AERONAVES E MOTORES -> Capítulo IX - Performance do Motor

CAPÍTULO IX

PERFORMANCE
DO 
MOTOR

CONCEITO - Performance é o desempenho do motor, avaliado principalmente pela potência que ele desenvolve em diversas situações.


TORQUE E POTÊNCIA

• Torque - É a capacidade de uma força produzir uma rotação. Na figura abaixo, o parafuso recebe um torque, que será tanto maior quanto maior a força aplicada ou maior o comprimento da chave utilizada. No motor do avião, o torque indica o esforço rotacional do eixo sobre a hélice.

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• Potência - É o trabalho que o motor executa por unidade de tempo. A potência é geralmente medida em HP (Horse Power), que corresponde à capacidade de um cavalo robusto, de erguer um peso de 76 kgf à altura de 1 metro em 1 segundo. Outra unidade é o CV (cavalo vapor), que se obtém reduzindo o peso para 75 kgf. No motor, a potência é igual ao torque multiplicado pela velocidade de rotação.

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Os fatores mais importantes na determinação da potência de um motor são a cilindrada, a eficiência ou rendimento e a velocidade de rotação.


CILINDRADA

A cilindrada é o volume deslocado pelo pistão durante o seu curso, ou seja, o volume compreendido entre os pontos mortos. Nos motores multicilíndricos, é o volume deslocado por todos os pistões desse motor. Exemplo, se um motor de 4 cilindros tem uma cilindrada de 1600 cm³, o volume deslocado em cada cilindro é de 400 cm³. É importante não confundir cilindrada com volume do cilindro.

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EFICIÊNCIA OU RENDIMENTO

Indica a parcela da energia calorífica do combustível aproveitada pelo motor para produzir energia mecânica. Nos motores reais, varia de 25% a 30%. A eficiência depende de:

• Melhor construção do motor;
• Elevada taxa de compressão;

Taxa ou Razão de Compressão é o quociente entre o volume d cilindro e o volume da câmara de combustão, conforme figura abaixo:

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Para aumentar a eficiência do motor, seria ideal se pudéssemos adotar taxas de compressão muito elevadas. Na prática, porém, não é possível adotar taxas muito superiores a 8:1, devido ao fenômeno da detonação ou batida de pinos, que será estudado posteriormente.

LIMITAÇÕES DE ROTAÇÃO DA HÉLICE

Por razões aerodinâmicas, a eficiência da hélice cai acentuadamente quando suas pontas atingem velocidades próximas à do som. Para evitar esse inconveniente, os motores aeronáuticos são geralmente de baixa rotação e torque elevado (isso se consegue através de grandes cilindradas).

Existem, porém, motores aeronáuticos de alta rotação, que acionam as hélices através de engrenagens de redução.

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POTÊNCIA TEÓRICA

É a potência liberada pela queima do combustível, e representa a totalidade da energia contida no combustível. A potência teórica é determinada através do instrumento de laboratório denominado calorímetro.

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POTÊNCIA INDICADA

É a potência desenvolvida pelos gases queimados sobre o pistão. Ela é calculada através de aparelhos chamados indicadores, medindo diretamente as pressões dentro do cilindro.

A limitação da taxa de compressão reduz, por si só, a potência indicada para menor de 60% da potência teórica (a justificativa desse fato baseia-se na Termodinâmica e foge às finalidades deste estudo).


POTÊNCIA EFETIVA

É a potência que o motor fornece no eixo da hélice. Ela é igual à potência indicada deduzida das perdas por atrito nas peças internas do motor. A potência efetiva é geralmente medida em aparelhos chamados dinamômetros mas, no caso dos motores aeronáuticos, usam-se com frequência os molinetes, que são hélices especiais calibradas. 

A potência efetiva é também chamada potência de freio, por que os dinamômetros e molinetes funcionam como freios que simulam a carga imposta pela hélice sobre o motor.

NOTA: A potência efetiva não é fixa. Ela varia desde a de marcha lenta até a potência máxima.


POTÊNCIA EFETIVA

É a potência efetiva máxima que o motor é capaz de fornecer. Geralmente supera a potência de projeto do motor, mas pode ser usada por curto tempo, como na decolagem ou em caso de emergência.

POTÊNCIA NOMINAL

É a potência efetiva máxima para a qual o motor foi projetado e construído. Pode ser usada por tempo indeterminado.

"Quando falamos, por exemplo, em motor de 140 HP, estamos nos referindo à potência nominal. Ela é também denominada potência máxima contínua e faz parte de especificações do motor."

POTÊNCIA DE ATRITO

É a potência perdida por atrito nas partes internas do motor. Ela varia conforme a rotação e pode ser determinada pelo dinamômetro, girando o motor (sem alimentação e ignição) por meios externos.


POTÊNCIA ÚTIL

Também chamada de potência tratora ou potência de tração, é a potência desenvolvida pelo grupo moto-propulsor sobre o avião. nos aviões a hélice, a potência útil é igual à potência efetiva multiplicada pela eficiência da héliceExemplo: Se o motor desenvolve 12 HP no eixo e o rendimento da hélice é de 90%, a potência útil será igual a 120 HP x 0,90 = 108 HP.

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ABREVIATURA INGLESAS

É útil conhecer as seguintes abreviaturas em inglês, pois são muito usadas em publicações aeronáuticas.

1. IHP (Indicated Horse Power) ..... Potência Indicada;
2. BHP (Brake Horse Power).......... Potência Efetiva; 
3. FHP (Friction Horse Power)....... Potência de Atrito;
4. THP (Thrust Horse Power)........ Potência Útil;

ORDEM SEQUÊNCIA DE GRANDEZA

Na ordem decrescente, temos:

1. Potência Teórica;
2. Potência Indicada;
3. Potência Efetiva;
4. Potência Útil;
5. Potência de Atrito;

Além das potências acima, temos as seguintes, de interesse no estudo da performance do avião:

• Potência Necessária - É a potência que o avião necessita para manter o voo nivelado numa dada velocidade.
• Potência Disponível - É a potência útil máxima que o grupo moto-Propulsor pode fornecer ao avião. Num voo de cruzeiro, usa-se apenas uma parte da potência disponível, para economizar combustível. Exemplo: Potência de cruzeiro igual a 75% da potência disponível.