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Motores a reação


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#1 thor.rao

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Postado 15 de junho de 2012 - 13:14

Boa tarde,

Dias desses comecei os estudos de PCA.
Como sempre tive dificuldade em motor, desde à pistão até agora à reação.
Enquanto vasculhava artigos interativos de como funciona o tal motor, achei esse link:

https://ef1a27ae-a-6...&attredirects=2

Agora, com a tendência a aprofundar ainda mais em cada parte, por exemplo câmara de combustão anular, caneca e caneca anular.

Algum dos usuários possui ou tem conhecimento de algum material interativo que possa ajudar a compreender cada seção de um motor a reação?

Compressor de baixa, compressor de alta, câmara de combustão, turbina de alta e turbina de baixa....

Sds

#2 monks

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Postado 15 de junho de 2012 - 13:28

http://www.casadoavi...-palharini.html


esse livro é muito bom, dá uma olhada.








:joinha:

#3 thor.rao

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Postado 15 de junho de 2012 - 13:41

View Postmonks, em 15 de junho de 2012 - 13:28 , disse:

http://www.casadoavi...-palharini.html


esse livro é muito bom, dá uma olhada.








:joinha:



Valeu!!!

Estou estudando por ele...
Queria saber se existe algum material didático interativo... até achei no youtube pelo autor AgenteJayZ mas para efeito de estudo em ingrês cumprica! Ainda mais que estou no começo dos estudos.. estou levando a coisa a sério, então todo dia depois da aula e no dia posterior tentar entender melhor!

Abs

#4 3Setão

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Postado 15 de junho de 2012 - 16:39

Thor, não há muito para onde correr. Apesar do assunto ser muito bacana, normalmente, as boas literaturas e programas de estudo são incompletos, escassos e estão em inglês. No geral, não há muito para onde correr. Ao mesmo tempo que os motores são, em sua essência, iguais, eles são bem diferentes também.

Para você se aprofundar no nível que você quer, terá de pegar alguma publicação de um motor específico e estudar este motor específicamente pois, se você estudar um CFM56-3, depois estudar um JT-3 e depois ir para o motor do Citation II, o JT15D-4, verá que muita coisa que você aprendeu em um motor não se aplica no outro e cada um terá uma novidade que você ainda não tinha visto.

Quase 100% das publicações, livros, programas e guias que você encontrará a respeito, e que realmente o ajudarão a aprender, estão em inglês. Como você disse ali em cima que o inglês é um fator limitante, seria interessante se dedicar com a mesma energia ao inglês também.

Qualquer coisa, me envia uma MP. O material que tenho está em inglês, não sei se vai ajudar. De qualquer forma, estou a disposição para quaisquer dúvidas.

Um abraço e sucesso!!

#5 Omykron

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Postado 15 de junho de 2012 - 21:35

se for para estudar para banca, e souber inglês, os handbooks da FAA explicam de forma bem detalhada porém ainda genérico, a operação de motores a reação, sejam ele turbo props (direct ou inverted flow), turbo fan, turbo jet.

#6 N1992X

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Postado 15 de junho de 2012 - 22:28

Bom, vou tentar explicar o básico do básico de um motor a reação.
Mas antes vamos ver alguns princípios físicos. :coolface:

O principío do motor a reação é semelhante ao do convencional, eles aceleram a massa de ar para o lado oposto do movimento (3º lei de Newton).
Lembra da 2º lei de Newton ??
F= m.a
Em um motor a reação a massa (m) é transportada pelo compressor. A aceleração é a diferença da velocidade de saída (V0) e a velocidade de entrada (V1).

Imagem postada


O motor convencional impulssiona relativamente uma larga massa de ar, porém, em baixa velocidade, equanto o motor a reação impussiona uma pequena massa de ar, porém, com maior velocidade.
De acordo com a 3º Lei de Newton :
"Para toda ação em um corpo, há uma reação de mesma intensidade ,porém, em sentido oposto"

Nos 2 casos (Motor a reação e convencional) a FORÇA/TRAÇÃO criada pela massa de ar e velocidade, gera no sentido oposto o movimento da aeronave para frente. É importante lembrar que a propulsão do motor a reação não é causada pela liberação de pressão na atmosfera (Foguete), mas pela massa de ar e velocidade expelida.

Imagem postada





Você deve se lembrar dos quatro tempos de um motor convencional (CICLO OTTO). Bom, eles são bem parecidos em um motor a reação (CICLO BRAYTON).

Imagem postada

A principal diferença, é onde as fases operacionais acontencem. No motor convencional as fases(6) ocorrem no interior do cilindro intermitentemente, e no a reação ocorre de maneira contínua em cada parte do motor, citadas abaixo:
  • Entrada de Ar
  • Compressor
  • Câmara de Combustão
  • Turbina
  • Escapamento
A Indução, compressão, Combustão, Tempo Motor e Escape do ciclo OTTO é combinada com a Indução, Compressão, Combustão e Escape do ciclo BRAYTON. No motor a reação, teóricamente, a combustão ocorre com PRESSÃO CONSTANTE, enquanto no convencional com VOLUME CONSTANTE.



O TEMPO MOTOR do MOTOR A REAÇÃO É GERADO PELAS TURBINAS, que transformam a ENERGIA CINÉTICA da massa de ar em ENERGIA MECÂNICA.

Pelo fato das fases ocorrerem de maneira intermitente no motor convencional, somente o tempo MOTOR produz trabalho no motor convencional, os outros 3 tempos estão em "idle", e como mencionado acima, o motor a reação produz seus tempos de maneira contínua, eliminando esse ''idle", permitindo assim mais tempo para a queima de combustível.
Essa é uma das razões de como o motor a reação tem uma alta relação de Tração/Peso em comparação ao motor convencional.


DUTOS


Quando o ar passa através do motor há várias alterações exigidos na sua velocidade e pressão. Por exemplo, durante toda a fase de Compressão, o ar tem de ser comprimido, mas sem qualquer aumento significativo na sua velocidade.

Outro exemplo é o bocal de escape convergente, onde a pressão e temperatura do gás e diminuida, aumentando sua velocidade, gerando uma boa eficiência para o sistema.


Lembra do Teorema de Bernoulli ?

Imagem postada


Diagrama PRESSÃO-VOLUME no motor a reação


Imagem postada

Esse diagrama mostra ciclo do motor de uma forma simples, observe:

- O ar na pressão atmosférica entra pelo motor no ponto A e é comprimido ao longo da linha A B.

- Combustível é adicionado nas câmaras de combustão mostrado pelo ponto B e logo queimado, em teoria sob pressão constante . A perda de pressão está relacionado com a entrada da massa em um duto divergente que reduz a velocidade, reduzindo a pressão dinâmica.
Imagem postada

- Entre os pontos C e D o gás gerado através da combustão é expandido na turbina ( DUTO DIVERGENTE) e no duto de escape. Teóricamente atinge um valor igual ao da pressão atmosferica antes de ser expelido.


Têm muita coisa para ser explicada, como estou sem tempo, fica complicado :coolface: .

Recomendo como citado acima o livro do PALHARINI, e não se limite aos livros em português, recomendo muito o LIVRO da JEPPESEN EM PARCERIA COM A OXFORD AVIATION (TENHO ELE em PDF, caso alguém se interessar , me MANDA PM, que eu passo o link p/ Download)
Tenho também o DVD da OAT MEDIA sobre todo o GAS TURBINE (MUITO EXTENSO MAS VALE OURO), é so me madar MP.

Fonte: Oxford Aviation Jeppesen - Powerplant.

Espero ter ajudado.

Editado por GustavoFL, 15 de junho de 2012 - 22:32 .


#7 Omykron

    Coisa Ruim

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Postado 15 de junho de 2012 - 22:42

Quote

Imagem postada

se não me engano ta errado a correlação da temperatura nesses diagramas.
quando se reduz a velocidade, a P dinamica diminui, junto com a temperatura (já que o gás vai expandir).

#8 N1992X

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Postado 15 de junho de 2012 - 22:58

View PostOmykron, em 15 de junho de 2012 - 22:42 , disse:

se não me engano ta errado a correlação da temperatura nesses diagramas.
quando se reduz a velocidade, a P dinamica diminui, junto com a temperatura (já que o gás vai expandir).


No caso do duto Expansor sua velocidade irá diminuir, sua pressão dinâmica também, porém a temperatura e Pressão Estática vão aumentar, como na figura abaixo:

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#9 Omykron

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Postado 15 de junho de 2012 - 23:37

View PostGustavoFL, em 15 de junho de 2012 - 22:58 , disse:


No caso do duto Expansor sua velocidade irá diminuir, sua pressão dinâmica também, porém a temperatura e Pressão Estática vão aumentar, como na figura abaixo:

Imagem postada

procurei em algumas literaturas aqui e achei a resposta.
esse tipo de bocal de descarga (de Laval nozzle) é basicamente usado em motores de foguetes.
o desenho foi feito por Gustav de Laval, sendo Robert Goddard o primeiro a usa-lo.

um exemplo deste bocal de descarga eram os motores RS-25 do Onibus espacial.

#10 thor.rao

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Postado 16 de junho de 2012 - 00:20

Valeu gente...

Aos poucos vou me familiarizando com o assunto...

Estudos... estudos... estudos!

Sds

#11 3Setão

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Postado 16 de junho de 2012 - 00:49

Aprovitando o tópico, queria entender o porque de uma parte da teoria...

Sabe-se que boa parte da energia é desperdiçada através do calor e que este desperdício seria muito menor se a temperatura do ar de entrada fosse elevada e a temperatura do ar de escape fosse reduzida.

Mas na minha cabeça, é justamente o oposto....

... porque se o motor admite ar quente (expandido e menos denso), quando ele é comprimido perde-se pressão.

Se alguém puder me esclarecer isso, eu agradeço!!

Abraços pessoal!!

#12 3Setão

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Postado 16 de junho de 2012 - 01:09

Omykron, eu compartilho a mesma opinião. But.... they seems to be correct!

"...a principle of divergent ducts, where energy is neither being added
or taken away, but where the gaseous energy is being converted from velocity to
pressure and temperature. There is a velocity decrease as air flows from a small inlet
to a larger outlet. As velocity decreases, impact pressure also decreases. Since
no energy is added or subtracted from the system, total pressure for the air
remains constant and static pressure increases. One way of viewing this is that
the impact pressure is converted to static pressure; thus, a static pressure rise is seen
as air flows through a divergent duct and is compressed. A temperature rise is also
noticed since compression is a heating process."

Mas não há compressão num tubo divergente, como a temperatura vai aumentar??!!.... o aumento da temperatura seria dado por causa do aumento da pressão estática??

"The convergent duct operates exactly in reverse of the divergent duct. Figure 2-3
shows the principle of convergent ducts, where energy is neither being added or taken
away, but where the gaseous energy is being converted from pressure and
temperature to velocity. There is a velocity increase as air flows from a large inlet to a
smaller outlet. As velocity increases, impact pressure also increases. Since no
energy is added or subtracted from the system, total pressure remains constant and
static pressure decreases. One way of viewing this is that the static pressure is
converted to impact pressure; thus, a static pressure decrease is seen as air flows
through a convergent duct and goes through expansion. A temperature drop is
associated with any expansion process."

Na boa, ainda vou perder um sono por causa disso!!!

Editado por 3Setão, 16 de junho de 2012 - 01:11 .


#13 N1992X

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Postado 16 de junho de 2012 - 02:02

Faça o seguinte experimento: com sua boca aberta (em formato divergente) sopre sobre sua mão. Sua respiração é morna. Agora repita isso, mas desta vez contraia os lábios (Formato convergente :coolface: ) para que formem uma passagem estreita, de modo que o ar de sua respiração se exapanda ao deixar sua boca. Observe que esse ar está bem mais frio. EXPANDINDO-SE, o ar resfria.

#14 Roadster

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Postado 16 de junho de 2012 - 09:16

View PostGustavoFL, em 16 de junho de 2012 - 02:02 , disse:

Faça o seguinte experimento: com sua boca aberta (em formato divergente) sopre sobre sua mão. Sua respiração é morna. Agora repita isso, mas desta vez contraia os lábios (Formato convergente :coolface: ) para que formem uma passagem estreita, de modo que o ar de sua respiração se exapanda ao deixar sua boca. Observe que esse ar está bem mais frio. EXPANDINDO-SE, o ar resfria.


Tem gente ai q ja é PhD nesse experimento...kkkkkkkkk...

OFF Topic: esse negócio de comprimir o ar e aumentar a temperatura é interessante. Vejam que motores a diesel não possuem vela de ignição. A mistura inflama por compressão. Outra coisa interessante deve ser o escapamento
de motores convencionais turbo-alimentados que trabalham com temperaturas menores devido ao resfriamento dos gases ao passarem pela turbina "quente" do sistema e por outro lado, as vezes, colocam um intercooler para resfriamento do ar de admissão que esquenta na passagem pela turbina "fria"...

#15 Joli

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Postado 16 de junho de 2012 - 16:44

Tomemos cuidado com a 2ª Lei de Newton... Aceleração definitivamente não é diferença entre velocidades.

#16 N1992X

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Postado 16 de junho de 2012 - 18:38

Exatamente, retirei do livro da OXFORD AVIATION essa citação. Não acho que seja a explicação mais correta, daí pesquisei e achei isso (vou colacar no paint as equações p/ facilitar o entendimento) :


Imagem postada

Essa equação constitui a base para o cáculo (muitas outras equações/explicações) vão surgir a partir dela) do ''Thrust'' do motor a reação, tanto no Turbofan quanto no Jatopuro.

- A força em libras vai ser em libra (ex: Força de um motor CFM-56B= 32.000 lbs);
- PESO seria as libras de ar que vai através do motor a cada segundo;
- V2 seria a velocidade em que o ar é expelido pelo motor;
-V1 é a velocidade em que o ar é admitido no motor.

Matematicamente a comparação pode ser feita entre 2 meios de propulsão , usando a derivada da lei de Newton.
Vamos comparar a Scania do Sydy, com um AeroBoeiro.

A super-hélice do Boero move 976 libras de ar por segundo (976 lb/s) transmitindo uma aceleração de 200 ft/sec².

Já a Scania do Sydy move a 122 libras de ar por segundo (122 lb/s), mas gerando uma aceleração de 1600 ft/sec²

(LEMBRA DAQUELA AFIRMAÇÃO : "O motor convencional impulssiona relativamente uma larga massa de ar, porém, em baixa velocidade, equanto o motor a reação impussiona uma pequena massa de ar, porém, com maior velocidade.'' NO CASO É
ACELERAÇÃO)

Agora matemáticamente :

Imagem postada

Diferentes tipos de sistemas de propulsão, geram diferentes fluxos de massa e de velocidade. É possível ter valores muitos diferentes de massa e aceleração, porém continuar a mesma Tração, sendo Turbojato/jatopuro , pistão com hélice ,etc.



Fonte: Jeppesen AIRCRAFT GAS TURBINE POWERPLANTS

#17 3Setão

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Postado 28 de junho de 2012 - 00:09

Gustavo, o aumento da temperatura num duto divergente dá-se pelo aumento da pressão estática??

#18 N1992X

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Postado 28 de junho de 2012 - 02:16

Não sei se estou certo relacionando com a primeira lei da termodinâmica, caso tiver algum Físico ou Engenheiro para confirmar, mas de acordo com a 1º Lei da Termodinâmica: " A temperatura do Ar aumenta quando calor é adicionado ou quando a pressão aumenta."

No caso estamos relacionando com a pressão. No duto divergente a pressão estática aumenta, certo ??

A temperatura do ar pode ser alterada adicionando-se ou retirando calor, ou mudando a pressão do ar (o que envolve a realização de trabalho), ou através de ambos.

Se eu estiver certo, pode ser comparada com o comportamento da temperatura do ar na atmosfera(Processo Adiabático).
Ex: Quando um ar sobe pelo barlavento de uma montanha, sua pressão atmosférica diminuí, o que permite que ela se expanda e se resfrie. A pressão reduzida resulta em temperatura reduzida (O que ocorre num duto convergente/expansor).

Pesquisa: Física Concentual by Paul G. Hewitt

Editado por GustavoFL, 28 de junho de 2012 - 02:17 .


#19 pilotoKAL

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Postado 25 de julho de 2012 - 19:44

Galera parabens pela discussao, altissimo nivel tecnico, sou so piloto e sem duvida todos os posts foram muito alem de meu ate entao conhecimento tecnico do assunto...show de bola mesmo, discussoes como esta fazem valer a pena cada click aqui no forum.....SHOW!!!





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