AERODINÂMICA E TEORIA DE VOO -> Capítulo VIII - Grupos Moto-Propulsores

CAPÍTULO 8 

GRUPOS 
MOTO-PROPULSORES

O Grupo moto-propulsor de um avião é o conjunto dos componentes que fornece a tração necessária ao voo.

Os tipos mais usados de grupos moto-propulsores são:

• Turbojato;
• Turbo-fan;
• Turboélice;
• Moto a Pistão e Hélice;

As seguintes definições de potência são necessárias no estudo dos grupos moto-propulsores:

1. Potência efetiva - é a potência medida no eixo da hélice.
2. Potência nominal - é a potência efetiva máxima para a qual  mtor foi projetado.
3. Potência útil - é a potência de tração desenvolvida pela hélice sobre o avião. Isso significa que a hélice converte a potência efetiva em potência de tração. A potência útil é as vezes chamada potência disponível, embora este termo indique, a rigor, a potência útil máxima.

NOTA:

Neste curso estudaremos principalmente os aspectos aerodinâmicos do funcionamento das hélices. os aspectos construtivos são estudados no curso de Conhecimento Técnicos.

Nos Aviões de pequeno porte, o grupo moto-propulsor é geralmente constituído por um motor a pistão e uma hélice. 

As hélices podem ser feitas de diversos materiais. Para os motores de baixa potência podem ser de madeira.

Entretanto, a maioria dos aviões modernos usam hélices de metal, principalmente ligas de alumínio ou aço.

A hélice é um aerofólio rotativo que produz uma força de tração sobre o avião.

A figura abaixo mostra uma hélice (cortada, para maior clareza), girando em um avião parado.

A seção cortada está movimentando-se para baixo.

A torção das pás faz com que o perfil forma um ângulo (alfa) com a direção do vento relativo.

Podemos notar que o aerofólio da hélice funciona exatamente como a asa de um avião, criando uma força de sustentação (ou melhor, tração) dirigida para a frente do avião.

PASSO (Rotação)

Como a hélice possui pás torcidas, ela deveria funcionar como se fosse um parafuso, avançando uma determinada distância a cada rotação completa,

Essa distância chama-se passo teórico. Entretanto, como o ar é fluido, a distância que a hélice realmente avança é menor, e recebe o nome de passo efetivo ou avanço.

A distância que a hélice deixou de percorrer é o recuo, que é igual à diferença entre o passo teórico e o passo efetivo da hélice.

Sabemos que as pás da hélice são torcidas, porém, qual será o melhor ângulo de torção? Ele depende da velocidade do avião e da rotação do motor.

Como a hélice gira e ao mesmo tempo avança para frente, o vento relativo que incide sobre a pá é inclinado, conforme mostra a figura abaixo.

A pá deve ter uma inclinação um pouco maior, de modo a formar um ângulo de ataque "alfa" com o vento relativo.

Esse ângulo é determinado pelo fabricante, de modo a obter o máximo de rendimento da hélice.

Se a velocidade do avião aumentar, o vento relativo que atinge a pá ficará mais inclinado, conforme mostra a figura abaixo.

Para que seja mantido no mesmo ângulo de ataque "alfa" ideal para a hélice, é preciso que suas pás sejam mais torcidas.

Do que acabamos de ver, podemos concluir imediatamente que não existe um passo ou torção da pá que sirva bem para todas as condições de voo.

Uma hélice com pequena torção seria boa para decolagens e subidas, mas ineficiente para vôos de cruzeiro em alta velocidade. Uma hélice muito torcida funcionaria bem em voo de cruzeiro, mas teria muita dificuldade para fazer o avião decolar e subir.

HÉLICE DE PASSO FIXO

É aquela que foi fabricada com um determinado passo, o qual não pode ser modificado.

Essa hélice só funciona bem numa determinada RPM(*) e velocidade de voo para quais foi construída.

HÉLICE DE PASSO AJUSTÁVEL

É aquela cujo passo pode ser modificado no solo, com uso de ferramentas apropriadas.

Essas hélices só funciona bem na RPM e velocidade de voo para as quais foi ajustada.

HÉLICE DE PASSO CONTROLÁVEL (VARIÁVEL)

É aquela cujo passo pode ser modificado durante o voo. Essa funciona bem em qualquer condição de voo. 

O passo pode ser modificado durante o voo através de :

• Comando Manual - o piloto é o responsável pelo controle correto do passo.

• Contrapesos - o passo é automaticamente ajustado por contrapesos que funcionam por ação centrífuga.

• Governador - o passo controlado automaticamente por um sistema elétrico ou hidráulico denominado governador.

As hélices de passo controlado por contrapesos ou governador são chamadas hélices de RPM constante ou hélices de velocidade constante(**).

(*) - RPM significa "Rotação por Minuto" e indica a velocidade de rotação do motor.

(**) - Isso significa que a velocidade de rotação do motor permanece fixa durante todo o voo e somente o passo ajustado é ajustado de acordo com a necessidade.