O Turbojato ou Turboreator (na grafia de Portugal respectivamente Turbojacto e Turboreactor) é o tipo mais simples e mais antigo de motor a jato para fins gerais. Dois engenheiros diferentes, Frank Whittle no Reino Unido e Hans von Ohain na Alemanha, desenvolveram independentemente o conceito durante o final da década de 1930.
Em 27 de Agosto de 1939 o Heinkel He 178 tornou-se o primeiro avião do mundo a voar sob a propulsão do turbojato, transformando-se assim no primeiro avião a jato funcional. Primeiro avião operacional a turbojato, o Messerschmitt Me 262 e o Gloster Meteor entraram em serviço no final da Segunda Guerra Mundial em 1944.
Um motor turbojato é usado essencialmente na propulsão de aeronaves. O ar é introduzido no compressor giratório através da entrada e comprimido a uma pressão superior antes de entrar na câmara de combustão. O combustível é misturado com o ar comprimido e inflamado por uma faísca. Este processo de combustão aumenta significativamente a temperatura do gás. Os produtos quentes da combustão que saem do combustor expandem-se através da turbina, onde a potência é extraída para dirigir o compressor. Embora este processo de expansão reduza a temperatura e a pressão do gás da saída da turbina, ambos os parâmetros estão geralmente ainda bem acima das condições ambiente. O fluxo de gás saído da turbina expande-se até à pressão ambiental através do bocal de propulsão, produzindo um jato de alta velocidade à saída do motor. Se o momentum do fluxo da saída exceder o momentum do fluxo de entrada, o impulso é positivo, assim, há uma impulsão líquida para avante sobre a fuselagem.
Os motores de jato de primeira geração eram turbojatos puros com um compressor axial ou um centrífugo. Os motores de jato modernos são principalmente turbofans, onde uma proporção do ar entrado no motor contorna o combustor. Esta proporção depende da relação de desvio do motor.
Tipos de Turbinas Aeronáuticas
As turbinas costumam ser classificadas em 4 tipos distintos:
Turbohélice: tem todas as partes citadas menos o bocal. Neste caso a turbina não tem a finalidade apenas de gerar potência para mover o compressor, mas também, de fornecer a potência para o propulsor (ou hélices).
Turbojatos: tem a configuração básica descrita acima. Atualmente seu uso
Heinkel He 178 ( 1939 )
o primeiro avião a voar exclusivamente com propulsão a jato
está sendo reduzido em favor do turbofan, mais eficiente e silencioso. Nas versões militares é comum serem encontrados modelos com pós-queimadores. O objetivo do pós queimador é aumentar a potência da turbina em certas situações mais críticas. O princípio consiste em injetar e queimar uma quantidade adicional de combustível no duto de descarga, após a turbina. Isto é possível, pois ainda há uma grande quantidade de oxigênio nestes gases de escape. A grande vantagem é se aproveitar parte da energia térmica de saída dos gases para vaporizar e fazer a ignição do combustível extra. Quando o combustível é queimado há um aumento ainda maior da temperatura dos gases e com isso ocorre sua expansão. Uma vez que a área da seção de saída não aumenta, para que este volume maior de gases escape precisa acelerar para uma velocidade maior. Com isto gera-se um empuxo extra. Contudo os pós-queimadores tem pouca eficiência e aumentam muito o consumo de combustível. Só é usado para fornecer uma potência extra, que por via normal, só seria obtida com o uso de uma turbina maior. Por esta razão seu acionamento só se justifica em situações especiais como decolagens em pistas curtas e manobras de combate.
Turbofans (ao pé da letra: ventilador turbo): tem a mesma configuração do turbojato, mas com a adição de um ventilador de grande diâmetro que fica na entrada da turbina. Parte do fluxo de ar impelido por ele vai para o compressor e parte passa por fora da carcaça da turbina. Suas vantagens são: melhoria do resfriamento, aumento da eficiência e redução de ruído. Este último fator é uma das razões por que os novos turbofans são muito mais silenciosos que os antigos turbojatos. O ar que passa por fora, ao se misturar com o ar da saída da turbina suprime parte do ruído. Também podem ser usados em aviões militares sub-sônicos.
Propfans (sem tradução):
Turbina
Permite-se aos gases quentes que saem do combustor que se expandam através da turbina. No primeiro estágio a turbina sobretudo uma turbina de impulso (semelhante uma roda de Pelton) e com o impacto do fluxo de gás quente. Os estágios posteriores são os dutos convergentes que aceleram o gás para trás e ganham a energia desse processo. A pressão cai e a energia é transferida para o eixo. A energia rotacional da turbina é usada primariamente para dirigir o compressor. Alguma potência do eixo é extraída para dirigir acessórios, tais como o combustível, o óleo, e as bombas hidráulicas. Por causa da sua significativamente mais alta temperatura de entrada, a relação da pressão da turbina é muito mais baixa do que aquela do compressor. Num turbojato quase dois em terços de toda a potência gerada ao queimar o combustível é usada pelo compressor para comprimir o ar para o motor.
[editar]Bocal
Após a turbina, os gases são permitidos expandir através do bocal de exaustão à pressão atmosférica, produzindo um jato de velocidade elevada no exaustor. Num bocal convergente, o ducto estreita-se progressivamente numa garganta. A relação da pressão do bocal num turbojato é geralmente alta o suficiente para que os gases de expansão alcancem Mach 1.0 e bloqueiem a garganta. Normalmente, o fluxo irá tornar-se supersónico no escape da exaustão fora do motor.
Se, entretanto, um bocal de Laval convergente-divergente é adaptado, a secção divergente (aumentando a área do fluxo) permite que os gases alcancem a velocidade supersónica dentro do próprio bocal. Isto é ligeiramente mais eficiente na pressão do que usando um bocal convergente. Existe, entretanto, um aumento de peso e complexidade, dado que o bocal convergente-divergente deve ser inteiramente variável para lidar basicamente com estrangular do motor.
Potência
Abaixo apresenta-se uma equação aproximada para calcular a potência líquida de um turbojato:
onde:
taxa de fluxo de massa na entrada de ar
velocidade total do jato
Enquanto que o termo representa a potência bruta no bocal, o termo representa o arrastamento na entrada de ar.
A velocidade de jato excederá a velocidade de voo se existir uma potência líquida na direcção frontal da aeronave.
Via:wikipedia.
Por:Priscilla Campos
Em 27 de Agosto de 1939 o Heinkel He 178 tornou-se o primeiro avião do mundo a voar sob a propulsão do turbojato, transformando-se assim no primeiro avião a jato funcional. Primeiro avião operacional a turbojato, o Messerschmitt Me 262 e o Gloster Meteor entraram em serviço no final da Segunda Guerra Mundial em 1944.
Um motor turbojato é usado essencialmente na propulsão de aeronaves. O ar é introduzido no compressor giratório através da entrada e comprimido a uma pressão superior antes de entrar na câmara de combustão. O combustível é misturado com o ar comprimido e inflamado por uma faísca. Este processo de combustão aumenta significativamente a temperatura do gás. Os produtos quentes da combustão que saem do combustor expandem-se através da turbina, onde a potência é extraída para dirigir o compressor. Embora este processo de expansão reduza a temperatura e a pressão do gás da saída da turbina, ambos os parâmetros estão geralmente ainda bem acima das condições ambiente. O fluxo de gás saído da turbina expande-se até à pressão ambiental através do bocal de propulsão, produzindo um jato de alta velocidade à saída do motor. Se o momentum do fluxo da saída exceder o momentum do fluxo de entrada, o impulso é positivo, assim, há uma impulsão líquida para avante sobre a fuselagem.
Os motores de jato de primeira geração eram turbojatos puros com um compressor axial ou um centrífugo. Os motores de jato modernos são principalmente turbofans, onde uma proporção do ar entrado no motor contorna o combustor. Esta proporção depende da relação de desvio do motor.
Tipos de Turbinas Aeronáuticas
As turbinas costumam ser classificadas em 4 tipos distintos:
Turbohélice: tem todas as partes citadas menos o bocal. Neste caso a turbina não tem a finalidade apenas de gerar potência para mover o compressor, mas também, de fornecer a potência para o propulsor (ou hélices).
Turbojatos: tem a configuração básica descrita acima. Atualmente seu uso
Heinkel He 178 ( 1939 )
o primeiro avião a voar exclusivamente com propulsão a jato
está sendo reduzido em favor do turbofan, mais eficiente e silencioso. Nas versões militares é comum serem encontrados modelos com pós-queimadores. O objetivo do pós queimador é aumentar a potência da turbina em certas situações mais críticas. O princípio consiste em injetar e queimar uma quantidade adicional de combustível no duto de descarga, após a turbina. Isto é possível, pois ainda há uma grande quantidade de oxigênio nestes gases de escape. A grande vantagem é se aproveitar parte da energia térmica de saída dos gases para vaporizar e fazer a ignição do combustível extra. Quando o combustível é queimado há um aumento ainda maior da temperatura dos gases e com isso ocorre sua expansão. Uma vez que a área da seção de saída não aumenta, para que este volume maior de gases escape precisa acelerar para uma velocidade maior. Com isto gera-se um empuxo extra. Contudo os pós-queimadores tem pouca eficiência e aumentam muito o consumo de combustível. Só é usado para fornecer uma potência extra, que por via normal, só seria obtida com o uso de uma turbina maior. Por esta razão seu acionamento só se justifica em situações especiais como decolagens em pistas curtas e manobras de combate.
Turbofans (ao pé da letra: ventilador turbo): tem a mesma configuração do turbojato, mas com a adição de um ventilador de grande diâmetro que fica na entrada da turbina. Parte do fluxo de ar impelido por ele vai para o compressor e parte passa por fora da carcaça da turbina. Suas vantagens são: melhoria do resfriamento, aumento da eficiência e redução de ruído. Este último fator é uma das razões por que os novos turbofans são muito mais silenciosos que os antigos turbojatos. O ar que passa por fora, ao se misturar com o ar da saída da turbina suprime parte do ruído. Também podem ser usados em aviões militares sub-sônicos.
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Propfans (sem tradução):Turbina
Permite-se aos gases quentes que saem do combustor que se expandam através da turbina. No primeiro estágio a turbina sobretudo uma turbina de impulso (semelhante uma roda de Pelton) e com o impacto do fluxo de gás quente. Os estágios posteriores são os dutos convergentes que aceleram o gás para trás e ganham a energia desse processo. A pressão cai e a energia é transferida para o eixo. A energia rotacional da turbina é usada primariamente para dirigir o compressor. Alguma potência do eixo é extraída para dirigir acessórios, tais como o combustível, o óleo, e as bombas hidráulicas. Por causa da sua significativamente mais alta temperatura de entrada, a relação da pressão da turbina é muito mais baixa do que aquela do compressor. Num turbojato quase dois em terços de toda a potência gerada ao queimar o combustível é usada pelo compressor para comprimir o ar para o motor.
[editar]Bocal
Após a turbina, os gases são permitidos expandir através do bocal de exaustão à pressão atmosférica, produzindo um jato de velocidade elevada no exaustor. Num bocal convergente, o ducto estreita-se progressivamente numa garganta. A relação da pressão do bocal num turbojato é geralmente alta o suficiente para que os gases de expansão alcancem Mach 1.0 e bloqueiem a garganta. Normalmente, o fluxo irá tornar-se supersónico no escape da exaustão fora do motor.
Se, entretanto, um bocal de Laval convergente-divergente é adaptado, a secção divergente (aumentando a área do fluxo) permite que os gases alcancem a velocidade supersónica dentro do próprio bocal. Isto é ligeiramente mais eficiente na pressão do que usando um bocal convergente. Existe, entretanto, um aumento de peso e complexidade, dado que o bocal convergente-divergente deve ser inteiramente variável para lidar basicamente com estrangular do motor.
Potência
Abaixo apresenta-se uma equação aproximada para calcular a potência líquida de um turbojato:
onde:
taxa de fluxo de massa na entrada de arvelocidade total do jato
A velocidade de jato excederá a velocidade de voo se existir uma potência líquida na direcção frontal da aeronave.
Via:wikipedia.
Por:Priscilla Campos
