Conhecimentos Técnicos de Aeronaves - André Andrade - 3 webconferência - 2020 1 Mod A

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Conhecimentos Técnicos de Aeronaves
Webconferência III
Professor: André Andrade
Unidade III - Hélice e motores a reação
• As hélices das aeronaves
• Composição da hélice
• Passos da hélice
• Tipos de hélices
• Motor a reação
• Funcionamento de um motor a reação
• Componentes dos motores a reação
• Turbina
• Motor turbo-hélice
• Tipo de operação
• O motor turbo-hélice mais utilizado no mundo
• Motor turbofan
• Módulos de funcionamento
• Motor GE-90
Unidade III - Hélice e motores a reação
• As hélices das aeronaves
• Composição da hélice
• Passos da hélice
• Tipos de hélices
• Motor a reação
• Funcionamento de um motor a reação
• Componentes dos motores a reação
• Turbina
• Motor turbo-hélice
• Tipo de operação
• O motor turbo-hélice mais utilizado no mundo
• Motor turbofan
• Módulos de funcionamento
• Motor GE-90
As hélices das aeronaves
• Composição da hélice
• A hélice consiste de duas ou mais pás fixadas 
em um cárter ou cubo central, é um aerofólio 
(do bordo de ataque ao de fuga, como dorso, 
o cubo e a face ) rotativo, está sujeita a estol e 
arrasto. Transforma a força de rotação do 
motor em tração necessária pra a locomoção 
da aeronave.
• As pás da hélice fazem parte de sua 
composição e vão da raiz à ponta.
• Divididas em estações:
• As estações são geralmente numeradas 
e divididas em polegadas, e servem para 
simplificar o reconhecimento dos 
ângulos das pás e dos perfis das hélices.
• “estação de referência” - fabricantes.
• ângulo de torção da pá - é o ângulo 
formado conforme a pá da hélice vai se 
torcendo e se modificando, diminui 
conforme analisamos da raiz à ponta da 
hélice.
• A espessura na raiz das hélices também é 
maior enquanto na ponta é menor.
As hélices das aeronaves
• Composição da hélice
• Tipos de materiais – Características: 
resistentes a danos, não podem ser 
corrosivas, fácil manutenção e longa 
durabilidade. 
• Durante um voo, pousos e decolagens 
diversas anormalidades podem gerar risco à 
segurança de voo e à estrutura das hélices.
Fonte: http://helicesremar.com.br/portal/cuidados-com-a-helice-de-sua-aeronave/
As hélices das aeronaves
• Composição da hélice
• Madeira reforçada, alumínio, plásticos reforçados. 
Os materiais variam conforme o modelo das 
aeronaves e da potência do motor.
• As de madeira - envernizadas, com pequenos 
furos, ou lâmina metálica de proteção do bordo de 
ataque.
As hélices das aeronaves
• Passo da hélice
• O passo pode ser definido como a distância que a 
hélice avança quando completa uma volta. 
• O passo bandeira é utilizado quando o motor falha em 
voo e acaba parando. A pá da hélice fica alinhada ao 
vento, de uma forma que pareça cortá-lo, evitando o 
arrasto.
• O passo chato acontece quando o ângulo da pá é 
nulo, ou seja, o arrasto acaba sendo máximo. Caso o 
motor esteja acelerando e aumentando sua potência, 
esse tipo de passo pode causar um disparo de hélice.
• O passo reverso faz o ângulo da pá ser negativo. Isso 
significa que a hélice é utilizada para frear o avião e é 
utilizada para realizar pousos mais curtos.
Sistema de alimentação - motor a combustão
• Passo da hélice
• A eficiência da hélice varia de 
50% a 87%, dependendo de 
quanto a hélice "recua“.
• Passo geométrico ou teórico é 
baseado na ausência do recuo, 
mas o passo efetivo ou atual
reconhece o recuo da hélice no 
ar.
As hélices das aeronaves
• Tipos de hélice
• As hélices de passo fixo, utilizadas em aeronaves de 
pequeno porte e mais simples. Exemplo: Cessna
152.
• As hélices de passo ajustável, podem ter seu passo 
ajustado, e podem ser modificadas, somente em 
solo, e por equipe de manutenção
• Hélices de passo variável são divididas em manual e 
automática (hidramática, aeromática e elétrica). Um 
contrapeso centrífugo é utilizado para aumentar o 
passo, e a pressão do óleo é utilizada para conseguir 
reduzir o passo dessas hélices mais complexas.
As hélices das aeronaves
• Tipos de hélice
• O governador é responsável por controlar o 
passo durante todas as fases do voo. Conforme 
o motor aumenta a rotação, os governadores 
aumentam o passo. Os governadores mais 
utilizados são os elétricos e, atualmente, eles 
são muito eficientes. Contudo, no passado, os 
governadores elétricos causaram vários 
“disparos de hélices”,
• .
Motor a reação
• História dos motores a reação e as 
primeiras aeronaves civis 
• O projeto do Havilland DH 106 Comet, 
ou simplesmente Comet, um avião do 
tipo jato comercial foi construído pela 
indústria aeronáutica inglesa de 
Havilland. Sendo o primeiro avião 
comercial propulsionado por motores 
a jato. Porém, possuía falhas graves, 
fuselagem, estrutura e pressurização, 
que acabaram causando dois desastres 
aeronáuticos, nos quais a aeronave 
simplesmente se desintegrou em 
pleno voo. 
Comet Air Crash - BOAC 781 - Janeirode 1954
Fonte: http://flydata2.blogspot.com/2013/04/comet-air-crash-boac-781-janeiro-1954.html
O Douglas DC-3 começou os seus primeiros voos de passageiros em 1936.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Historia_da_aviacao#/media/Ficheiro:American_DC-3.jpg
Funcionamento Motor a reação
• Funcionamento de um motor a 
reação - basicamente divididos em: 
duto de admissão, compressor, 
câmara de combustão, turbina e 
bocal propulsor
• Terceira lei de Newton, lei da ação e 
reação
• O ar entra pelo duto de admissão, 
depois é comprimido pelo compressor 
(ou compressores); após a passagem 
pelo compressor, o ar chega à câmara 
de combustão, onde será aquecido e 
misturado ao combustível. Depois, a 
turbina expandirá os gases da 
combustão e, finalmente, o bocal 
propulsor irá expelir os gases, gerando 
tração e potência para os motores
Motor a Jato - Fonte: HOMA, 2013 – P. 141 (Adaptado)
Funcionamento Motor a reação
• Funcionamento de um motor a 
reação - Ciclo de Brayton – 4 
tempos: admissão (duto de 
admissão), compressão
(compressores), tempo motor
(câmara de combustão e turbina) e 
escapamento (bocal propulsor) 
• Cada tempo ocorre em uma parte 
diferente do motor e a pressão não 
aumenta durante a combustão.
Fonte: https://docplayer.com.br/14306437-Introducao-a-motores-baseados-em-turbinas-a-gas.html
Componentes dos motores a reação
• Duto de admissão - ordenar a quantidade e a direção do fluxo de 
ar que chega aos compressores. 
• Primeira etapa - muito importante para a eficácia, fundamental 
na operação estável do motor visto que o escoamento de ar 
na entrada do compressor deve SEMPRE estar em velocidades 
subsônicas, independente do regime de voo da aeronave (regime 
de voo subsônico ou supersônico)
• Os dutos de admissão podem variar de forma e tamanho, 
dependendo do tipo de operação desejada e do tipo do motor.
• Nos motores de aeronaves que voam em regime subsônico, os bordos de entrada 
do duto de admissão possuem formato arredondado, reduzindo o arrasto na 
entrada do motor;
• Nos motores de aeronaves que voam em regime supersônico, os dutos de admissão 
geralmente possuem formatos pontiagudos ou em cunha, para se beneficiar com o 
efeito Ram.
Componentes dos motores a reação
• Compressores. A pressão do ar 
aumenta dentro deles.
• Compressor centrífugo e compressor 
axial estão relacionadas com o 
comportamento do ar após a 
passagem pelos compressores.
• O compressor centrífugo é utilizado 
para pressões maiores, enquanto o 
axial é utilizado para maiores 
quantidades de ar (vários 
compressores, estágios, podem gerar 
maior volume de ar, com pressões 
elevadas.
• Estol de compressor – se o ar cheguar
turbulento ou desalinhado, causa uma 
redução da taxa de compressão do ar, e o 
motor passa a ser bem menos eficiente.
Componentes dos motores a reação
• Câmara de combustão. Onde ocorre o processo de combustão (aumento de 
energia termo-cinética) e, dentro dela, existe o bico injetor, que é 
responsável por pulverizar o combustível. A câmara de combustão possui 
um alargamento em sua estrutura, objetivando que a pressão não diminua
durante a combustão ou diminua pouco,garantindo uma melhor eficiência 
dos motores.
Componentes dos motores a reação
• Problemas: a chama causar danos e fundir o material da câmara, e a chama 
ser soprada para fora da câmara. Soluções: “ar primário” 1/4 da quantidade 
total do ar que chega e “ar secundário” 3/4 do total do ar.
Componentes dos motores a reação
• Quanto a forma construtiva: três tipos: 
• Tubulares radiais
Componentes dos motores a reação
• Quanto a forma construtiva: três tipos: 
• Canulares (ou ainda tubo-anulares) 
Componentes dos motores a reação
• Quanto a forma construtiva: três tipos: 
• Anulares
Componentes dos motores a reação
• Turbinas - serve para acionar os compressores, extraindo a potência dos 
gases queimados provenientes da combustão. As turbinas não possuem 
somente partes móveis; o estator - garantir um melhor funcionamento. o 
rotor de alta pressão, como o rotor de baixa pressão. O de alta pressão girará 
de uma forma mais rápida, maior eficácia dos motores (maior potência e 
tração)evitando o stol de compressor.
Fonte: HOMA, 2013, p. 148. (Adaptado).
Componentes dos motores a reação
• Bocal propulsor – (convergente, convergente-
divergente, variável) -responsável por corrigir o 
fluxo de ar que sai da turbina e aproveitar a 
energia que vem sob pressão, aumentar a 
velocidade dos gases e assim converter a 
energia de pressão disponível na saída da 
turbina em energia cinética, a diferença entre 
o ar admitido e que sai pela exaustão resulta no 
aparecimento da força propulsiva gerada pelo 
motor: o empuxo.
• Nas aeronaves subsônicas, o escoamento no 
bocal é acelerado somente até velocidades 
subsônicas, através de uma geometria 
convergente
Fonte: https://docplayer.com.br/14306437-Introducao-a-motores-
baseados-em-turbinas-a-gas.html).
Componentes dos motores a reação
• Nas aeronaves supersônicas, o 
escoamento no bocal é acelerado 
até velocidades sônicas na 
geometria convergente. Ao atingir 
a geometria divergente em 
velocidade sônica, o escoamento é 
novamente acelerado, gerando 
uma quantidade maior de empuxo
• ais de geometria variável é a 
complexidade mecânica do sistema 
de acionamento do bocal, o qual 
está sujeito as altas temperaturas 
dos gases de exaustão
Fonte: https://docplayer.com.br/14306437-Introducao-a-motores-
baseados-em-turbinas-a-gas.html).
Motor turbo-hélice
• Desde a sua invenção na década de 1960, derivado de um motor jato puro, possibilitou a operação 
em locais de difícil acesso.
• O motor turbopropulsor combina a confiabilidade dos jatos com a eficiência da hélice, utilizando o 
eixo da turbina a gás para girar a hélice. Potência do motor SHP (Shaft Horse Power).
• Constituído por duas partes, motor principal (similar a um turbojato, só que parte da energia 
advinda da exaustão é utilizada para girar a turbina), que gera tração por conta do eixo, que é 
conectado entre compressor, turbina e caixa de engrenagem, movimentando a hélice, que 
possibilita o movimento da aeronave.
Motor turbo-hélice
• Tipo de operação 
• Ambientes de difícil acesso, como fazendas, que 
provêm pistas de terra e grama, já que o duto de 
admissão do ar há um separador inercial, 
impedindo que partículas sejam ingeridas pelo 
motor. 
• Custo de operação, comparado com o motor a 
jato, ideal para distâncias mais curtas.
• A exemplo do ATR em operação em locais que não provêm de estrutura 
suficiente para a operação de grandes jatos, tem portas de fácil acesso e 
escada própria. Pressurizado e voa em uma altitude de no máximo 25.000ft, 
tem perfil de asa diferente, que gera mais sustentação em baixas altitudes e 
baixas velocidades. O Motor do ATR é o PW121, mais lento que um avião 
equipado com motor turbofan, porém apresenta uma melhor economia de 
combustível.
Fonte: https://www.blogacontece.com/2019_02_10_archive.html
Motor turbo-hélice
• O motor turbo-hélice mais utilizado 
no mundo
• PT6, é fabricado pela Pratt & 
Whitney, e tem diversas variações, 
que, no conceito geral, têm o 
mesmo funcionamento e 
empregabilidade.
• Cessna Caravan
• Beechcraft King air
• Pilatus PC-6
Motor turbo-hélice
• PT6 - mais de 50 mil unidades produzidas para pelo 
menos 130 aplicações (helicópteros, aviões, lanchas e 
carros de corrida e trens)
• Admissão - dutos de admissão instalados na parte frontal 
do motor, todo ar admitido passa por um filtro
• Compressão – Primeiro estágio por um axial (compressor 
de alta pressão), no segundo estágio um centrífugo, que 
o empurra para o próximo estágio de compressão, 
mistura e segue para queima.
• O ar passa pela câmara de combustão, os gases acelerados fazem as rodas da turbina girarem e parte 
desse ar troca calor com as partes quentes do motor. Uma caixa de engrenagem redutora, que é 
conectada por um eixo, limitando em média até 2.000 rotações por minuto permitindo o giro da 
hélice, de forma que a ponta não entre em velocidade supersônica e gere ineficiência.
• Exaustão - os gases quentes produzem propulsão e giro da turbina.
Motor turbo-hélice
• As turbinas são divididas em dois eixos: parte fria e o eixo conectado à hélice, 
não tendo conexão física. 
• O motor tem estágios de compressão e estágios de turbina. 
• Temperatura de trabalho 600 a 700 °C. (ITT - Inter Turbine Temperature)
• No segundo estágio, queima do combustível, querosene de aviação (JET A-1). 
As velas são utilizadas apenas no acionamento do motor, pois a chama dentro 
da câmara de combustão se mantém acesa. Em condições de chuva, podem ser 
acionadas para evitar apagamento do motor
• Terceiro estágio, após a queima, o compressor e a turbina movimentam todo o 
eixo do motor, chegando na caixa de engrenagem, que resulta no movimento 
de tração da hélice.
• O FCU (Fuel Control Unit) não recebe ar sangrado. Regula a quantidade de 
combustível a ser queimado na câmara de combustão com base em 
informações de temperatura, pressão, posição de manete, RPM, etc.
Motor turbofan
• Projetos da década de 1950, combinar as melhores características do turbojato e do 
turbo-hélice. Tendo um impulso adicional, desviando um fluxo de ar secundário em torno 
da câmara de combustão, por conta do fan, gerando um aumento da pressão que, ao 
mesmo tempo, resfria o motor e ajuda na supressão do ruído de escape.
• velocidade de cruzeiro igual ao do motor a jato puro, mas o consumo de combustível é 
muito menor
Motor turbofan
• Parte da energia gerada pela(s) turbina(s) é utilizada para acionamento do(s) 
compressor(es) e outra parte é utilizada para acionamento de um grande 
“ventilador” carenado posicionado na parte frontal do motor, chamado de 
fan. Divide o ar em dois fluxos, um passa através do núcleo do motor 
(deslocar a grande massa de ar para trás, sendo 80% do empuxo que o 
motor produz), o outro por fora, a diferença é chamada de razão de 
derivação, ou razão de by-pass (em inglês, bypass ratio BPR)
Motor turbofan
• Fan blades - responsáveis por deslocar a grande massa de ar para trás, ou 
seja, 80% do empuxo que o motor produz, e 20% do ar vai para o 
compressor. São nove estágios de compressão de alta e cada estágio vai 
direcionar o ar ao ângulo ideal, que em alta velocidade vai comprimir as 
partículas de ar, sendo parte do compressor de alta pressão.
Motor turbofan
• Partes Quentes do motor - É onde fica localizada a câmara de combustão. 
Tem um formato perfeito para receber o combustível e misturar com ar, 
formando uma chama ideal. A responsável pela queima é a vela de ignição, 
que só é utilizada no acionamento do motor e em dias de muita ingestão de 
água, para evitar o apagamento do motor em voo.
Motor turbofan
• Turbina de Alta - Vai receber os gases provenientes da câmara de 
combustão, aproveitando o máximo possível da energia térmica com seus 
aerofólios rotativos, para transformar em energia mecânica.
Motor turbofan
• Turbina de Baixa - Recebe o que sobra da turbina de alta, aproveitando 
o máximo possível, sendo responsável pelo movimento de girar o fan. O 
compressor de baixa e o de alta sãoconectados por um eixo
Motor turbofan
• Seção da descarga - tem o formato ideal para descarregar os gases no 
ambiente, sendo o responsável por emitir o mínimo de ruído possível e 
otimizar a saída desses gases e resulta nos 20% de propulsão do motor, 
fazendo os outros 80% virarem empuxo.
• caixas de engrenagem - diminuem o peso dos estágios e a inércia de 
todos os conjuntos do sistema
• motor de partida - feito pelo sistema pneumático
Motor turbofan
• MOTOR GE-90 
• Década de 90, Boeing com GE (General 
Eletric) - Boeing 777
• 4 m de diâmetro do Fan, as variações 
apenas mudam a quantidade de empuxo. 
• Primeiro motor a ter a pás de materiais 
compósitos (fibra de carbono e de titânio)
• 90% do ar passa por fora do núcleo do 
motor
• Custo aproximado de 27 milhões de 
dólares
• Desloca aproximadamente 56 toneladas 
de ar
Fonte: https://sereduc.blackboard.com/ultra/courses/_26738_1
Fonte: https://aeromagazine.uol.com.br/artigo/maior-motor-jato-do-mundo-tem-diametro-dos-avioes-utilizados-na-ponte-aerea_4134.html
GE 9X possui diâmetro do fan de 3,4 metros, basicamente a 
mesma largura da seção transversal dianteira da fuselagem do Boeing 737
Unidade IV - Manutenção, piloto automático e 
os instrumentos de bordo
• Manutenção em aeronaves
• Inspeções
• Códigos para tubulação e identificação de falhas
• Instrumentos de bordo
• Sistema Pitot-estático
• Manômetros
• Instrumentos do sistema Pitot-estático
• Instrumentos variados
• Piloto automático
• Princípio básico de funcionamento
	Conhecimentos Técnicos de Aeronaves
	Unidade III - Hélice e motores a reação
	Unidade III - Hélice e motores a reação
	As hélices das aeronaves
	As hélices das aeronaves
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	As hélices das aeronaves
	Sistema de alimentação - motor a combustão
	As hélices das aeronaves
	As hélices das aeronaves
	Motor a reação
	Funcionamento Motor a reação
	Funcionamento Motor a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Componentes dos motores a reação
	Motor turbo-hélice
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	Motor turbofan
	Motor turbofan
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	Unidade IV - Manutenção, piloto automático e os instrumentos de bordo
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