TEORIA E CONSTRUÇÃO DE MOTORES AERONÁUTICOS

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<p>TEORIA E CONSTRUÇÃO DE MOTORES AERONÁUTICOS</p><p>MOTORES DE AERONAVES</p><p>A força propulsiva é obtida pelo deslocamento de um fluido de trabalho (no caso de</p><p>aeronaves, ar atmosférico). Este ar não é necessariamente o mesmo ar usado dentro do motor</p><p>(misturando-se ao combustível para produzir combustão). Ao deslocar o ar em uma direção</p><p>oposta àquela em que a aeronave é impulsionada, o empuxo pode ser desenvolvido. Esta é</p><p>uma aplicação da terceira lei do movimento de Newton. Afirma que para cada ação há uma</p><p>reação igual e oposta. Assim, como o ar está sendo deslocado para a parte traseira da</p><p>aeronave, a aeronave é movida para frente por esse princípio. Uma interpretação errada desse</p><p>princípio é que o ar está empurrando o ar atrás da aeronave, fazendo-a avançar. Isso não é</p><p>verdade. Os foguetes no espaço não têm ar para empurrar, mas podem produzir impulso</p><p>usando a terceira lei de Newton. O ar atmosférico é o principal fluido usado para propulsão em</p><p>todos os tipos de motores de aeronaves, exceto o foguete, no qual os gases de combustão</p><p>totais são acelerados e deslocados. O foguete deve fornecer todo o combustível e oxigênio</p><p>para a combustão e não depende do ar atmosférico. Um foguete carrega seu próprio oxidante</p><p>em vez de usar o ar ambiente para a combustão. Ele descarrega os subprodutos gasosos da</p><p>combustão através do bocal de exaustão a uma velocidade extremamente alta (ação) e é</p><p>impulsionado na outra direção (reação).</p><p>As hélices de aeronaves movidas por motores alternativos ou turboélice aceleram uma grande</p><p>massa de ar a uma velocidade relativamente baixa girando uma hélice. A mesma quantidade</p><p>de empuxo pode ser gerada acelerando uma pequena massa de ar a uma velocidade muito</p><p>alta. O fluido de trabalho (ar) usado para a força propulsiva é uma quantidade de ar diferente</p><p>daquela usada dentro do motor para produzir a energia mecânica para girar a hélice.</p><p>Turbojatos, ramjets e pulsojatos são exemplos de motores que aceleram uma quantidade</p><p>menor de ar por meio de uma grande mudança de velocidade. Eles usam o mesmo fluido de</p><p>trabalho para força propulsiva que é usado dentro do motor. Um problema com esses tipos de</p><p>motores é o ruído produzido pelo ar em alta velocidade que sai do motor. O termo turbojato</p><p>foi usado para descrever qualquer motor de turbina a gás, mas com as diferenças nas turbinas</p><p>a gás usadas em aeronaves, esse termo é usado para descrever um tipo de turbina a gás que</p><p>passa todos os gases diretamente pelo núcleo do motor. Turbojatos, ramjets e jatos de pulso</p><p>têm muito pouco ou nenhum uso em aeronaves modernas devido ao ruído e ao consumo de</p><p>combustível.</p><p>Aeronaves pequenas de aviação geral usam principalmente motores de pistão recíprocos</p><p>opostos horizontalmente.</p><p>Embora algumas aeronaves ainda usem motores de pistão alternativo radial, seu uso é muito</p><p>limitado.</p><p>Muitas aeronaves usam uma forma de motor de turbina a gás para produzir energia para</p><p>empuxo. Esses motores são normalmente turboélice, turbo-eixo, turbofan e alguns motores</p><p>turbojato. “Turbojet” é o antigo termo para qualquer motor de turbina. Agora que existem</p><p>tantos tipos diferentes de motores de turbina, o termo usado para descrever a maioria dos</p><p>motores de turbina é “motor de turbina a gás”. Todos os quatro motores mencionados</p><p>anteriormente pertencem à família das turbinas a gás.</p><p>Todos os motores de aeronaves devem atender a certos requisitos gerais de eficiência,</p><p>economia e confiabilidade.</p><p>-Além de ser econômico no consumo de combustível, um motor de aeronave deve ser</p><p>econômico no custo de aquisição original e no custo de manutenção;</p><p>-Deve atender aos requisitos exatos de eficiência e baixa relação peso/cavalos de potência. -</p><p>Deve ser capaz de fornecer alta potência sustentada sem sacrificar a confiabilidade;</p><p>-Deve ter durabilidade para operar por longos períodos de tempo entre as revisões. -Ele</p><p>precisa ser o mais compacto possível, mas ter fácil acesso para manutenção.</p><p>-É necessário ser o mais livre de vibração possível e ser capaz de cobrir uma ampla gama de</p><p>potência em várias velocidades e altitudes.</p><p>Esses requisitos determinam o uso de sistemas de ignição que fornecem o impulso de ignição</p><p>às velas de ignição no momento adequado em todos os tipos de clima e sob outras condições</p><p>adversas. Os sistemas de fornecimento de combustível do motor fornecem combustível</p><p>medido na proporção correta de combustível/ar ingerido pelo motor, independentemente da</p><p>atitude, altitude ou tipo de clima em que o motor é operado. O motor precisa de um tipo de</p><p>sistema de óleo que forneça óleo sob a pressão adequada para lubrificar e resfriar todas as</p><p>partes operacionais do motor quando ele estiver funcionando. Além disso, deve ter um</p><p>sistema de unidades de amortecimento para amortecer as vibrações do motor durante o</p><p>funcionamento.</p><p>Potência e Peso</p><p>A saída útil de todos os motores de aeronaves é o empuxo, a força que impulsiona a aeronave.</p><p>O motor alternativo é classificado em potência de freio (bhp),</p><p>O motor de turbina a gás é classificado em potência de empuxo (thp):</p><p>Thp = empuxo × velocidade da aeronave (mph)</p><p>375 milhas-libras por hora</p><p>O valor de 375 milhas-libras por hora é derivado da fórmula básica de potência da seguinte</p><p>forma:</p><p>1 hp = 33.000 ft-lb por minuto</p><p>33.000 × 60 = 1.980.000 pés-lb por hora</p><p>1.980.000 = 375 milhas-libras por hora</p><p>5.280 pés em uma milha</p><p>Um cavalo-vapor equivale a 33.000 pés-lb por minuto ou 375 milhas-libras por hora. Sob</p><p>condições estáticas, o impulso é calculado como equivalente a aproximadamente 2,6 libras por</p><p>hora.</p><p>Se uma turbina a gás está produzindo 4.000 libras de empuxo e a aeronave na qual o motor</p><p>está instalado está viajando a 500 mph, o thp é:</p><p>4.000 × 500 = 5.333,33 thp</p><p>375</p><p>É necessário calcular a potência para cada velocidade de uma aeronave, pois a potência varia</p><p>com a velocidade. Portanto, não é prático tentar avaliar ou comparar a potência de um motor</p><p>de turbina com base na potência. O motor da aeronave opera em uma porcentagem</p><p>relativamente alta de sua potência máxima ao longo de sua vida útil. O motor da aeronave</p><p>está em potência máxima sempre que uma decolagem é feita. Pode manter esta potência por</p><p>um período de tempo até os limites estabelecidos pelo fabricante. O motor raramente é</p><p>mantido na potência máxima por mais de 2 minutos e geralmente não tanto. Alguns segundos</p><p>após a decolagem, a potência é reduzida a uma potência que é usada para subir e que pode</p><p>ser mantida por períodos de tempo mais longos. Após a aeronave ter subido à altitude de</p><p>cruzeiro, a potência do(s) motor(es) é ainda mais reduzida a uma potência de cruzeiro que</p><p>pode ser mantida durante o voo.</p><p>Se o peso de um motor por cavalo-vapor de freio (chamado de peso específico do motor) for</p><p>diminuído, a carga útil que uma aeronave pode transportar e o desempenho da aeronave</p><p>obviamente aumentarão. Cada quilo de excesso de peso carregado por um motor de aeronave</p><p>reduz seu desempenho. Uma tremenda melhoria na redução do peso do motor da aeronave</p><p>por meio de design e metalurgia aprimorados resultou em motores alternativos com uma</p><p>relação potência-peso muito melhorada (peso específico).</p><p>Economia de Combustível</p><p>O parâmetro básico para descrever a economia de combustível dos motores de aeronaves</p><p>geralmente é o consumo específico de combustível. O consumo específico de combustível para</p><p>turbinas a gás é o fluxo de combustível medido em (lb/h) dividido pelo empuxo (lb) e, para</p><p>motores alternativos, o fluxo de combustível (lb/h) dividido pela potência do freio. Estes são</p><p>chamados de consumo de combustível específico do impulso e consumo de combustível</p><p>específico do freio, respectivamente. O consumo de combustível específico equivalente é</p><p>usado para o motor turboélice e é o fluxo de combustível em libras por hora dividido pela</p><p>potência de eixo equivalente de um turboélice. As comparações podem ser feitas entre</p><p>os</p><p>vários motores com base no consumo de combustível específico. Em baixa velocidade, os</p><p>motores alternativos e turboélice têm melhor economia do que os motores puros turbojato ou</p><p>turbofan. No entanto, em alta velocidade, devido a perdas na eficiência da hélice, a eficiência</p><p>do motor alternativo ou turboélice torna-se limitada acima de 400 mph menos que a do</p><p>turbofan. O consumo de combustível específico equivalente é usado para o motor turboélice e</p><p>é o fluxo de combustível em libras por hora dividido pela potência de eixo equivalente de um</p><p>turboélice. As comparações podem ser feitas entre os vários motores com base no consumo</p><p>de combustível específico.</p><p>Durabilidade e Confiabilidade</p><p>Durabilidade e confiabilidade são geralmente considerados fatores idênticos, pois é difícil</p><p>mencionar um sem incluir o outro. Um motor de aeronave é confiável quando pode funcionar</p><p>nas classificações especificadas em atitudes de voo amplamente variadas e em condições</p><p>climáticas extremas. O fabricante do motor garante a confiabilidade do produto por meio do</p><p>projeto, pesquisa e teste. O controle rigoroso dos procedimentos de fabricação e montagem é</p><p>mantido e cada motor é testado antes de sair da fábrica.</p><p>Durabilidade é a quantidade de vida útil do motor obtida mantendo a confiabilidade desejada.</p><p>O fato de um motor ter concluído com sucesso seu tipo ou teste de prova indica que ele pode</p><p>ser operado de maneira normal por um longo período antes de exigir revisão. No entanto,</p><p>nenhum intervalo de tempo definido entre revisões é especificado ou implícito na classificação</p><p>do motor. O tempo entre revisões (TBO) varia de acordo com as condições de operação, como</p><p>temperatura do motor, tempo em que o motor é operado em configurações de alta potência e</p><p>manutenção recebida. Os TBOs recomendados são especificados pelo fabricante do motor.</p><p>A confiabilidade e a durabilidade são incorporadas ao motor pelo fabricante, mas a</p><p>confiabilidade contínua do motor é determinada pela equipe de manutenção, revisão e</p><p>operação. Cuidadosos métodos de manutenção e revisão, minuciosas inspeções periódicas e</p><p>pré-voo e estrita observância dos limites operacionais estabelecidos pelo fabricante do motor</p><p>tornam a falha do motor uma ocorrência rara.</p><p>Flexibilidade Operacional</p><p>A flexibilidade operacional é a capacidade de um motor funcionar suavemente e fornecer o</p><p>desempenho desejado em todas as velocidades, desde a marcha lenta até a saída de potência</p><p>total. O motor da aeronave também deve funcionar eficientemente em todas as variações nas</p><p>condições atmosféricas encontradas em operações generalizadas.</p><p>Compacidade</p><p>Para afetar a aerodinâmica e o balanceamento adequados de uma aeronave, a forma e o</p><p>tamanho do motor devem ser o mais compactos possível. Em aeronaves monomotoras, o</p><p>formato e o tamanho do motor também afetam a visão do piloto, tornando um motor menor</p><p>melhor desse ponto de vista, além de reduzir o arrasto criado por uma grande área frontal.</p><p>As limitações de peso, naturalmente, estão intimamente relacionadas ao requisito de</p><p>compacidade. Quanto mais alongado e espalhado for um motor, mais difícil se torna manter o</p><p>peso específico dentro dos limites permitidos.</p><p>Seleção do motor</p><p>O peso específico do motor e o consumo específico de combustível foram discutidos nos</p><p>parágrafos anteriores, mas para certos requisitos de projeto, a seleção final do motor pode ser</p><p>baseada em outros fatores além daqueles que podem ser discutidos do ponto de vista</p><p>analítico. Por esse motivo, segue uma discussão geral sobre a seleção do motor.</p><p>Para aeronaves cuja velocidade de cruzeiro não exceda 250 mph, o motor alternativo é a</p><p>escolha usual de motor. Quando a economia é necessária na faixa de baixa velocidade, o</p><p>motor alternativo convencional é escolhido por causa de sua excelente eficiência e custo</p><p>relativamente baixo. Quando é necessário desempenho em altitude elevada, o motor</p><p>alternativo turbocompressor pode ser escolhido porque é capaz de manter a potência nominal</p><p>em altitude elevada (acima de 30.000 pés). Os motores de turbina a gás operam de forma mais</p><p>econômica em grandes altitudes. Embora na maioria dos casos o motor de turbina a gás</p><p>forneça desempenho superior, o custo dos motores de turbina a gás é um fator limitante. Na</p><p>faixa de velocidade de cruzeiro de 180 a 350 mph, o motor turboélice funciona muito bem. Ele</p><p>desenvolve mais potência por quilo de peso do que o motor alternativo, permitindo assim uma</p><p>maior carga de combustível ou carga útil para motores de uma determinada potência. De 350</p><p>mph até Mach 0,8–0,9, os motores turbofan são geralmente usados para operações aéreas. As</p><p>aeronaves destinadas a operar a Mach 1 ou superior são movidas por motores turbojato</p><p>puros/motores de pós-combustão (aumentados) ou motores turbofan de baixo desvio.</p><p>Tipos de motores de aeronaves</p><p>Os motores de aeronaves podem ser classificados por vários métodos. Eles podem ser</p><p>classificados por ciclos operacionais, disposição dos cilindros ou pelo método de produção de</p><p>empuxo. Todos são motores térmicos que convertem combustível em energia térmica que é</p><p>convertida em energia mecânica para produzir empuxo. A maioria dos motores de aeronaves</p><p>atuais são do tipo de combustão interna porque o processo de combustão ocorre dentro do</p><p>motor. Os motores de aeronaves vêm em muitos tipos diferentes, como baseados em turbinas</p><p>a gás, pistão alternativo, rotativos, dois ou quatro ciclos, ignição por faísca, diesel e resfriados</p><p>a ar ou água. Os motores alternativos e de turbina a gás também possuem subdivisões com</p><p>base no tipo de arranjo do cilindro (pistão) e faixa de velocidade (turbina a gás).</p><p>Tipos de Motores Alternativos Muitos tipos de motores alternativos foram projetados. No</p><p>entanto, os fabricantes desenvolveram alguns projetos que são usados mais comumente do</p><p>que outros e, portanto, são reconhecidos como convencionais. Os motores alternativos podem</p><p>ser classificados de acordo com o arranjo do cilindro (em linha, tipo V, radial e oposto) ou de</p><p>acordo com o método de resfriamento (arrefecimento a líquido ou ar). Na verdade, todos os</p><p>motores a pistão são resfriados pela transferência do excesso de calor para o ar circundante.</p><p>Nos motores refrigerados a ar, essa transferência de calor é direta dos cilindros para o ar.</p><p>Portanto, é necessário fornecer aletas de metal finas nos cilindros de um motor refrigerado a</p><p>ar para aumentar a superfície para transferência de calor suficiente. A maioria dos motores</p><p>alternativos de aeronaves é refrigerada a ar, embora alguns motores de alta potência usem um</p><p>eficiente sistema de refrigeração líquida. Nos motores refrigerados a líquido, o calor é</p><p>transferido dos cilindros para o refrigerante, que é então enviado através de tubos e resfriado</p><p>dentro de um radiador colocado na corrente de ar. O radiador do líquido de arrefecimento</p><p>deve ser grande o suficiente para resfriar o líquido com eficiência. O principal problema com o</p><p>resfriamento líquido é o peso adicional do refrigerante, do trocador de calor (radiador) e da</p><p>tubulação para conectar os componentes. Motores refrigerados a líquido permitem que alta</p><p>potência seja obtida do motor com segurança.</p><p>Motores Em Linha</p><p>fig 1 motores em linha</p><p>Um motor em linha geralmente tem um número par de cilindros, embora alguns motores de</p><p>três cilindros tenham sido construídos. Este motor pode ser refrigerado a líquido ou a ar e</p><p>possui apenas um virabrequim, localizado acima ou abaixo dos cilindros. Se o motor for</p><p>projetado para operar com os cilindros abaixo do virabrequim, ele é chamado de motor</p><p>invertido.</p><p>O motor em linha tem uma pequena área frontal e é mais adaptado à aerodinâmica. Quando</p><p>montado com os cilindros na posição invertida, oferece as vantagens adicionais de um trem de</p><p>pouso mais curto e maior visibilidade do piloto. Com o aumento do tamanho do motor, o tipo</p><p>em linha refrigerado a ar oferece problemas adicionais para</p><p>fornecer resfriamento adequado;</p><p>portanto, esse tipo de motor está confinado a motores de baixa e média potência usados em</p><p>aeronaves leves muito antigas.</p><p>Motores Opostos ou tipo “O”</p><p>O motor de tipo oposto tem dois bancos de cilindros diretamente opostos um ao outro com</p><p>um virabrequim no centro Figura 1. Os pistões de ambos os bancos de cilindros estão</p><p>conectados ao único virabrequim. Embora o motor possa ser refrigerado a líquido ou a ar, a</p><p>versão refrigerada a ar é usada predominantemente na aviação. Geralmente é montado com</p><p>os cilindros na posição horizontal. O motor do tipo oposto tem uma relação peso/cavalo de</p><p>potência baixa e sua silhueta estreita o torna ideal para instalação horizontal nas asas da</p><p>aeronave (aplicações de motores duplos). Outra vantagem são suas características de baixa</p><p>vibração.</p><p>Figura 2. Um típico motor oposto de quatro cilindros</p><p>Motores Tipo “V”</p><p>Nos motores do tipo V, os cilindros são dispostos em dois bancos em linha, geralmente</p><p>separados por 60°. A maioria dos motores tem 12 cilindros, que são refrigerados a líquido ou a</p><p>ar. Os motores são designados por um V seguido por um traço e o deslocamento do pistão em</p><p>polegadas cúbicas. Por exemplo, V-1710. Este tipo de motor foi usado principalmente durante</p><p>a Segunda Guerra Mundial e seu uso é limitado principalmente a aeronaves mais antigas.</p><p>Fig 3 motor em “V”</p><p>Motores Radiais</p><p>O motor radial consiste em uma fileira, ou fileiras, de cilindros dispostos radialmente em torno</p><p>de um cárter central. Este tipo de motor provou ser muito resistente e confiável. O número de</p><p>cilindros que compõem uma fileira pode ser três, cinco, sete ou nove. Alguns motores radiais</p><p>têm duas fileiras de sete ou nove cilindros dispostos radialmente sobre o cárter, um na frente</p><p>do outro. Estes são chamados radiais de linha dupla.</p><p>Fig 4 radial de 1 estrela</p><p>Um tipo de motor radial tem quatro fileiras de cilindros com sete cilindros em cada fileira,</p><p>totalizando 28 cilindros. Os motores radiais ainda são usados em alguns aviões de carga mais</p><p>antigos, pássaros de guerra e aviões de pulverização agrícola. Embora muitos desses motores</p><p>ainda existam, seu uso é limitado. O motor radial de nove cilindros de carreira única é de</p><p>construção relativamente simples, com um nariz de uma peça e um cárter principal de duas</p><p>seções. Os motores maiores de linha dupla são de construção ligeiramente mais complexa do</p><p>que os motores de linha única. Por exemplo, o cárter do motor Wright R-3350 é composto da</p><p>seção frontal do cárter, quatro seções principais do cárter (frente principal, dianteira central,</p><p>traseira central e traseira principal), came traseiro e carcaça do tucho, carcaça frontal do</p><p>compressor, carcaça do compressor carcaça traseira e tampa da carcaça traseira do</p><p>supercharger. Os motores Pratt and Whitney de tamanho comparável incorporam as mesmas</p><p>seções básicas, embora a construção e a nomenclatura difiram consideravelmente</p><p>Fig 5 radial de 2 estrelas</p><p>Motores alternativos de aeronaves</p><p>Design e construção</p><p>Os principais componentes básicos de um motor alternativo são:</p><p>-O Cárter</p><p>-Os Cilindros</p><p>-As Bielas</p><p>-Os Pistões</p><p>-As Válvulas,</p><p>-O Mecanismo de operação das válvulas</p><p>-O Virabrequim</p><p>Na cabeça de cada cilindro estão as válvulas e as velas de ignição. Uma das válvulas está em</p><p>uma passagem que sai do sistema de indução; o outro está em uma passagem que leva ao</p><p>sistema de exaustão. Dentro de cada cilindro há um pistão móvel conectado a um virabrequim</p><p>por uma biela.</p><p>Figura 6 ilustra as partes básicas de um motor alternativo.</p><p>Figura 7 motor em “V” em corte</p><p>Seções do cárter</p><p>A base de um motor é o cárter. Ele contém os rolamentos e suportes de rolamento nos quais o</p><p>virabrequim gira. Além de se sustentar, o cárter deve fornecer um invólucro estanque para o</p><p>óleo lubrificante e deve suportar vários mecanismos externos e internos do motor. Ele</p><p>também fornece suporte para fixação dos conjuntos de cilindros e do motor à aeronave. Deve</p><p>ser suficientemente rígido e forte para evitar o desalinhamento do virabrequim e seus</p><p>mancais. A liga de alumínio fundido ou forjado é geralmente usada para a construção do cárter</p><p>porque é leve e forte.</p><p>O cárter está sujeito a muitas variações de cargas mecânicas e outras forças. Como os cilindros</p><p>estão presos ao cárter, as forças tremendas aplicadas no cilindro tendem a puxá-lo para fora</p><p>do cárter. As forças centrífugas e de inércia desequilibradas do virabrequim atuando através</p><p>dos mancais principais sujeitam o cárter a momentos de flexão que mudam continuamente em</p><p>direção e magnitude. O cárter deve ter rigidez suficiente para suportar esses momentos de</p><p>flexão sem grandes deflexões.</p><p>Figura 8 Cárter do motor</p><p>Se o motor estiver equipado com uma engrenagem de redução da hélice, a frente ou a</p><p>extremidade motriz está sujeita a forças adicionais. Além das forças de empuxo desenvolvidas</p><p>pela hélice sob alta potência, existem fortes forças centrífugas e giroscópicas aplicadas ao</p><p>cárter devido a mudanças bruscas na direção do vôo, como as que ocorrem durante as</p><p>manobras do avião. As forças giroscópicas são particularmente severas quando uma hélice</p><p>pesada é instalada. Para absorver cargas centrífugas, um grande mancal centrífugo é usado na</p><p>seção do nariz.</p><p>A forma do nariz ou da frente da seção do cárter varia consideravelmente. Em geral, é cônico</p><p>ou redondo. Dependendo do tipo de motor alternativo, o nariz ou área frontal do cárter varia</p><p>um pouco. Se a hélice for acionada diretamente pelo virabrequim, menos área será necessária</p><p>para este componente do motor. Os cárteres usados em motores com arranjos de cilindros</p><p>opostos ou em linha variam em forma para os diferentes tipos de motores, mas em geral são</p><p>aproximadamente cilíndricos. Um ou mais lados são revestidos para servir como uma base à</p><p>qual os cilindros são fixados por meio de parafusos, parafusos ou pinos. Essas superfícies</p><p>usinadas com precisão são freqüentemente chamadas de almofadas de cilindro.</p><p>Se a hélice for acionada por engrenagens de redução (engrenagens que diminuem a</p><p>velocidade da hélice menos que o motor), é necessária mais área para alojar as engrenagens</p><p>de redução. Uma seção de nariz cônico é usada com bastante frequência em motores de baixa</p><p>potência de acionamento direto, porque não é necessário espaço extra para alojar as</p><p>engrenagens de redução da hélice. As seções do nariz do cárter são geralmente fundidas em</p><p>liga de alumínio ou magnésio. A seção do nariz do cárter em motores que desenvolvem de</p><p>1.000 a 2.500 hp é geralmente maior para abrigar engrenagens de redução e às vezes com</p><p>nervuras para obter o máximo de força possível.</p><p>Figura 9 Caixa de redução para hélice</p><p>O governador é usado para controlar a velocidade da hélice e o ângulo da pá. A montagem do</p><p>governador da hélice varia. Em alguns motores, ele está localizado na parte traseira, embora</p><p>isso dificulte a instalação, principalmente se a hélice for operada ou controlada por pressão de</p><p>óleo, devido à distância entre o governador e a hélice. Onde hélices operadas hidraulicamente</p><p>são usadas, é uma boa prática montar o governador na seção do nariz o mais próximo possível</p><p>da hélice para reduzir o comprimento das passagens de óleo. O governador é então acionado a</p><p>partir de dentes de engrenagem na periferia da engrenagem de sino ou por algum outro meio</p><p>adequado. Este arranjo básico também é usado para turboélices.</p><p>Em alguns dos motores radiais maiores, uma pequena câmara está localizada na parte inferior</p><p>da seção do nariz para coletar o óleo. Isso é chamado de cárter de óleo da seção do nariz.</p><p>Como a seção do nariz transmite muitas forças variadas para o cárter principal ou seção de</p><p>potência, ela deve ser fixada adequadamente para transmitir as cargas com eficiência.</p><p>As superfícies usinadas nas quais os cilindros são montados são chamadas de almofadas</p><p>de</p><p>cilindro. Eles são fornecidos com um meio adequado de retenção ou fixação dos cilindros ao</p><p>cárter. A prática geral para prender o flange do cilindro à pastilha é montar prisioneiros em</p><p>orifícios roscados no cárter. A parte interna das almofadas do cilindro às vezes é chanfrada ou</p><p>cônica para permitir a instalação de um grande anel de vedação de borracha ao redor da saia</p><p>do cilindro, que veda efetivamente a junta entre o cilindro e as almofadas do cárter contra</p><p>vazamento de óleo.</p><p>Como o óleo é lançado sobre o cárter, especialmente em motores em linha invertidos e do</p><p>tipo radial, as saias dos cilindros se estendem por uma distância considerável nas seções do</p><p>cárter para reduzir o fluxo de óleo nos cilindros invertidos. Os conjuntos pistão e anel devem</p><p>ser dispostos de forma que joguem fora o óleo espirrado diretamente neles.</p><p>As alças de montagem são espaçadas na periferia da parte traseira do cárter ou na seção do</p><p>difusor de um motor radial. Estes são usados para prender o conjunto do motor ao suporte ou</p><p>estrutura do motor fornecido para conectar o motor à fuselagem de aeronaves monomotoras</p><p>ou à estrutura da nacele da asa de aeronaves multimotoras. As alças de montagem podem ser</p><p>integradas ao cárter ou à seção do difusor ou destacáveis, como no caso de coxins de motor</p><p>flexíveis ou dinâmicos.</p><p>O arranjo de montagem suporta todo o motor, incluindo a hélice e, portanto, é projetado para</p><p>fornecer ampla resistência para manobras rápidas ou outras cargas. Devido ao alongamento e</p><p>contração dos cilindros, os tubos de admissão que transportam a mistura da câmara do difusor</p><p>através das aberturas da válvula de admissão são dispostos para fornecer uma junta deslizante</p><p>que deve ser à prova de vazamentos. A pressão atmosférica do lado de fora da caixa de um</p><p>motor sem superalimentação é maior do que do lado de dentro, especialmente quando o</p><p>motor está operando em marcha lenta. Se o motor estiver equipado com um</p><p>superalimentador e operado em aceleração total, a pressão é consideravelmente maior no</p><p>interior do que no exterior da caixa. Se a conexão da junta telescópica apresentar um leve</p><p>vazamento, o motor pode ficar em marcha lenta rapidamente devido a um leve</p><p>empobrecimento da mistura. Se o vazamento for muito grande, pode não funcionar. Com o</p><p>acelerador aberto, um pequeno vazamento provavelmente não seria perceptível no</p><p>funcionamento do motor, mas a leve inclinação da mistura ar/combustível pode causar</p><p>detonação ou danos às válvulas e sedes de válvulas. Em alguns motores radiais, o tubo de</p><p>admissão tem um comprimento considerável e, em alguns motores em linha, o tubo de</p><p>admissão está em ângulo reto com os cilindros. Nesses casos, a flexibilidade do tubo de</p><p>admissão ou seu arranjo elimina a necessidade de uma junta deslizante. Em qualquer caso, o</p><p>sistema de admissão do motor deve ser disposto de forma que não haja vazamento de ar e</p><p>altere a relação combustível/ar desejada.</p><p>Seção de acessórios</p><p>A seção de acessórios (traseira) geralmente é de construção fundida e o material pode ser liga</p><p>de alumínio, que é mais amplamente usada, ou magnésio, que tem sido usado até certo ponto.</p><p>Em alguns motores, é fundido em peça única e provido de meios para montagem dos</p><p>acessórios, como magnetos, carburadores, combustível, óleo, bombas de vácuo, motor de</p><p>partida, gerador, acionamento tacômetro, etc., nos diversos locais necessários para facilitar a</p><p>acessibilidade . Outras adaptações consistem em uma liga fundida de alumínio e uma placa de</p><p>cobertura de magnésio fundido separada na qual os acessórios são montados. Os eixos de</p><p>acionamento de acessórios são montados em arranjos de acionamento adequados que são</p><p>executados nas almofadas de montagem de acessórios. Dessa maneira, as várias relações de</p><p>transmissão podem ser organizadas para fornecer a velocidade de acionamento adequada a</p><p>magnetos, bombas e outros acessórios para obter o tempo ou funcionamento correto.</p><p>Trens de Engrenagens de Acessórios</p><p>Os trens de engrenagens, contendo engrenagens de dentes retos e cônicos, são usados em</p><p>diferentes tipos de motores para acionar componentes e acessórios do motor. Engrenagens de</p><p>dentes retos são geralmente usadas para acionar os acessórios carregados mais pesados ou</p><p>aqueles que requerem menos jogo ou folga no trem de engrenagens. Engrenagens cônicas</p><p>permitem a localização angular de eixos curtos que conduzem às várias almofadas de</p><p>montagem de acessórios.</p><p>O arranjo de montagem suporta todo o motor, incluindo a hélice e, portanto, é projetado para</p><p>fornecer ampla resistência para manobras rápidas ou outras cargas. Devido ao alongamento e</p><p>contração dos cilindros, os tubos de admissão que transportam a mistura da câmara do difusor</p><p>através das aberturas da válvula de admissão são dispostos para fornecer uma junta deslizante</p><p>que deve ser à prova de vazamentos. A pressão atmosférica do lado de fora da caixa de um</p><p>motor sem superalimentação é maior do que do lado de dentro, especialmente quando o</p><p>motor está operando em marcha lenta. Se o motor estiver equipado com um</p><p>superalimentador e operado em aceleração total, a pressão é consideravelmente maior no</p><p>interior do que no exterior da caixa. Se a conexão da junta telescópica apresentar um leve</p><p>vazamento, o motor pode ficar em marcha lenta rapidamente devido a um leve</p><p>empobrecimento da mistura. Se o vazamento for muito grande, pode não funcionar. Com o</p><p>acelerador aberto, um pequeno vazamento provavelmente não seria perceptível no</p><p>funcionamento do motor, mas a leve inclinação da mistura ar/combustível pode causar</p><p>detonação ou danos às válvulas e sedes de válvulas. Em alguns motores radiais, o tubo de</p><p>admissão tem um comprimento considerável e, em alguns motores em linha, o tubo de</p><p>admissão está em ângulo reto com os cilindros. Nesses casos, a flexibilidade do tubo de</p><p>admissão ou seu arranjo elimina a necessidade de uma junta deslizante. Em qualquer caso, o</p><p>sistema de admissão do motor deve ser disposto de forma que não haja vazamento de ar e</p><p>altere a relação combustível/ar desejada.</p><p>Virabrequins de motores alternativos</p><p>O virabrequim é transportado em uma posição paralela ao eixo longitudinal do cárter e</p><p>geralmente é suportado por um mancal principal entre cada lance. Os mancais principais do</p><p>virabrequim devem ser apoiados rigidamente no cárter. Isso geralmente é feito por meio de</p><p>almas transversais no cárter, uma para cada mancal principal. As almas formam parte</p><p>integrante da estrutura e, além de suportar os mancais principais, aumentam a resistência de</p><p>toda a caixa. O cárter é dividido em duas seções em um plano longitudinal. Esta divisão pode</p><p>estar no plano do virabrequim de modo que metade do mancal principal (e às vezes mancais</p><p>do eixo de comando) seja transportado em uma seção da caixa e a outra metade na seção</p><p>oposta.</p><p>Outro método é dividir a caixa de modo que os mancais principais sejam presos a apenas uma</p><p>seção da caixa na qual os cilindros estão fixados, fornecendo assim meios de remover uma</p><p>seção do cárter para inspeção sem perturbar o ajuste do rolamento.</p><p>O virabrequim é a espinha dorsal do motor alternativo. Está sujeito à maioria das forças</p><p>desenvolvidas pelo motor. Seu principal objetivo é transformar o movimento alternativo do</p><p>pistão e da biela em movimento rotativo para rotação da hélice. O virabrequim, como o nome</p><p>indica, é um eixo composto por uma ou mais manivelas localizadas em pontos especificados ao</p><p>longo de seu comprimento. As manivelas, ou manivelas, são formadas forjando compensações</p><p>em um eixo antes de ser usinado. Como os virabrequins devem ser muito fortes, eles</p><p>geralmente são forjados de uma liga muito forte, como o aço cromo-níquel-molibdênio.</p><p>Pistões</p><p>Um pistão é o componente alternativo do motor e é responsável por transferir a força dos</p><p>gases em expansão na câmara de combustão do cilindro para o virabrequim por meio de uma</p><p>biela. Não</p><p>é mostrado no corte acima o alojamento do cilindro dentro do qual cada pistão se</p><p>move.</p><p>Figura 3: Um arranjo de pistão e cabeçote de cilindro</p><p>Os pistões são geralmente fundidos em ligas de alumínio. Em aplicações de alto desempenho</p><p>(geralmente motores de corrida), o pistão pode ser forjado em vez de fundido. O pistão não</p><p>entra em contato direto com o cilindro, mas uma vedação de gás entre a parede do cilindro e o</p><p>pistão é mantida por meio do uso de anéis de pistão e lubrificação a óleo. Esses anéis são</p><p>montados em ranhuras cortadas no pistão e são fabricados em ferro fundido. Geralmente</p><p>existem vários anéis de pistão instalados, localizados logo abaixo da cabeça do pistão. Três</p><p>tipos diferentes de anéis são comumente instalados em um pistão de aeronave: anéis de</p><p>compressão, anéis de controle de óleo e anéis raspadores de óleo.</p><p>Figura 4: Um pistão com anéis de pistão instalados</p><p>Os anéis de compressão são encontrados no topo do pistão, logo abaixo da cabeça. Esses anéis</p><p>garantem uma vedação hermética entre o cilindro e o pistão durante o curso de compressão e</p><p>combustão de um ciclo de quatro tempos.</p><p>Os anéis de controle de óleo estão situados abaixo dos anéis de compressão. A função desses</p><p>anéis é permitir que o óleo circule de dentro do pistão para as paredes do cilindro. Esta</p><p>circulação é realizada através de um conjunto de pequenos orifícios de drenagem de óleo.</p><p>Os anéis raspadores de óleo estão situados perto da parte inferior do pistão e são moldados de</p><p>forma que possam raspar o óleo para cima e para baixo no cilindro durante o movimento do</p><p>pistão. O excesso de óleo é retido durante o curso ascendente e, em seguida, devolvido ao</p><p>cárter durante o curso descendente.</p><p>Bloco do motor</p><p>O cárter é o nome dado à carcaça que contém o virabrequim e as bielas que conectam o pistão</p><p>ao virabrequim. O cárter de um motor de aeronave geralmente é feito de alumínio fundido ou</p><p>forjado. Isso fornece resistência e rigidez suficientes para manter o virabrequim no lugar,</p><p>mantendo as vantagens de massa do alumínio sobre o aço.</p><p>O óleo lubrificante do motor é armazenado na parte inferior do cárter em um arranjo de cárter</p><p>úmido do motor. O óleo circula pelo motor, lubrificando o virabrequim, bronzinas de biela e</p><p>outros componentes metálicos. O óleo chega às paredes do cilindro, passando pelos pistões,</p><p>antes de drenar de volta para o cárter.</p><p>Em um arranjo de cárter seco, o óleo não é armazenado no cárter, mas em um reservatório</p><p>externo separado. O sistema de lubrificação do motor é discutido com mais detalhes em um</p><p>post dedicado à lubrificação e resfriamento do motor.</p><p>Biela</p><p>A biela (biela) é o componente metálico que forma a ligação entre um pistão e o virabrequim.</p><p>As bielas e o virabrequim convertem o movimento alternativo do pistão em movimento</p><p>rotacional no virabrequim, que é então usado para acionar uma hélice e produzir empuxo.</p><p>As bielas são fixadas ao virabrequim por meio de uma tampa e parafusos de retenção. Um</p><p>rolamento instalado dentro da tampa permite que a biela transforme o movimento alternativo</p><p>do pistão em movimento rotacional no virabrequim. O pistão é preso à biela por meio de um</p><p>pino de cavilha (também chamado de pino de pistão ou pino de pulso) mantido no lugar por</p><p>meio de um conjunto de grampos de mola.</p><p>Figura 5: Os componentes rotulados de uma biela</p><p>Virabrequim</p><p>O virabrequim é o eixo rotativo no qual as bielas e os pistões estão conectados. À medida que</p><p>os pistões se movem para cima e para baixo, esse movimento alternativo é convertido em</p><p>movimento rotativo pelo virabrequim. O virabrequim está alojado no cárter e consiste em</p><p>mancais, manivelas e pinos de manivela.</p><p>Figura 6: Os componentes de um virabrequim</p><p>As bielas se prendem aos moentes e o virabrequim é sustentado pelo bloco do motor por meio</p><p>de um conjunto de mancais nos munhões do virabrequim.</p><p>Um volante é frequentemente conectado ao virabrequim que armazena energia rotacional e</p><p>fornece uma velocidade rotacional mais consistente do que seria possível com os pistões</p><p>alternativos.</p><p>Válvulas</p><p>Qualquer motor de combustão interna de quatro tempos deve ter no mínimo duas válvulas</p><p>por cilindro: uma para atuar como uma entrada para uma mistura de combustível/ar e outra</p><p>para liberar os gases após a combustão. Os motores de aeronaves geralmente usam um</p><p>arranjo de duas válvulas. Muitos motores automotivos utilizam um arranjo de quatro válvulas</p><p>(duas de entrada, duas de escape) que melhora o fluxo dos gases de admissão e escape.</p><p>As válvulas devem ser capazes de manter sua resistência e forma em altas temperaturas e,</p><p>portanto, geralmente são construídas com aços de alta resistência. As válvulas de escape são</p><p>geralmente menores do que as válvulas de admissão, de modo a reduzir a possibilidade de</p><p>pré-ignição ou detonação. A válvula de escape é geralmente a parte mais quente do motor e</p><p>uma válvula menor reduz a probabilidade de que as altas temperaturas possam causar a</p><p>ignição prematura da mistura de combustível/ar adicionada durante o curso de admissão.</p><p>As válvulas de admissão e escape são conhecidas como válvulas de gatilho e consistem em</p><p>uma haste longa, um pescoço e um plugue ou cabeça. A cabeça consiste em duas faces: a face</p><p>de combustão e a face do assento. As válvulas se movem para cima e para baixo através de</p><p>uma guia de válvula, abrindo e fechando em tempos definidos no ciclo do motor de quatro</p><p>tempos. O sincronismo da válvula é determinado pela rotação da árvore de cames, que será</p><p>discutida a seguir.</p><p>Eixo de comando de Válvulas</p><p>As válvulas de admissão e escape são abertas e fechadas por meio de um eixo de comando de</p><p>válvulas que é acionado pelo motor por uma correia de transmissão que conecta o</p><p>virabrequim ao eixo de comando de válvulas. Em um ciclo de quatro tempos, cada válvula deve</p><p>abrir e fechar uma vez em um ciclo completo que gira o virabrequim em duas voltas</p><p>completas. A árvore de cames deve, portanto, ser acionada na metade da velocidade de</p><p>rotação do motor - isso é feito por meio de engrenagens mecânicas.</p><p>A árvore de cames é fabricada com vários cames ou lóbulos onde cada came está situado</p><p>acima de uma válvula e aciona o movimento dessa válvula. A forma do came determina como</p><p>a válvula abre e fecha e a orientação do lóbulo determina a sequência na qual a válvula opera.</p><p>É mais fácil visualizar esse movimento consultando a animação abaixo.</p><p>Came de Válvula</p><p>Figura 8: Válvulas do motor acionadas por um came no cabeçote</p><p>https://aerotoolbox.com/media/uploads/2020/04/Nockenwelle_ani.gif</p><p>Nos motores de aeronaves, as válvulas não são operadas diretamente pelo contato com o</p><p>came, mas sim por um sistema pushrod e rocker que conecta o came à válvula. Este sistema</p><p>permite que haja uma folga ou folga entre o balancim e a ponta da válvula. Essa folga é</p><p>essencial, pois a temperatura do motor varia durante a operação, o que faz com que a válvula</p><p>se expanda em temperaturas mais altas. Sem uma folga entre a ponta da válvula e o</p><p>balanceiro, os aumentos de temperatura resultariam na abertura tardia das válvulas ou no</p><p>fechamento prematuro, o que faria com que o motor funcionasse mal e perdesse potência. A</p><p>folga pode ser ajustada, geralmente por meio do ajuste de um parafuso no conjunto do</p><p>balancim.</p><p>https://aerotoolbox.com/media/uploads/2020/04/Nockenwelle_ani.gif</p><p>Finalmente, duas molas são incorporadas a cada válvula para auxiliar no fechamento rápido da</p><p>válvula e amortecer qualquer oscilação da válvula que possa ocorrer devido às vibrações</p><p>inerentes ao funcionamento de um motor de combustão interna.</p><p>Figura 9: Sistema oscilante da válvula do motor</p><p>Velas de ignição</p><p>O propósito de uma vela de ignição é fornecer um meio para inflamar a mistura</p><p>ar/combustível que entra na entrada do cilindro. Essa combustão então força o pistão para</p><p>baixo durante</p><p>o curso de força de um ciclo de quatro tempos. Uma vela de ignição funciona</p><p>aceitando uma tensão muito alta do sistema de ignição da aeronave, que salta entre um</p><p>eletrodo central e o exterior aterrado da vela, resultando em uma faísca. Isso é semelhante a</p><p>como um raio salta entre uma nuvem e a Terra. Para que isso aconteça, a tensão deve ser</p><p>muito alta - geralmente na região de 5 000 V - 20 000 V. A faísca ocorre quando o eletrodo</p><p>central é isolado do exterior aterrado do plugue e, portanto, a alta tensão deve ultrapassar o</p><p>entreferro entre os dois, resultando em uma faísca. O isolamento é mais comumente obtido</p><p>usando uma pastilha de cerâmica que não conduz eletricidade.</p>