos motores F404, utilizados nas aeronaves mais antigas.

 Fonte: Traduzido e adaptado de Aviation Week & Space Technology de 5 de Janeiro de 2004,  pág. 58 e 59


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