pronto propulsor

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Universidade paulista
Alexssandra da Silva Ra: t1302a8
Hyago Rennan de Souza Garcia Ra:t1191E0
Manoel Alves dos Reis Junior Ra:t824613
Propulsão a jato
 
 
Santos
2016
Universidade paulista
Alexssandra da Silva Ra: t1302a8
Hyago Rennan de Souza Garcia Ra:t1191E0
Manoel Alves dos Reis Junior Ra:t824613
Propulsão a jato
Trabalho de propulsores a jato, apresentado ao condenador da engenharia mecânica Paulo Sergio 
Orientado (a) : Paulo Sergio
Santos
2016
``A verdadeira viagem de descobrimento não consiste em procurar novas paisagens, e sim em ter novos olhos.``
Marcel Proust
Resumo
 Propulsão é o processo de alterar o estado de movimento ou de repouso de um corpo em relação a um dado sistema de referência. Este processo pode ser realizado por vários meios, usando-se fontes de energia diversas, por exemplo, a energia das ligações químicas moleculares, a energia elétrica armazenada em baterias ou proveniente de painéis solares, a energia nuclear de reações de fissão nuclear e a energia do decaimento de radioisótopos. Um corpo pode ser acelerado através de fontes de energia internas, isto é, transportadas junto com ele, como é o caso de combustíveis armazenados em tanques, ou por fontes externas, como é o caso da pressão de radiação solar.
 Os meios de propulsão são utilizados para mover aviões, veículos espaciais, automóveis, trens, navios, submarinos, Estaé a motivação que está por trás do desenvolvimento da turbina a gás, comumente chamada apenas por "motor a jato", a qual poderia ser quase tão revolucionária para a aviação quanto o primeiro voo de Santos Dumont ,Motor turbojato
Palavra Chave: Propulsão, reações, Turbo jato
abstract
 Propulsion is the process of changing the state of motion or rest of a body relative to a given reference system. This process can be performed in various ways, using various energy sources, e.g., energy of the molecular chemical bonds, the energy stored in batteries or from solar, nuclear nuclear fission reactions and power the decay of radioisotopes. A body can be accelerated by internal power sources, that is carried along with it, as is the case of fuel stored in tanks or by external sources, such as solar radiation pressure.
  The propulsion means are used to move aircraft, spacecraft, automobiles, trains, ships, submarines, Estae motivation behind the development of the gas turbine, commonly called only for "jet engine", which could be almost as revolutionary to aviation as the first flight of Santos Dumont, turbojet engine
Keyword: Propulsion, reactions, Turbo Jet
Introdução
Carro com propulsão a jato de ar: Competição
construção do Carro com propulsão a jato de ar não é de hoje. Diversas universidades pelo Brasil e pelo mundo utilizam-se desta competição como forma de motivar os alunos a empregar o conhecimento obtido em sala de aula na prática. Propulsão a jato é o nome dado à força expelida por um motor através de um jato intenso de algum fluído, gerando impulso. Essa reação foi um dos avanços possibilitados pela aplicação da Terceira Lei de Newton.
 A Terceira Lei de Newton ou Princípio de Ação e Reação diz que toda força é resultado da interação física de dois corpos distintos, ou mesmo partes distintas de um mesmo corpo. Ou seja, quando um corpo A aplica uma força sobre um corpo B, recebe deste uma força de mesma intensidade e mesma direção, porém de sentido contrário.
O inicio de Tudo
 O primeiro motor a jato surgiu em Alexandria. Tratava-se de um invento rudimentar chamado eolítica (figura 1), que consistia em um esfera oca, cheia de água, com 2 tubos curvados, que quando aquecida girava em torno do próprio eixo, aproveitando a propulsão causada pelo vapor. 
 Com o avanço da tecnologia esse conhecimento gerou vários tipos de motor a jato. Aviões e foguetes usam esse mecanismo para atingirem altas velocidades em curtos espaços de tempo. Os fluídos usando para esse fim são os mais variados, entre eles: água, vapor, gás, ar e até mesmo fogo.
 1.1 Motor a Jato
 O motor a jato é um motor feito para empurrar, usando a terceira lei de Newton. A ação de forçar massa em forma de gases quentes para uma direção gera uma força em sentido contrário. Todas as peças que estão dentro do motor a jato têm a finalidade de captar o ar e expulsá-lo com a maior velocidade possível.
 Todos os motores a jato e turbinas a gás são motores de calor que convertem energia térmica em trabalho útil. O trabalho pode ser útil na forma de energia mecânica, a partir de um eixo que pode ser usado para acionar uma hélice, um veículo, uma bomba, um gerado elétrico, ou qualquer outro dispositivo mecânico.
 Devido a corrida armamentista na segunda guerra mundial, houve uma busca desenfreada pelo melhor sistema de propulsão a jato, já que os motores a foguete eram ineficientes para serem usados na aviação. Em seu lugar, por volta dos anos da década de 1930, o motor a combustão interna em suas diversas formas (rotativos, radiais, ares-refrigerados e refrigerados a água em linha) eram os únicos tipos de motores viáveis para o desenvolvimento de aviões. Esses motores eram aceitáveis em vista das baixas necessidades de performance então exigidas, dado o menor desenvolvimento dos meios técnicos. Em 1930, Frank Whittle, um inglês cadete da Royal Air Force (Força Aérea Real), havia patenteado um motor a jato. A falta de incentivos atrasou tanto seu desenvolvimento na Inglaterra que o primeiro avião a jato a alçar voo foi construído na Alemanha, com um motor projetado por Hans von Ohain (figura 2).
 No entanto, a descoberta nunca foi utilizada como fonte de energia mecânica e os potenciais usos práticos da invenção de Heron não foram reconhecidos. Simplesmente, à época, foi considerado uma mera curiosidade.
 A propulsão a jato, literalmente e figurativamente, pode ser levada a sério com a invenção do foguete pelos chineses no século 11. Os foguetes inicialmente foram destinados a finalidades simples, como no uso de fogos de artifício, mas gradualmente passaram a ser usados para propelir armamentos de efeito moral. Neste ponto, a tecnologia se estagnou por séculos. Na engenharia aeronáutica da diversas formas – motores rotativos, radiais, ar-refrigerado e refrigerados à água eram os únicos tipos de motores viáveis para o desenvolvimento de aviões.
 Os aviões a jato não foram desenvolvidos a tempo de desempenhar um papel significativo na Segunda Guerra Mundial, mas a Inglaterra assumiu a liderança no pós-guerra  em 1920 cogitou usar gases quentes para acionar as hélices de um avião —, o primeiro turboélice, o Vickers Viscount, realizou o voo inaugural em julho de 1948.
 A eficiência tornou-se, então, a principal prioridade. Os primeiros motores a jato eram devoradores de combustível, barulhentos e poluidores. A solução veio com a turbina a jato, desenvolvida em 1958 pela Pratt & Whitney nos Estados Unidos. Usada pela nova geração de aviões a jato de grande porte, tornou-os mais silenciosos e econômicos. Os jatos particulares começaram a se popularizar na década de 1970. com uma série de projetos de pequenos bimotores. Um exemplo típico foi o Learjet; em meados da década de 1990, o advento do primeiro jato supersônico particular, o BD-10, causou grande sensação. 
1.1.2 Propulsores 
 Propulsão é o processo de alterar o estado de movimento ou de repouso de um corpo em relação a um dado sistema de referência. Este processo pode ser realizado por vários meios, usando-se fontes de energia diversas, por exemplo, a energia das ligaçõesquímicas moleculares, a energia elétrica armazenada em baterias ou proveniente de painéis solares, a energia nuclear 
Motores de Propulsão Química
 Na propulsão química, a energia utilizada provém das ligações químicas moleculares de propelentes (combustíveis e oxidantes).A reação química entre os propelentes transforma a energia contida nas ligações químicas da moléculas dos propelentes em energia cinética da matéria ejetada (produtos da combustão), que pode estar em fase sólida, líquida, gasosa, plasma ou mista. Outra forma de propulsão química é aquela em que um propelente líquido se decompõe na presença de catalisadores, fornecendo substâncias gasosas em alta temperatura e com substancial aumento de volume
Propulsão Líquida
 A propulsão líquida pode utilizar dois propelentes, um oxidante e um combustível, armazenados em fase líquida, que reagem entre si ou, conforme citado acima, usar apenas um propelente, que é capaz de se decompor em presença de catalisadores, fornecendo gases. Em ambos os casos os gases resultantes, em alta temperatura e elevada pressão dentro da câmara.
 
Propulsão Sólida
 A propulsão sólida utiliza peças de propelente sólido, das mais variadas configurações e de diversos tamanhos, chamadas de “grãos”, que são consumidos em uma reação de combustão produzindo os gases necessários ao empuxo. A formulação dos propelentes sólidos contém moléculas oxidantes e moléculas combustíveis, podendo, portanto, sustentar uma combustão autônoma, independente da presença de ar atmosférico.
 
 Esses propelentes são classicamente divididos em homogêneos e heterogêneos. Os homogêneos se apresentam como tal em uma inspeção visual e são constituídos de compostos nitratos do tipo nitrocelulose, nitroglicerina e estão chamados propelentes de base simples
Propulsão elétrica
 propulsão elétrica utiliza energia elétrica para acelerar o propelente e produzir empuxo. As fontes de energia elétrica (painéis solares, baterias, etc) são, normalmente, separadas do mecanismo que produz o empuxo. Os processos fornecem altas velocidades de ejeção e um baixo consumo de combustível, durante períodos muito longos. Entretanto, os empuxos são baixos e as fontes de enrgia podem ser relativamente pesadas. Existe, em alguns casos, a necessidade de neutralizar eletricamente os jatos depois que deixam a tubeira, para evitar o desenvolvimento de cargas eletrostáticas
Turbo a Jato (figura 3)
 Um motor  turbojato  é um pouco já diferente do motor a jato, enguanto um  é um motor que expele um jato rápido de algum fluido para gerar uma força de impulso, o   turbo a jato é uma combustão interna normalmente usado para impulsionar aviões. O ar é sugado por um compressor rotativo e é comprimido, em sucessivos estágios para maiores pressões antes de passar pela câmara de combustão. O combustível é misturado ao ar comprimido e é queimado na câmara de combustão com o auxílio de ignitores. 
 O processo de combustão eleva significativamente a temperatura do gás, fazendo com que os gases expelidos expandam-se através daturbina, na qual a força é extraída para movimentar o compressor. Embora este processo da expansão reduza a temperatura e a pressão do gás na saída da turbina, ambas estão ainda muito acima das condições naturais. O gás de em expansão sai da turbina através dos bocais de saída do motor, produzindo um jato de alta velocidade. 
 
2.1 Funcionamento 
 Se a velocidade do jato exceder a velocidade de vôo do avião, existirá uma pressão de aceleração sobre a fuselagem.Sob condições normais, a ação bombeadora do compressor impede a existência de qualquer contra-fluxo, facilitando o fluxo contínuo do motor. O processo inteiro é similar ao motor de quatro tempos, mas a admissão, compressão, explosão e exaustão se dão ao mesmo tempo em diferentes seções do motor.A eficiência mecânica do motor dependerá fortemente da Os gases de exaustão rápidos de um motor a jato os fazem mais eficientes em altas velocidades, especialmente em velocidades supersônicas e em grandes altitudes. 
 Em aviões mais lentos, requeridos para vôos curtos, um avião equipado com uma turbina a gás que move uma hélice, comumente conhecido como turbo-hélice, é mais comum e muito mais eficiente O turbojato descrito acima é um turbo jato de eixo simples, no qual um único eixo conecta a turbina ao compressor. Projetos que atingem altas pressões possuem dois eixos concêntricos, que melhoram a estabilidade durante a aceleração do motor..
2.1.2 Turbojato (figura 4)
Um motor turbojato é um tipo de motor de combustão interna normalmente usado para impulsionaraviões. O ar é sugado por um compressor rotativo e é comprimido, em sucessivos estágios para maiores pressões antes de passar pela câmara de combustão. O combustível é misturado ao ar comprimido e é queimado na câmara de combustão com o auxílio de ignitores. 
O processo de combustão eleva significativamente a temperatura do gás, fazendo com que os gases expelidos expandam-se através daturbina, na qual a força é extraída para movimentar o compressor. Embora este processo da expansão reduza a temperatura e a pressão do gás na saída da turbina, ambas estão ainda muito acima das condições naturais
 O gás de em expansão sai da turbina através dos bocais de saída do motor, produzindo um jato de alta velocidade. Se a velocidade do jato exceder a velocidade de vôo do avião, existirá uma pressão de aceleração sobre a fuselagem.Sob condições normais, a ação bombeadora do compressor impede a existência de qualquer contra-fluxo, facilitando o fluxo contínuo do motor.
 
 Em pormenor, a mistura combustível-ar deve ser quase parada de modo que uma chama estável possa ser mantida. Isto ocorre imediatamente depois do começo da câmara de combustão. A parte traseira desta frente da chama é permitida progredir para trás no motor. Isto assegura que o resto do combustível seja queimado enquanto a chama se torna mais quente quando se inclina para fora, e por causa da forma da câmara de combustão o fluxo é acelerado para trás. Alguma queda de pressão é inevitável, porque é a razão dos gases de expansão viajarem para fora da parte traseira do motor melhor do que para fora da parte dianteira. Menos de 25% do ar é envolvido na combustão. Em alguns motores os valores são tão baixos como os 12%, o resto agindo como um reservatório para absorver os efeitos do aquecimento provocado pela queima do combustível.
 Uma outra diferença entre os motores de pistão e os motores de jato é que o pico da temperatura da chama num motor de pistão ocorre só momentaneamente, e numa pequena parcela do ciclo completo. O combustor num motor de jato é exposto à temperatura pico continuamente e opera numa pressão suficientemente alta para que a relação estequiométrica combustível-ar derretesse o invólucro e tudo o que fosse atingido pelo fluxo
Motor Pulso Jato
 O motor pulso jato foi inventado por Karavodine, em 1908, e aperfeiçoado e patenteado pelo engenheiro alemão Paul Schmidt, em 1931. Após inúmeros testes e ajustes, em 1942 o motor, batizado de Schmidt-Argus, foi utilizado nos mísseis V-1, sendo o precursor dos atuais mísseis de cruzeiro.
 O pulso jato funciona utilizando um processo de combustão em pulsos, ou combustão ressonante. O ciclo termodinâmico que mais se aproxima deste funcionamento é o chamado ciclo Lenoir o qual a combustão inicia com a admissão de ar através do difusor frontal, onde o ar se mistura com o combustível, que é injetado ou aspirado a partir do bico injetor.
 
 A mistura ar-combustível é admitida pela válvula e introduzida na câmara de combustão e, em contato com a faísca elétrica da vela (ou com as paredes já aquecidas), a mistura entra em combustão. Devido à combustão ocorre o aumento de pressão na câmara. Com isso, a válvula “margarida” se fecha, impedindo a entrada de ar. Os gases de combustãosão então expelidos pelo tubo de escape, fazendo surgir a força propulsora.
 Os Ramjets tentam explorar a elevada pressão da corrente de ar que se forma à frente da entrada de ar, devido à alta velocidade de voo. Uma entrada de ar bem projetada poderá se aproveitar da pressão de entrada para permitir a combustão do combustível e a expulsão dos gases resultantes. A maioria dos Ramjets operam em velocidades de voo supersônicas. Como precisam de alta velocidade de voo para poderem iniciar o seu funcionamento , Os Ramjets geralmente não são capazes de gerar impulso útil com pressões geradas a velocidades aproximadamente da metade de velocidade de som, e são ineficientes até que a velocidade aerodinâmica exceda mil km/h.
Motor Propfan
 Para propelir um avião em velocidades entre o Mach 0.65 e 0.85, as lâminas propfan experimentam velocidades locais do fluxo perto ou acima do Mach 1. A maioria dos projetos propfan experimenta números de Mach (expressão relacionada à velocidade do som Mach 1= 1224 Km/h) supersônico na ponta da lâmina. Isto cria pequenas ondas de choque (ondas formadas pela grande velocidade de escoamento da massa de ar sobre superfícies aerodinâmicas) na superfície dessa lâmina, que causam resistência ao avanço e o ruído maiores. A fim de minimizar esses efeitos, as lâminas propfan compartilham das mesmas características do projeto que as superfícies de sustentação do avião supersônico
Características
 Em um turbofan, o ar passa por uma via de admissão antes de ser comprimido a uma pressão maior por um conjunto de ventoinhas que formam o compressor. Esse mesmo ar comprimido passa por uma câmara de combustão na qual é misturado com o combustível(geralmente querosene) e então detonado. Os gases de combustão passam então por uma turbina em que sua energia produzida é transmitida por um eixo para mover o compressor e assim por diante, como em uma reação em cadeia.
Apesar do processo de expansão do ar na turbina reduzir a pressão e a temperatura dos gases, normalmente ainda há energia suficiente para gerar um jato de gases de alta velocidade, já que os gases se expandem à pressão atmosférica através do bocal de saída. Esse processo normalmente produz um impulso na direção oposta à do jato 
 Os turbofans modernos evoluíram do turbofan de eixo duplo, basicamente aumentando o tamanho relativo do compressor de baixa pressão até o ponto no qual uma parte (se não a maior parte) do ar em alta velocidade passa pelo motor contornando o fluxo principal, passando ao redor da câmara de combustão. Esse ar pode tanto expandir-se através de um bocal independente quanto ser misturado aos gases quentes que saem da turbina de baixa pressão, antes de se expandir através de um bocal comum. Apesar de gerarem um jato mais lento, os turbofans civis modernos são mais silenciosos que seus turbofans equivalentes.
Anexos 
Figura 1 – eolítica Figura 2 - von Ohain 
Figura 3 – Turbo jato Figura 4 -tubofan
Figura 5 Motor Ramjet (Estato jato) Figura 6 (Motor Pulso Jato
Conclusão 
 O projeto do carro com propulsão a jato de ar vem com intuito de desenvolver o conhecimento do aluno do curso de engenharia colocando em Atividade Prática Supervisionada (APS), conhecimento já adquirido em salas de aulas e laboratórios Propulsão é o processo de alterar o estado de movimento ou de repouso de um corpo em relação a um dado sistema de referência. 
 Este processo pode ser realizado por vários meios, usando-se fontes de energia diversas, por exemplo, a energia das ligações químicas moleculares, a energia elétrica armazenada em baterias ou paneis solares assim a propulsão a jato depende de motores que compõe a decolagem de naves aérea, ou seja , é uma ação de força impulsora por um motor através de um jato intenso de algum fluido sendo vapor , água ou gás gerando um grande impulso ,essa reação e nomeada pela terceira lei de Newton (ação e reação ) que diz que dois corpos distintos ocasiona um interação
Referencias Bibliográficas
proporção a jato ,site de curiosidade de 2013 > http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/propulsao-a-jato.html>acesso em 17 de Abril 2015
turbo jato, centenário de aviação de 2015 >http://www.ciaar.com.br/EM%20FOCO/2006/av-1/motores.html> acesso em 17 de Abril de 2015
Propulsão (tipos de Propulsores)
http://www.lcp.inpe.br/Plone/LCP/linhas-de-pesquisa/propulsao-1>acesso em 17 de Abril 2015