Quando embarca num voo da companhia aérea, pode não passar muito tempo a pensar nos motores. Mas eles são a única razão pela qual 700.000 libras de alumínio e passageiros podem atirar-se pelo ar a 80% da velocidade do som. Então como é que eles funcionam? Vamos dar uma olhada.
The Basics
Jet motores, que também são chamados de turbinas a gás, funcionam sugando ar para a frente do motor usando um ventilador. A partir daí, o motor comprime o ar, mistura o combustível com ele, acende a mistura combustível/ar e dispara para fora da traseira do motor, criando impulso.
É uma explicação bastante básica de como funciona, por isso vamos dar uma vista de olhos a cada secção de um motor a jacto para ver o que realmente se está a passar.
Partes de um motor a jacto
Existem 4 tipos principais de motores de turbina, mas para este exemplo, vamos usar o turbofan, que é o tipo mais comum de motor de turbina encontrado em jactos aéreos actualmente.
O ventilador
A primeira parte do turbofan é o ventilador. É também a parte que se pode ver quando se olha para a frente de um jacto.
O ventilador, que quase sempre é feito de lâminas de titânio, aspira quantidades enormes de ar para o motor.
O ar move-se através de duas partes do motor. Parte do ar é direcionado para o núcleo do motor, onde ocorrerá a combustão. O resto do ar, chamado “bypass air”, é movimentado pelo lado de fora do núcleo do motor através de uma conduta. Este ar de desvio cria um impulso adicional, arrefece o motor e torna-o mais silencioso, cobrindo o ar de exaustão que está a sair do motor. Nos turbofans modernos de hoje, o ar de desvio produz a maior parte do impulso de um motor.
O Compressor
O compressor está localizado na primeira parte do núcleo do motor. E ele, como você provavelmente já adivinhou, comprime o ar.
O compressor, que é chamado de “compressor de fluxo axial”, usa uma série de pás giratórias em forma de aerofólio para acelerar e comprimir o ar. É chamado fluxo axial, porque o ar passa através do motor em uma direção paralela ao eixo do motor (ao contrário do fluxo centrífugo).
Como o ar se move através do compressor, cada conjunto de pás é ligeiramente menor, adicionando mais energia e compressão ao ar.
Entre cada conjunto de pás do compressor estão as pás em forma de aerofólio não móvel chamadas de “estator”. Estes estatores (que também são chamados de palhetas), aumentam a pressão do ar, convertendo a energia rotacional em pressão estática. Os estatores também preparam o ar para entrar no próximo conjunto de pás rotativas. Em outras palavras, eles “endireitam” o fluxo de ar.
Quando combinados, um par de pás rotativas e estacionárias é chamado de estágio.
O Combustor
O incinerador é onde o fogo acontece. Quando o ar sai do compressor e entra no incinerador, ele é misturado com o combustível e inflamado.
Soa simples, mas na verdade é um processo muito complexo. Isto porque o incinerador precisa manter uma combustão estável da mistura combustível/ar, enquanto o ar se move através do incinerador a uma velocidade extremamente rápida.
A caixa contém todas as partes do incinerador, e dentro dela, o difusor é a primeira parte que funciona.
O difusor retarda o ar do compressor, tornando mais fácil a ignição. A cúpula e o redemoinho adicionam turbulência ao ar para que ele possa mais facilmente se misturar com o combustível. E o injetor de combustível, como você provavelmente adivinhou, pulveriza o combustível no ar, criando uma mistura combustível/ar que pode ser inflamada.
De lá, o revestimento é onde a combustão real acontece. O liner tem várias entradas, permitindo a entrada de ar em vários pontos da zona de combustão.
A última parte principal é a ignição, que é muito semelhante às velas de ignição do seu carro ou avião com motor a pistão. Quando a ignição acende o fogo, ela é auto-sustentável, e a ignição é desligada (embora seja frequentemente usada como reserva em condições de mau tempo e gelo).
A Turbina
A partir do momento em que o ar entra no incinerador, ele flui através da turbina. A turbina é uma série de pás em forma de aerofólio que são muito semelhantes às pás do compressor. À medida que o ar quente e de alta velocidade flui sobre as pás da turbina, elas extraem energia do ar, girando a turbina em círculo, e girando o eixo do motor ao qual ela está conectada.
Este é o mesmo eixo ao qual o ventilador e o compressor estão conectados, assim, girando a turbina, o ventilador e o compressor na frente do motor continuam aspirando mais ar que logo será misturado com combustível e queimado.
O bocal
O último passo do processo acontece no bocal. O bico é essencialmente a conduta de escape do motor, e é onde o ar de alta velocidade sai pela parte de trás.
Esta é também a parte em que entra em jogo a terceira lei de Sir Isaac Newton: para cada acção, há uma reacção igual e oposta. Simplificando, forçando o ar a sair pela traseira do motor a alta velocidade, o avião é empurrado para a frente.
Em alguns motores, também há um misturador no bocal de escape. Isto simplesmente mistura parte do ar de desvio que circula à volta do motor com o ar quente e queimado, tornando o motor mais silencioso.
Putting It All Together
Os motores Jet produzem quantidades incríveis de impulso ao extrair o ar, comprimindo-o, acendendo-o e extraindo-o pela parte de trás. E eles fazem tudo de uma maneira muito eficiente em termos de combustível.
Então, da próxima vez que subir a bordo de um avião, quer seja o piloto da frente ou a andar por trás, tome um segundo para agradecer aos engenheiros que tornaram possível que o seu jacto atravessasse o céu a 80% da velocidade do som.
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