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14 Out 2010


Se pretende saber que tipos de motores existem, leia esta página.

Visite a nossa galeria de fotos de motores aeronáuticos.

 

TIPOS  DE MOTORES AERONÁUTICOS

Todas as acções de manutenção (inspecção, reparação, montagem e ensaio) de motores são realizadas ao abrigo de exigentes normas, determinadas pelas Autoridades Aeronáuticas. Na aviação civil só exerce a actividade de manutenção quem estiver credenciado pelas Autoridades Aeronáuticas.

 

 

 

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Os motores aeronáuticos incluem-se todos no grupo dos motores de combustão interna (por oposição aos motores a vapor) e podem caracterizar-se de diversas formas, segundo características e especificidades mais ou menos gerais. No entanto, torna-se difícil uma caracterização absoluta e definitiva. 

Por terem surgido em primeiro lugar, os motores alternativos podem ser classificados pelo arranjo relativamente aos cilindros, à posição da cambota, ao método de arrefecimento, ao número de tempos de cada ciclo e ao tipo de ocorrência da ignição. 

Relativamente ao arranjo dos cilindros, os motores podem classificar-se como: em linha (ou longitudinais), em V, um duplo V (ou W), em X, opostos (ou horizontais) e radiais (ou em estrela). 

Relativamente à posição da cambota podem considerar-se superiores (em relação à cambota) ou invertidos. Por este motivo cada um dos arranjos relativamente aos cilindros pode combinar-se com a posição da cambota.

Relativamente ao método de arrefecimento, os motores podem ser arrefecidos a ar ou através de um líquido.

Relativamente ao número de tempos por ciclo existem motores a 2 e 4 tempos por ciclo.

Relativamente à ocorrência da ignição, esta pode ser comandada, através duma descarga eléctrica, ou por compressão, surgindo espontaneamente em função das condições termodinâmicas e químicas da mistura no interior do cilindro.

A caracterização para os motores alternativos a seguir apresentada, não sendo absoluta nem definitiva, constitui, todavia, um enquadramento genérico dos diferentes tipos de motores aeronáuticos actualmente em operação ou que foram usados em número significativo. Por ser a que melhor evidencia os diferentes tipos de motor alternativo, adoptou-se uma caracterização por arranjo dos cilindros (embora existam diferentes combinações de acordo com as opções descritas).

Assim, a grande maioria dos motores aeronáuticos caracterizam-se por serem de:

Combustão Interna

Ignição Comandada


Os motores de combustão interna podem ser de  ignição comandada ou de auto-ignição (por compressão). Os motores de auto-ignição tem pouca utilização aeronáutica (os que existem classificam-se no grupo dos Motores Alternativos). Assim, os motores de combustão interna e  ignição comandada dividem-se em 3 grupos fundamentais, como se indica:

Motores Alternativos

Motores Rotativos

Estatorreactores


Os Motores Alternativos (também designados, em português, por motores convencionais e, em inglês, por "reciprocating engines" ou "piston engines") são motores de combustão interna, normalmente a 4 tempos, em que a energia libertada  pela combustão, seguida de explosão, duma mistura gasosa de ar e combustível, faz movimentar linearmente os êmbolos no interior de cilindros  animando, assim, uma cambota, de movimento circular. Estes motores subdividem-se em 2 grupos:

Motores Longitudinais

Motores Radiais


Os Motores Longitudinais apresentam como característica principal, os cilindros alinhados ao longo dum eixo longitudinal. Estes motores, por seu lado, subdividem-se em (os motores em duplo V ou em X foram abandonados):

Motores Verticais

Motores Horizontais

Motores em V


Os Motores Verticais (também designados por motores em linha) caracterizam-se por apresentarem os cilindros alinhados ao longo dum único plano longitudinal e justapostos, obrigando a que o movimento dos êmbolos no interior destes seja vertical. Devido à posição dos cilindros este tipo de motores apresenta maiores dimensões no eixo longitudinal.

Os Motores Horizontais (também designados por motores de cilindros opostos) caracterizam-se por apresentar os cilindros alinhados ao longo dum único plano longitudinal e opostos uns aos outros, obrigando a que os êmbolos se movimentam horizontalmente no interior dos cilindros em sentidos opostos. Esta configuração permite a construção de motores de menor dimensão para o mesmo nível de potência, porém, mais equilibrados. Dentro dos motores Alternativos, os Horizontais são os mais usados em aeronáutica.

Os Motores em V, são de características semelhantes aos motores horizontais, distinguindo-se por os cilindros estarem colocados ao longo de dois planos concorrentes, formando um ângulo variável entre si. Os motores horizontais são um caso particular dos motores em V quando o ângulo atinge o valor excepcional de 180º. Este tipo de motores constitui um compromisso entre os motores Verticais e os motores Horizontais, conseguindo menor comprimento que os Verticais, menor largura que os Horizontais, mas não sendo tão equilibrados como os últimos. Actualmente são pouco utilizados em aeronáutica.


Os Motores Radiais (também designados por motores em estrela) são mais volumosos, relativamente aos motores longitudinais, apresentam uma cambota de menores dimensões e são muito mais equilibrados. Estes motores permitem atingir níveis de potência muito superiores aos longitudinais, porém, o peso e dimensões que requerem, desaconselharam o seu desenvolvimento posterior, dando lugar aos motores do tipo turbopropulsores e subdividem-se em:

Motores de Estrela Simples

Motores de Dupla Estrela  

Motores de Múltipla Estrela


Os Motores de Estrela Simples, caracterizam-se por uma disposição radial dos cilindros num único plano, obrigando a que os êmbolos no interior daqueles, se movimentem radialmente em relação ao centro do motor, transformando este movimento longitudinal em movimento de rotação da cambota.

Os Motores de Dupla Estrela são semelhantes aos  de estrela simples, com a diferença fundamental de existirem dois grupos de cilindros dispostos em dois planos paralelos, cujos êmbolos se movem radialmente acoplados à mesma cambota.  

Os Motores de Múltipla Estrela são semelhantes aos  de estrela simples, com a diferença fundamental de poderem existir vários grupos de cilindros dispostos em vários planos paralelos, cujos êmbolos se movem radialmente e acoplados à mesma cambota.   


Os Motores Rotativos, tal como os alternativos, são de combustão interna e caracterizam-se, fundamentalmente, pela inexistência de movimento linear de qualquer componente (com excepção dos alternativos rotativos), resultando movimento circular directamente da energia libertada pela combustão duma mistura de ar com combustível. Este tipo de motores subdivide-se em 3 grupos:

Motores Alternativos Rotativos

Motores Wankel

Motores de Turbina


Os Motores Alternativos Rotativos são iguais aos motores alternativos em estrela com a particularidade de ser o corpo do motor que roda solidário com o hélice em torno da cambota que se mantém fixa. Estes motores utilizaram-se nos primórdios da aviação e antecederam quer os motores longitudinais quer os radiais. Todavia, os êmbolos mantêm o movimento linear relativo no interior dos cilindros, uma vez que são estes que se deslocam sobre os êmbolos). Estes motores permitiram atingir níveis de potência elevados para a sua época, porém, o peso e dimensões que requeriam, desaconselharam o seu desenvolvimento posterior por criarem forças giroscópicas apreciáveis e perturbadoras da estabilidade das aeronaves que motorizavam, sobretudo à descolagem. A sua grande vantagem residia na ausência de qualquer sistema de arrefecimento, uma vez que o corpo do motor rodava solidário com o hélice permitindo a dissipação do calor libertado pelas cabeças dos cilindros em movimento relativo com o ar circundante.

Os Motores Wankel, caracterizam-se pela inexistência de cilindros e de os êmbolos e a cambota formarem uma única peça designada rotor. Estes motores podem apresentar um só rotor ou dois rotores (eventualmente mais). Os rotores são montados no mesmo veio. Estes motores apresentam menos componentes em movimento, menores vibrações, são mais compactos e de maior facilidade de construção e apresentam uma melhor relação peso-potência relativamente aos motores alternativos. São, no entanto, motores pouco utilizados apresentando problemas de vedação da mistura. O seu arrefecimento realiza-se por um líquido.

Os Motores de Turbina caracterizam-se por apenas serem constituídos por componentes rotativos, sendo a energia libertada pela combustão da mistura gasosa proveniente dum enorme fluxo de ar que atravessa o motor, aproveitada para produzir uma força, responsável pelo movimento deste, através dum jacto de gases quentes ou para imprimir um binário a um eixo que por sua vez transmite essa potência a um hélice ou a um rotor. Subdividem-se em:

Turborreactores

Turbofans

Turbopropulsores

Turboshafts

Propfans

Unductedfans (UDF)

Auxiliary Power Units (APU)


Os Turborreactores caracterizam-se pelo seu movimento ser provocado por um enorme fluxo de ar, previamente comprimido, resultante da combustão,  que é expelido a grande velocidade e que impulsiona o motor no sentido contrário à expulsão dos gases de escape, segundo a lei da acção e reacção. Os gases ao atravessarem uma turbina, imprimem-lhe um movimento de rotação que, por sua vez, acciona um compressor na parte frontal do motor, perpetuando o seu funcionamento enquanto existir combustível. A ignição destes motores é apenas comandada no arranque sendo espontânea durante o seu normal funcionamento.

Os Turbofans funcionam de modo idêntico aos Turborreactores, com a diferença de que o fluxo que impulsiona o motor, é constituído, para além dos gases de escape a elevada velocidade (caudal primário), resultantes da combustão, por um fluxo adicional (caudal secundário) de ar secundário (não aquecido) que é impulsionado a baixa velocidade e canalizado por uma conduta através do motor, por acção duma "fan" (semelhante a um hélice de mais de 16 pás), colocada à entrada do motor. Os Turbofans podem apresentar uma relação de caudal alta ou baixa (relação do caudal secundário e do primário).

Os Turbopropulsores funcionam de modo idêntico aos Turborreactores. Nestes motores, a maior parte da energia produzida é transferida dos gases de escape para a turbina que, por sua vez, a transforma num binário. Esta potência disponível a um veio é, posteriormente, utilizada para fazer movimentar um hélice (de avião).  

Os Turboshaft funcionam de modo idêntico aos Turborreactores. Nestes motores, a maior parte da energia produzida é transferida dos gases de escape para a turbina que, por sua vez, a transforma num binário. Esta potência disponível a um veio é, posteriormente, utilizada para fazer movimentar um rotor (de helicóptero).  

Os Propfans funcionam de modo idêntico aos Turborreactores. Nestes motores, a maior parte da energia produzida é transferida dos gases de escape para a turbina que, por sua vez, a transforma num binário. Esta potência disponível a um veio é, posteriormente, utilizada para fazer movimentar um propfan. Um propfan é um misto de hélice e de fan. Possui um maior número de pás, de concepção diferente, que não estão confinadas por qualquer conduta. O seu princípio baseia-se no conceito de combinar a potência dos motores a turbina de gás e a eficiência dos hélices. O propfan está instalado na parte dianteira do motor.

Os Unductedfans (UDF) funcionam de igual modo como os Propfans. As principais diferenças assentam no posicionamento, em que a unductedfan se localiza na traseira do motor e é constituída por duas turbinas que rodam em sentidos contrários. Apresenta como vantagem, relativamente ao Propfan, o facto da maior eficiência da contra-rotação das duas unductedfans.

As Auxiliary Power Units (APU) funcionam de modo idêntico aos Turborreactores. Nestes motores, a maior parte da energia produzida é transferida dos gases de escape para a turbina que, por sua vez, a transforma num binário. Esta potência disponível a um veio é, posteriormente, utilizada para fazer movimentar um gerador eléctrico ou uma bomba hidráulica. Uma parte do ar comprimido é sangrado do compressor da APU e canalizado para várias finalidades, de entre as quais, para accionar os motores de arranque pneumáticos dos motores principais das aeronaves. As APU são normalmente postas em funcionamento através duma bateria eléctrica (eventualmente arrancam através duma bomba hidráulica). As aeronaves comerciais possuem uma APU instalada. Muitas APU estão instaladas em unidades de apoio que funcionam em terra no apoio a aeronaves. Uma das características das APU é que funcionam a uma elevada rotação (na ordem das 50,000 rpm) necessária para compensar as reduzidas dimensões dos seus componentes rotativos.


Os Estatorreactores funcionam sem a movimentação de qualquer componente no seu interior. A quantidade de movimento que desenvolvem e a força que produzem resulta da expansão dos gases de escape originados a partir da combustão duma mistura de combustível com um comburente. Subdividem-se em:

Estatorreactores Abertos

Estatorreactores Fechados


Nos Estatorreactores Abertos a combustão resulta duma mistura de combustível com ar (comburente) que é admitido através da entrada de ar do motor. Este tipo de funcionamento implica que as aeronaves que utilizam este tipo de motores, sejam postas em movimento por outro tipo de motor, pois só após haver movimento a uma velocidade elevada (em relação ao ar) é que o ar atravessa o Estatorreactor, fazendo-o funcionar. Os Estatorreactores Abertos apenas podem funcionar dentro da atmosfera terrestre e, ainda assim, abaixo de determinada altitude em que a densidade do ar ainda permite a sua combustão. Um caso particular dos Estatorreactores é a variante designada por Pulsorreactor, cuja particularidade é produzir empuxo por impulsos através de uma dada frequência. Trata-se de um tipo de motor alvo de complexas e secretas investigações, pois, permitirá atingir elevadas velocidades (muito acima da velocidade do som).

Nos Estatorreactores Fechados a combustão resulta duma mistura de combustível com um comburente (que não é o ar) que é transportado pela própria aeronave. Desta forma, as aeronaves propulsionadas por este tipo de motores são autónomas ao invés das aeronaves propulsionadas pelos Estatorreactores Abertos. O seu funcionamento é muito idêntico ao Estatorreactor Aberto, podendo, contudo, funcionar a partir do repouso e fora da atmosfera terrestre ou acima da altitude em que aquela se torna muito rarefeita. Este tipo de motor é especialmente utilizado em foguetes.

TIPOS DE MOTORES

Alternativos

Rotativos

Estatorreactores


ALTERNATIVOS

 Longitudinais

Radiais


ROTATIVOS

 Alternativos Rotativos

Wankel

Turbina


ESTATORREACTORES

 Abertos

Fechados


LONGITUDINAIS

 Verticais

Horizontais

em V


RADIAIS

Estrela Simples

Dupla Estrela

Múltipla Estrela


TURBINA

Turborreactores

Turbofans

Turbopropulsores

Turboshafts

Propfans

Unductedfans (UDF)

Auxiliary Power Units (APU)


 

Turborreactor - Adour


Turbofan - CFE 738


Turboshaft - RTM 322


Turbofan - Tay


Turbopropuslor - PT6A


Alternativo horizontal


APU


Turbofan - GE90


Turboshaft - Arrius


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