Motor a Reação II
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Rio de Janeiro/ Fev2010Bruno Andrade
http://sites.google.com/site/brunobcas/home
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Motores à reação
3/2/2010 2EAPAC/GMP111
• Motor é um dispositivo que transforma
qualquer tipo de energia em energia
mecânica.
• Motor térmico transforma a energia
calorífica em energia mecânica;
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Motores à reação
3/2/2010 3EAPAC/GMP111
• Fornece a força propulsiva necessária para o
deslocamento da aeronave;
• Motor de propulsão direta ou motor à
reação.
• Motor de combustão contínua.
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Principais Fabricantes
3/2/2010 4EAPAC/GMP111
allison
VOLVO
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Comparativo MCV x MRE
3/2/2010 5EAPAC/GMP111
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Física: FORÇA
3/2/2010 6EAPAC/GMP111
• Força é tudo que pode modificar a velocidade
de um corpo qualquer;
• Unidades usuais de força: kgf, N, lbf etc.
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Física: TORQUE
3/2/2010 7EAPAC/GMP111
• 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.
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Física: TORQUE
3/2/2010 8EAPAC/GMP111
dFT
d
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Física: PRESSÃO
3/2/2010 9EAPAC/GMP111
• 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
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Física: PRESSÃO
3/2/2010 10EAPAC/GMP111
=
Pressão interna
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Física: DENSIDADE
3/2/2010 11EAPAC/GMP111
• 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.
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Física: DENSIDADE
3/2/2010 12EAPAC/GMP111
• 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
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Física: TEMPERATURA
3/2/2010 13EAPAC/GMP111
• É um parâmetro físico que altera as
propriedades de um fluido;
• As escalas de temperatura mais usadas são:
• Celsius (oC)
• Fahrenheit (oF)
• Kelvin (K)
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Física: TEMPERATURA
3/2/2010 14EAPAC/GMP111
100100 212212 373373
00 3232 273273
-- 273273 -- 459,4459,4 00absolutoabsoluto
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Hidrodinâmica
3/2/2010 15EAPAC/GMP111
• 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.
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Hidrodinâmica
3/2/2010 16EAPAC/GMP111
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.
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Escoamento dos fluidos
3/2/2010 17EAPAC/GMP111
• Escoamento em um tubo de seção reta.
• Não ocorre variação de velocidade, pressão e
temperatura.
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Escoamento dos fluidos
3/2/2010 18EAPAC/GMP111
• Difusão de um fluido:
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Escoamento dos fluidos
3/2/2010 19EAPAC/GMP111
• Expansão de um fluido:
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Leis de Newton
3/2/2010 20EAPAC/GMP111
• 1ª Lei: Princípio da inércia;
• 2ª Lei: Princípio fundamental da dinâmica;
• 3ª Lei: Princípio da ação e reação.
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Leis de Newton
3/2/2010 21EAPAC/GMP111
Fat
P
N
T
Equilíbrio →
Movimento →
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 22EAPAC/GMP111
• 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.
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 23EAPAC/GMP111
AçãoReação
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 24EAPAC/GMP111
Sustentação
Tração
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 25EAPAC/GMP111
• 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
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 26EAPAC/GMP111
• Fatores que influenciam na tração de um
motor aeronáutico:
• Pressão atmosférica;
• Temperatura atmosférica;
• Umidade relativa do ar.
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 27EAPAC/GMP111
P. atmosférica Densidade do ar Tração do motor
Temp. atmosférica Densidade do ar Tração do motor
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 28EAPAC/GMP111
Umidade relativa Densidade do ar Tração do motor
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Empuxo ou Tração
3/2/2010 29EAPAC/GMP111
Altitude Tração do motor
Do nível do mar até o topo da estratosfera lentamente
Dentro da tropopausa e acima dela lentamente
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Potência
3/2/2010 30EAPAC/GMP111
• Unidade: Watt (W)
• Cavalo vapor (cv)
1 cv = 735 Watts
• HP
1 HP = 746 Watts
)( vFP
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Potência Tratora
3/2/2010 31EAPAC/GMP111
• Tração em um motor parado (Tb);
• Tração em um motor em vôo (Tr).
vTTph
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Relações
3/2/2010 32EAPAC/GMP111
APPVg
WT adj
ab
VPPVVg
WT adj
ar
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Relações
3/2/2010 33EAPAC/GMP111
nbr TTT
Tração resultante Tração bruta (Vel. Gases) Tração negativa (Vel. Vôo)
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Comparativo
3/2/2010 34EAPAC/GMP111
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Perguntas
3/2/2010 35EAPAC/GMP111
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?
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Princípio de funcionamento
3/2/2010 36EAPAC/GMP111
• O princípio básico da propulsão a reação
pode ser observado em uma balão de gás ou
bola de aniversário;Ação-Reação
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Princípio de funcionamento
3/2/2010 37EAPAC/GMP111
Propulsão a jato
Propulsão a hélice
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Componentes básicos
3/2/2010 38EAPAC/GMP111
queimador
chama
Aumento de pressão Vazão de escape
Ar admitido
Compressor
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Componentes básicos
3/2/2010 39EAPAC/GMP111
Ar admitido
Compressor
Turbina
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Componentes básicos
3/2/2010 40EAPAC/GMP111
![Page 41: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/41.jpg)
Perguntas
3/2/2010 41EAPAC/GMP111
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?
![Page 42: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/42.jpg)
Partida do motor
3/2/2010 42EAPAC/GMP111
• 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.
![Page 43: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/43.jpg)
Partida do motor
3/2/2010 43EAPAC/GMP111
Partida/ Ignição ON
Admissão de combustível
Acendimento
Velocidade de auto-sustentação
Starter OFF
RPM de marcha lenta
![Page 44: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/44.jpg)
Partida do motor
3/2/2010 44EAPAC/GMP111
• 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.
![Page 45: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/45.jpg)
Tipos de MRE
3/2/2010 45EAPAC/GMP111
• Os motores à reação podem ser divididos
em:
• Motores aspirantes de ar (Aerotérmicos)
• Motores foguetes (Não aerotérmicos)
![Page 46: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/46.jpg)
Motores Aerotérmicos
3/2/2010 46EAPAC/GMP111
Ramjet/Estatoreator/Estatojato
• Precisa estar de deslocando para funcionar.
![Page 47: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/47.jpg)
Motores Aerotérmicos
3/2/2010 47EAPAC/GMP111
• 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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Motores Aerotérmicos
3/2/2010 48EAPAC/GMP111
Admissão do ar
Compressão por difusão
Injeção do combustível
Expansão dos gases
Escapamento
Ciclo básico:
![Page 49: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/49.jpg)
Motores Aerotérmicos
3/2/2010 49EAPAC/GMP111
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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Motores Aerotérmicos
3/2/2010 50EAPAC/GMP111
• 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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Motores Aerotérmicos
3/2/2010 51EAPAC/GMP111
• 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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Motores Aerotérmicos
3/2/2010 52EAPAC/GMP111
![Page 53: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/53.jpg)
Motores Aerotérmicos
3/2/2010 53EAPAC/GMP111
![Page 54: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/54.jpg)
Motores Aerotérmicos
3/2/2010 54EAPAC/GMP111
![Page 55: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/55.jpg)
Motores Aerotérmicos
3/2/2010 55EAPAC/GMP111
Admissão do ar
Compressão por difusão
Injeção do combustível
Expansão dos gases
Escapamento
Ciclo básico:
![Page 56: Motor a Reação II](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051121/577cc7ad1a28aba711a1a344/html5/thumbnails/56.jpg)
Perguntas
3/2/2010 56EAPAC/GMP111
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?