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BÁSICO
Aerodinâmica
Aerodinos (avião e helicóptero) são aeronaves mais pesadas que o
ar.
Aerostatos (dirigível e balão) são aeronaves mais leves que o ar.
Quanto maior a altitude de uma aeronave em relação ao nível do
mar menor será a pressão.
Uma aeronave em vôo está sob ação de quatro forças:
Gravidade e peso > Puxam a aeronave para baixo ().
Sustentação >Empurra a aeronave p/ cima ().
Empuxo > Move a aeronave para frente ().
Arrasto > Exerce a função de freio ().
A corda de um aerofólio é uma linha reta que liga o bordo de
ataque ao bordo de fuga.
Ângulo de incidência é um ângulo formado a corda e o eixo
longitudinal.
Ângulo de ataque é um ângulo formado entre a corda e a
direção do vento relativo. Quanto maior o ângulo de ataque maior
é a sustentação.
Vento relativo é gerado pelo o movimento de uma aeronave.
A principal função da asa de um avião é produzir força de
sustentação. Quanto maior a velocidade maior é a sustentação.
Quanto maior a diferença de pressão entre o extradorso e
intradorso maior é a sustentação.
Enflexamento de uma asa é o ângulo formado por uma linha
reta que passa do bordo de ataque e o eixo transversal.
O controle de uma aeronave é dividido em três grupos:
Grupo primário: Aileron, profundor e leme de direção.
Grupo secundário: Compensadores
Grupo auxiliar: São divididos em dois grupos:
Para diminuir a sustentação: spoilers, os freios aerodinâmicos.
Para aumentar a sustentação: Flapes, slats (aerofólio auxiliar
móvel) e slots (fenda na asa).
Grupo primário
O aileron está localizado no bordo de fuga da asa, próximo à
ponta. São comandados por um manche (para direita e para
esquerda). Sua função é gerar inclinação lateral (para direita e
para esquerda).
Os profundores estão localizados no bordo de fuga dos
estabilizadores horizontais (empenagem). São comandados por
um manche (para frente e para trás).Sua função é levantar ou
abaixar o nariz da aeronave.
O leme de direção está localizado no bordo de fuga do
estabilizador vertical (empenagem). São comandados por pedais
e têm como função de girar a aeronave para esquerda ou para
direita.
É chamado de empenagem o conjunto de estabilizadores
(horizontal e vertical) de comando da cauda da aeronave.
Grupo secundário
Os compensadores são pequenos aerofólios que se encontram
encaixados no bordo de fuga das superfícies primárias. A
principal função é de tirar tendências indesejáveis do vôo. São
controlados por manivela ou controle elétrico da cabine.
Grupo Auxiliar
O flape é um hipersustentador com características de um freio
aerodinâmico. Está localizado no bordo de fuga da asa e sua
utilização permite reduzir as distâncias de pouso e decolagem.
Os spoilers são freios aerodinâmicos que estão localizados no
extradorso da asa.
Ferramentas manuais e de medição
Ferramentas de uso geral
Martelo e macetes > São pesados somente pela cabeça, sem o
cabo em onças. Martelos são classificados como: pena (cruzada e
reta), bola, faces macias (Borracha, madeira, latão chumbo,
plástico e couro) e os macetes pelo material: couro cru, madeira,
borracha e plástico. Sempre verificar se a cabeça está firme e a
face do martelo ou macete está plana e sem dentes para que o
trabalho não seja danificado. A forma correta de se bater com o
martelo ou macete e tendo o antebraço como a extensão do cabo.
Chaves de fenda > A chave de fenda pode ser classificada pelo
seu formato, tipo e comprimento da haste. Elas são feitas apenas
para uma finalidade, apertar e afrouxar parafusos. Chaves de fenda
são classificadas como: comum (a ponta é maior do que a haste),
fina (a ponta têm o mesmo tamanho da haste), Chave Phillips
(quase sem ponta), Reed & price (mais pontiaguda), catraca ou
espiral (gira o parafuso quando a chave é empurrada para baixo e
depois para cima) e em Z (as pontas são dobradas em 90º, sendo
utilizadas em áreas onde há pouco espaço). Todas essas devem
preencher 75% da fenda do parafuso para evitar danificar a fenda,
o parafuso ou mesmo a estrutura. Os dois tipos mais comuns com
encaixe na cabeça são: o Phillips e Reed & Price. Nunca usar a
chave de fenda como alavanca ou chave de corte, Não usar a chave
para testar circuito e nunca segurar a peça na mão sempre presa na
morsa.
Alicates >São medidos pelo comprimento total com o cabo,
usualmente entre 5 e 12 polegadas. São classificados como: Alicate
de Bico redondo (90º e longo), alicate universal, alicate de pressão,
bico de papagaio (tem outros nomes como: cinco posições, gasista
e bomba d’agua) e Alicate de corte ou diagonal. Nunca usar
alicates para apertar ou afrouxar parafusos e porcas. Os alicates
mais utilizados para reparos na aviação são: Diagonal, Ajustável,
de ponta e bico de pato.
Punções >São usados para marcar centros de furação, desenhos
em círculos, iniciar pontos de furação, furos em chapas de metal,
transferir localização de furos em gabaritos e para remover rebites,
pinos e parafusos. São classificados como: Vazador, Punção de
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alinhamento, centro (útil para inicio de furos, ângulo de 60º), Ponta
ou de bico (transferir medidas para metal ou chapa), extrator ou
cone (saca pino / cônico > são utilizados para retirar pinos) e
paralelo.
Chaves > Um dos materiais amplamente utilizados para a
fabricação das chaves é o aço cromo-vanádio. As chaves são
medidas em 1 mm em 1 mm (Milímetro) ou em 1/16 em 1/16
(polegada). Segue abaixo a escala de polegada:
0 1/16 1/8 3/16 ¼ 5/16 3/8 7/16 ½ 9/16 5/8 11/16 ¾ 13/16 7/8 15/16 1
São classificadas como: Chave de boca fixa (maior velocidade,
menos torque> variação de 60º em 60º), Chave estria, estrela ou
colar (melhor torque, menor velocidade > variação de 15º em 15º)
e Chave combinada (contém boca e estria na mesma ferramenta).
Chave soquete e seus acessórios >Catraca, manivela (arco de
velocidade), cabo T (Braço de força), Cabo de força (punho
articulável), chave em L, Junta universal, extensão de 2” , 5” e
de 10” e soquete (estriada ou sextavada).Todos essas ferramentas
geralmente vem com encaixes de ¼, 3/8 e ½.
Chaves especiais >Chave de gancho, torquímetro (rígida ou
relógio, catraca ou estalo e barra flexível) e Chave Hexagonal
(Hallen).
Ferramentas para cortar metal
Tesouras manuais > Corte reto, bico de falcão, curva, tesoura de
aviação (existem dois tipos: cortam da direita para esquerda e da
esquerda para direita) são as mais utilizadas na aviação.
Arco de serra > O arco de serra comum tem uma lâmina, um arco
e um punho. Existem dois tipos: cabo tipo reto e cabo tipo pistola,
também pode ser rígido ou ajustável. Passo da lamina da serra é
medido em dentes por polegada: 14(para máquinas-ferramentas),
18(para cortar alumínio, bronze, ferro fundido, etc.), 24
(tubulações finas) e 32 (materiais mais duros como aço). Algumas
dicas sobre o arco de serra: apontar a serra com os dentes
apontados para frente, tencionar a lâmina para não desalinhar e
após o termino do serviço aliviar a tensão, prender a peça em uma
morsa ou torno e fazer o início do corte com uma lima.
Talhadeira >São classificadas pelo tamanho da ponta (largura da
parte cortante), Geralmente o comprimento é de 5” à 8”e ângulo de
corte 60º à 70º.São divididas em Chata, bedame, simples, bedame
dupla ponta de diamante e nariz redondo.
Limas >O comprimento se dá da raiz até a ponta, excluindo a
espiga. Tipo de corte: simples> ângulo de 65º à 85º, + Acabamento
e Duplo> 40º à 45º, + desgaste. A espessura dos dentes é
classificada em seis tipos: Grosa, bastarda grosa, bastarda,
bastardinha, murça e murça fina. (se encontra em ordem da +
grossa até a + fina).A forma da seção é classificada como: Lima
chata, triangular, redonda,quadrada, meia cana.
As limas mais utilizadas são: as limas de mão> permitem limar
cantos, possuem corte duplo e são utilizadas em acabamento em
superfícies planas, limas chatas> cortam bem nas bordas e nos
lados, limas Mill> são utilizadas para acabamentos e para limar
metais macios, limas quadradas> usadas para limar ranhuras, limas
triangulares> limam ângulos internos, fios de rosca, limas meia-
cana> são usadas para locais impossíveis para outras limas, lima
para chumbo> utilizadas para metais moles, lima retangular
pontiaguda> utilizada em lugares estreitos aonde outras limas não
chegam, lima faca> usadas para ângulos agudos, grosa> usadas
para madeiras, limas vixen > Para acabamento em metais macios e
madeiras.
São métodos recomendados para a utilização da lima: limagem
reta, limagem por arrasto, quinas arredondadas e removendo
rebarbas e bordas rachadas.
Sobre cuidados com as limas, devemos escolher a lima adequada
para o material ou trabalho executado, manter as limas separadas
uma das outras para não danificarem, manter as limas limpas,
batendo com a ponta da lima no torno ou bancada e utilizar uma
escova de limpar limas ou escova de arame.
Máquinas de furar >Prende e giram as brocas, podendo fazer
furos de 1/4. São classificadas em quatro tipos: Máquina manual
pequena (também chamadas batedeiras de ovos), grandes,
maquinas elétricas e máquinas pneumáticas (mais utilizadas pois
não produzem centelhamento, evitando o risco de fogo ou
explosão).
Brocas > São ferramentas pontiagudas que executam furos em
materiais. São divididas em corpo, haste e ponta ou aresta cortante.
Feitas de uma barra cilíndrica de aço endurecido, elas possuem
estrias espirais (canais) em volta do corpo e uma parte cônica com
arestas cortantes no final das estrias. Há dois tipos de hastes: Haste
reta (mais usada em maquinas de furar manuais), Haste quadrada
ou pua (mais utilizadas em arcos de pua) e Haste cônica (mais
utilizadas em máquinas de coluna ou bancadas). O diâmetro da
broca pode ser classificado de três maneiras: por frações, letras
(mais exato) e números. Este fracionamento pode ser de 1/16, 1/32,
e 1/64. O ângulo da área cortante deverá ser de 59º (ângulo de
118º) a partir do eixo da broca, mas para materiais macios o ângulo
deve ser de 90º (mais eficiente).
Alargadores> São ferramentas usadas para alargar ou ajustar
orifícios. São de quatro tipos: Haste reta (São utilizadas
manualmente e possuem cortes cônicos ou retos), Haste cônica
(utilizadas nas máquinas, possuem corte cônico ou reto) e
Alargadores de expansão (mais utilizado) e ajustável.
Observações: Suas laminas são endurecidas por tratamento térmico
e se tornam quebradiças, sempre girar o alargador na direção do
corte, os alargadores helicoidais ou espirais possuem menor
tendência a vibrações e os alargadores trabalham em conjunto com
o desandador.
Escariadores >São utilizados para cortar uma depressão em forma
cônica para a montagem de parafusos e rebites. São classificados
em dois tipos: Padrão e Batente. O ângulo dos escariadores é de
100º. Sempre observar a profundidade, pois uma remoção
excessiva de material reduz a resistência.
Ferramentas de medição
Régua > Feitas de aço é de dois tipos: flexíveis ou rígidas. Sua
escala é de polegada (1/16 em 1/16) e Milímetro (1 mm em 1 mm).
Esquadro combinado >Possuem diversas ferramentas como
régua, esquadro, centralizador transferidor e nível de bolha.
Riscador >Utilizado para escrever ou marcar linhas nas
superfícies metálicas. Feitas de aço com quatro ou doze polegadas
de comprimento têm duas pontas finas, uma ponta Tem 90° para
atingir e marcar através dos furos.
Compassos >São usados para desenho em arcos, círculos,
transferir medidas de desenho para trabalho, para medição de
diâmetros internos e externos, comparação de medidas de uma
régua para o trabalho. São de três tipos: compassos para medidas
internas, externas e hermafroditas (executa as duas funções). O
compasso na aviação é utilizado para medir diâmetros e distâncias
ou comparar distâncias e medidas.
Paquímetro > Também chamado de Calibre Vernier, é um
instrumento para medidas de precisão, feita de aço inoxidável e
com escalas graduadas em milímetros ou frações de polegada. São
utilizados para verificação de medidas externas, internas, de
profundidade e de roscas. O paquímetro consiste de uma haste,
semelhante a uma régua, que contém a escala com um bico fixo
para as medidas externas; e uma orelha, também fixa, para as
medidas internas. Um cursor, que desliza ao longo da haste, possui
o bico e a orelha móveis para as medidas externas e internas, e uma
haste fina para as medidas de profundidade. Um botão impulsor
permite o comando do cursor, e um parafuso de trava impede o seu
deslocamento durante a leitura. Ainda no cursor encontramos a
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graduação Vernier, que para a escala em milímetros tem a medida
de nove milímetros divididos em dez partes iguais (cada parte
correspondendo a 9/10, ou seja, 0,9 milímetros); para a escala em
frações de polegada a graduação Vernier tem o comprimento de
7/16 de polegada, dividida em oito partes iguais (cada parte
corresponde a 1/128 da polegada).
Micrometro >Existe quatro tipos de micrômetros: para medidas
externas (mais utilizado pelo mecânico, para medir dimensões
externas de eixos, espessuras de chapas de metal, diâmetro de
brocas, etc.), para medidas internas, de profundidade e para roscas.
Os micrômetros são encontrados com graduações para polegadas
ou para milímetros. As partes fixas de um micrômetro são o arco, a
bainha e o encosto, e as partes móveis são o tambor e a haste.
Ferramentas para abrir roscas
Macho >Ferramenta utilizada para abrir rosca interna. Fabricado
em aço temperado é afiado para um determinado tipo de rosca. O
estojo possui três peças diferindo apenas da conicidade (cônico,
semi-cônico e paralelo), sendo que todos três tem a mesma rosca.
Cosinete >Ferramenta utilizada para abrir rosca externa. Fabricado
em aço temperado possui dois tipos: Ajustável, sólido ou comum.
Desandadores >Utilizado em conjunto com o macho e o cosinete.
Tubulações e conexões
As linhas de tubulação são feitas de metal (liga de alumínio,
aço e cobre) ou de tubos flexíveis (mangueiras). Tubulações
de metal são amplamente utilizadas nas aeronaves, para as
linhas de combustível, oxigênio, instrumentos, etc. e as
mangueiras são utilizadas em locais de maior vibração e ligas
de alumínio são resistentes à corrosão, possuindo peso baixo e
bastante maneabilidade. As ligas de alumínio e aço vêm
substituindo o cobre devido a grande fadiga e sensibilidade de
vibração que deixa o cobre endurecido e frágil, mas que pode
ser restaurado pelo processo de recozimento, aquecido ao
rubro e em seguida mergulhado em água fria. O riscador, a
lima e acido nítrico são materiais que conseguem identificar o
material que é utilizado na tubulação. Tubulações de metal são
medidas pelo diâmetro externo, sendo indicadas em 16 avos
de polegada. São mangueiras sintéticas: Buna N: resistente a
produtos a base de petróleo, não é utilizado em fluidos
hidráulicos (Skidrol). Neoprene: Possui melhor resistência
abrasiva, não é tão boa para derivados de petróleo como a
Buna N e não pode ser utilizada em fluidos hidráulicos
(Skidrol). Butyl: Feita a base de petróleo bruto é excelente
para Skidrol e não pode ser utilizada para derivados de
petróleo. Teflon: Opera em extensa gama de temperaturas, é
compatível com quase todos os tipo de substâncias e oferece
pouca resistência ao fluxo, materiais viscosos e pegajosos não
aderem ao teflon. As linhas de fluido são identificadas em
códigos de cores, palavras e símbolos geométricos. Ex:
Combustível (vermelha), Oxigênio (verde), Fluido Hidráulico
(azul e amarelo), proteçãode fogo (marrom), gás comprimido
(laranja), sistema de lubrificação (amarelo) Pneumático
(laranja e azul). São chamadas marcações adicionais funções
específicas do sistema, ex: dreno (drain), pressão (pressure),
etc. Conexões unem um pedaço de tubo ao outro ou a uma
unidade do sistema. São classificadas em Conexões
flangeadas, conexões sem flange, friso e braçadeira e
estampadas. As conexões flangeadas consistem em um tubo e
uma porca, sendo necessário o flangeamento do tubo antes da
instalação. Há três modelos: AC (Air Corps) AN (Army
Navy,que vem substituindo a AC) e MS (Military Standart). A
diferença entre elas são as golas (NA tem gola e rosca até o
final e a AC Não possuem esta gola. As conexões flangeadas
são feitas de liga de alumínio, aço e cobre. As conexões NA
de aço são da cor preta e as de alumínio são de cor azul. As
conexões sem flange consistem em um corpo, uma luva e uma
porca. As conexões flexíveis (friso e braçadeira ou estampada)
são utilizadas em sistema de baixa pressão, ex: tubulações de
óleo, ar refrigerante, etc. São processos de formação de
tubulações: corte, dobragem, flangeamento e frisamento. O
corte deve ser realizado com arco de serra (32 dentes por
polegada) ou por um cortador manual (usando uma lima para a
remoção das rebarbas do tubo). O tubo deve ser cortado 10 %
a mais do tubo que vai ser substituído, para evitar uma
variação a menos durante as dobras. Na dobragem de um
tubo,uma curva suave,sem achatamento são os principais
objetivos. Esta dobragem é feita com um dobrador manual que
dobra tubos de ½ até 1 1/2(para ter a dobragem perfeita é
necessário coincidir o zero do bloco radial com a marca da
barra corrediça.).As curvas devem ser vincadas ou achatadas.
A tolerância de uma mossa em um tubo é de 20% do seu
diâmetro externo(não pode haver mossas nas curvas do
tubo).Caso não haja dobradora manual existe outros métodos
para dobrar tubos, como encher de areia ou composição
metálica o tubo e amassando com a mão vagarosamente. Há
dois tipos de flangeamento: o simples e o duplo flange. A
ferramenta de flangeamento possui macho e fêmea para
produzir flanges de 35° a 37°. O flangeamento duplo só é
utilizado em tubos de diga de alumínio. O friso é uma pequena
elevação ao redor do tubo ou conexão. O friso é realizado com
a frisadora manual , com maquina frisadora de rolo e para
pequenos tubos é utilizado o método “grip dies”. Sobre
reparos de um tubo de metal,um arranhão ou corte com
menos de 10% podem ser reparados. Mossas podem ser
removidas com uma peça com a mesma medida do tubo
utilizando um cabo. Caso haja alguma Linha aberta sem
utilização, deve ser vedada com plugues de metal, madeira,
borracha, plástico ou tampões. Há dois tipos de suporte de
fixação: a protegida de borracha que é usada para fixar linhas
em áreas sujeitas a vibração e a braçadeira plana que é
utilizada para fixar linhas em áreas não sujeitas a vibração.
Combustível e sistema de combustível
Os combustíveis são divididos em três estados: físico, sólido e
gasoso. Combustíveis sólidos (madeira, carvão) são usados para
motores de combustão externa (motores a vapor). Combustíveis
gasosos (gás natural) não são muito utilizados em motores de avião
devido ao grande espaço ocupado. Combustíveis líquidos
(gasolina, querosene e álcool) são ideais para combustão interna.
São divididos em voláteis e não voláteis. Combustíveis não
voláteis são óleos pesados geralmente usados em motores a diesel.
Combustíveis voláteis chegar à câmara de combustão parcialmente
ou totalmente vaporizada. O combustível de aviação (gasolina ou
querosene) é formado de hidrocarbonos, que é um liquido,
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HAPPY2
Highlight
contendo energia química, que através da combustão transforma
energia térmica em mecânica pelo motor. Sobre a gasolina de
aviação a água é um tipo de impureza que é inevitável, já que
constantemente ela é exposta à umidade na atmosfera. Para
melhorar a performance do motor é adicionado chumbotetraetil
(TEL). O calço de vapor é causado pela vaporização da gasolina,
nas linhas de combustíveis resultando em um suprimento reduzido
de gasolina, podendo provocar até uma parada no motor. Para
verificar se a gasolina tem tendência de ter calço de vapor e
utilizado o teste de pressão de vapor, conhecido como “reid”. Com
a formação de gelo, fica impossível a utilização das manetes de
velocidade. São mais severas as formações de gelo nas faixas de
1Cº a -4Cº. A detonação é um fenômeno em que a 1ª porção da
carga queima de forma normal, porém a última porção queima
quase que instantaneamente, podendo haver dano estrutural à
cabeça do pistão devido à elevação da temperatura. A ignição de
superfície é causada por pontos quentes no motor e se o evento
ocorrer antes de uma ignição normal é chamada de pré-ignição.
Durante a pré-ignição o motor poderá continuar em operação
mesmo com o desligamento da ignição. O número de octanas,
determina o valor anti-detonante da mistura do combustível e a
qualidades anti-detonantes do combustível de aviação são
identificadas por graus,quanto maior o grau maior compressão o
combustível poderá suportar. Ex: 91/96-gasolina de cor amarela,
115/145 gasolina de cor roxa e 100/130- gasolina de cor azul,
lembrando que o 1º e para o grau de mistura pobre e a 2º e para o
grau de mistura rica. Existem três tipos de querosene para aviação:
JET-A (combustível desenvolvido como um querosene pesado)
JET-B (combustível composto de querosene e gasolina) e JET-A-1
(utilizado para operação em temperaturas extremamente baixas).
Combustíveis JET-A e JET-B são misturas pesadas com tendência
de absorver água. Os combustíveis de aviação são compostos de
hidrocarbonetos com um pouco mais de carbono e contendo mais
enxofre do que gasolina, não possuem cor definida, porém variam
de um liquido incolor a uma cor de palha, dependendo da idade ou
origem do petróleo cru. O combustível altamente volátil facilita a
partida em tempo frio e a baixa volatilidade reduz o calço de vapor
e diminui perdas por evaporação. A água, oxidação, ferrugem e
sujeira são os principais contaminantes que reduzem a qualidade
dos combustíveis. Ferrugem vermelha e uma contaminação não-
magnética, Ferrugem preta é contaminação magnética. Partículas
ou pó de cor dourada brilhante indicam contaminação por latão e
contaminação em forma de pó, pasta branca ou cinza é indício de
contaminação de compostos de alumínio ou magnésio. Os
sedimentos são classificados em: finos (abaixo de 10 mícrons) e
grosseiros (acima de 10 mícrons). Acima de 40 mícrons é
considerado como sedimentos Visíveis. Sedimentos podem ser
orgânicos ou inorgânicos. 95% dos sedimentos finos podem ser
retirados por meio de assentamento, filtragem e centrifugação. Para
a detecção de contaminação podem ser verificados visualmente,
através de pó químico cinza (de rosa passa para púrpura caso o
combustível tenha acima de 30 p.p.m) ou agulha hipodérmica (o
filtro passa de amarelo para azul caso o combustível tenha abaixo
de 30 p.p.m). A camurça e o material mais utilizado para filtrar
água dos bicos de abastecimento. Existem dois tipos de
abastecimento: por gravidade (aeronaves de pequeno porte, asa
alta) e por pressão (de médio ou grande porte são as mais
utilizadas). A finalidade do sistema de combustível é armazenar e
distribuir uma quantidade adequada de combustível, limpo e com
pressão correta, satisfazendo a demanda do motor. Os drenos de
combustível ficam situados na parte mais baixa do tanque. É
conhecida como “primer” a bomba que injeta combustível para a
partida no motor. São chamados de “tip tanques” os tanques
sobressalentes nas pontas da asa das aeronaves. Existem três tipos
de tanques de combustível: de metal, célula de borracha e célulaintegral de combustível (conhecida por “asa molhada”). Os
suspiros de tanque (vents) são projetados para diminuir a
possibilidade de seu bloqueio por sujeira ou formação de gelo. A
finalidade das paredes deflectoras nos tanques é para resistir às
flutuações do combustível, pelas mudanças de altitude. A função
das bombas auxiliares ou de recalque é de alimentar o combustível
sob pressão para a admissão da bomba acionada pelo motor e de
transferir combustível (ela é essencial para altitudes elevadas).A
bomba centrífuga de reforço não é considerada uma bomba de
deslocamento positivo (não é necessário válvula de alivio).As
bombas manuais são mais utilizadas em aviões leves e são do tipo
aleitas rotativas. A função da bomba principal do motor é fornecer
combustível adequado na pressão adequada durante o tempo de
operação do motor. Esta bomba é lubrificada pelo próprio
combustível e é acionado por pressão. Caso haja um fornecimento
acima do necessário de combustível haverá um modo de aliviar
este excesso através da válvula de alivio. Há quatro tipos de
indicadores de quantidade de combustível: Visor de vidro,
mecânico (estes dois tipos não podem ser lidos a distância),
elétrico e eletrônico (o dielétrico é o próprio combustível). O
transmissor dos medidores de fluxo mede o fluxo de combustível e
fica instalado na linha de entrada do combustível para o motor. O
indicador de fluxo é o instrumento que recebe os sinais dos
medidores de fluxo. O manômetro de pressão do combustível
indica a diferença de pressão de combustível na entrada do
carburador e a pressão de ar na entrada de ar do carburador. A
finalidade do sistema de alijamento é de reduzir rapidamente o
peso da aeronave para o peso máximo de vôo. Para efetuar uma
soldagem (reparo) no tanque, deve ser descarregado CO2 ou
nitrogênio seco no tanque vazio, aguardando um período mínimo
de 8 horas para soldagem. Os vazamentos são classificados como:
infiltração lenta, infiltração, infiltração pesada e vazamento corrido
(este último deixa a aeronave indisponível de imediato). O período
para classificar uma infiltração é de 30 minutos.
Princípios de inspeção
Inspeções obrigatórias
Também chamadas de inspeções periódicas, são procedimentos
executados em determinados intervalos de tempo ou de horas de
funcionamento, durante os quais seus itens podem operar
seguramente. Os requisitos e intervalos são determinados da
experiência técnica de manutenção e da comparação com
aeronaves similares. Estes requisitos e intervalos de inspeção são
máximos e nunca devem ser excedidos. As aeronaves podem ser
inspecionadas por horas de vôo ou por um sistema de calendário.
Em alguns casos se estabelece um número limitado de horas que a
aeronave pode voar dentro de um determinado período (intervalo
calendárico) para ser submetida à inspeção. Aeronaves operando
sob sistema de inspeção por horas voadas são inspecionadas
quando seu numero de horas é acumulado. Componentes com um
limite de horas estabelecido para funcionamento, são normalmente
substituídos durante a inspeção desprezando-se as horas para
atingir o limite.
Tempo de vôo de uma aeronave é o tempo contado a partir do
momento em que a mesma passa a mover-se por meios próprios,
até o momento em que estaciona no pouso seguinte (calço a calço).
Tempo de serviço de uma aeronave é o tempo contado a partir do
momento que a mesma deixa a superfície da Terra (decola) até o
momento do toque no próximo pouso.
Inspeções especiais
Durante o tempo de serviço de uma aeronave, podem ocorrer
ocasiões, que, por exemplo, em que são feitos pousos com
excessivo peso na parte do vôo é feito através de severa
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turbulência. Pousos bruscos (placado) onde ocorre vazamento de
combustível ao longo da parte rebitada na aeronave também
podem ocorrer por uma série de razões. Quando acontecem estas
situações, procedimentos especiais deverão ser executados para
determinar se ocorreu algum dano à estrutura da aeronave. Os
manuais de manutenção possuem todos os procedimentos de
inspeção em detalhes, para cada caso especial, procedimentos
especiais estes, que devem ser seguidos rigorosamente pelos
mecânicos. Inspeções podem ser realizadas através dos métodos:
Visuais, dimensionais e qualitativos.
Visual > Utiliza os instrumentos de medição, como lentes de
aumento, lupas ou mesmo a olho nu. É considerada como uma
inspeção não destrutiva.
Dimensional > Utiliza-se instrumentos de medição para
verificação de folgas, ajustes, desgastes, deformações em relação
às formas e dimensões tidas como padrão pelo fabricante.
Qualitativa> (física, química e manual) Utiliza-se processos para
detecção de rachaduras superficiais ou internas, fadigas ou falhas
de fabricação. É um tipo de inspeção não destrutivo, podendo ser
utilizados processos como: líquidos penetrantes, partículas
magnéticas, raio-x, ultra-som, Eddy Current.
Publicações
As publicações aeronáuticas são as partes de informação para
orientar os mecânicos na operação e manutenção das aeronaves.
Estas publicações incluem boletins de serviço dos fabricantes,
manuais e catálogos.
Boletins
Boletins de serviço são um dos vários tipos de publicações
editadas pelo fabricante de célula, motores e componentes. O
cumprimento de um boletim pode ser:
Mandatório> São aqueles cujos procedimentos são de
cumprimento obrigatório. Neste caso estabelece prazo para o
cumprimento se envolver a segurança de vôo.
Recomendado> São aqueles cujos procedimentos o fabricante
recomenda para melhor desempenho da aeronave ou equipamento.
Opcional >É aquele que cujo comprimento ou não, fica a critério
do operador,ou seja,substituição de um componente por um outro
mais moderno.
Manual de manutenção
Fornecido pelo fabricante, contém instruções completas de
manutenção de todos os sistemas e componentes instalados na
aeronave, são divididos em:
Manual de reparos estruturais> Este manual contém
informações e instruções específicas do fabricante para reparos de
estruturas primárias e secundárias. Incluem também técnicas de
substituição de rebites e reparos especiais.
Manual de inspeção geral “overhaul” do fabricante > Contém
breve informação descritiva e ilustrações detalhadas, passo a passo,
cobrindo o trabalho normalmente executado numa manutenção.
Catálogo de partes ilustradas (IPC)
Este catálogo apresenta figuras de estruturas e equipamentos em
seqüência de desmontagem. Incluem também, vistas explodidas ou
em corte de todas as partes e equipamentos fabricados pelo
fabricante da aeronave.
Inspeções diárias, pré-vôo, pós-vôo e pernoite.
A inspeção de pré-vôo é cumprida antes do primeiro vôo do dia e
consiste na preparação da aeronave para vôo, efetuando-se a
inspeção visual e as verificações operacionais de certos
componentes e sistemas para assegurar que não existem defeitos
ou regulagens que possam resultar em falhas que comprometam a
segurança do vôo. A inspeção pré-vôo é de inteira
responsabilidade do piloto e compreende:
Pré-Vôo a frio > Quando o piloto e o mecânico executam uma
vistoria, em torno da aeronave, com o intuito de verificar se algum
defeito que possa comprometer a segurança do vôo.
Pré-Vôo a quente > Quando o piloto ou o mecânico checa os
motores, inclusive a potência máxima.
Pós Vôo >É cumprida após cada vôo. Realizado exame de certos
componentes, sistemas para verificar se não existem defeitos que
podem prejudicar o vôo seguinte.
Pernoite > É cumprido após o ultimo vôo do dia e consiste da
inspeção de pós-vôo mais detalhada acrescida de alguns requisitos
de preparação da aeronave para o pernoite e para o vôo do dia
seguinte.
Itens de substituição por tempo
(TBO “Time Between Overhaul”)
Há itens instalados na aeronave cuja falha poderia comprometera
segurança de vôo, além dos limites razoáveis ou mesmo provocar
um cancelamento da missão. Esses componentes devem ser
substituídos no vencimento de um número especificado de horas
de vôo, horas de operação, etc. e também por tempo de vida
(TLV).
Itens de substituição quando necessário (O/C- “On Condition”)
Os componentes removidos quando necessário, são considerados
itens não controlados. O item é removido quando apresenta falha.
A eminência da falha pode ser detectada através dos três métodos
de inspeção (visual, dimensional e qualitativo).
O item controlado por TLV é que deve ser removido quando
atingido o tempo de vida útil conforme o fabricante (horas, ciclo de
data de instalação), independente de seu estado uma vez que sua
compatibilidade ou função não é mais garantida pelo fabricante, o
item retirado por TLV deve ser preferencialmente danificado antes
de ser enviado a sucata. Como exemplo de item de TLV podem ser
citados os filtros, componentes rotativos de motores à reação
(paletas de turbinas).
O item controlado por TBO é aquele cuja falha poderia
comprometer a segurança de vôo, além dos limites razoáveis ou do
alto custo que usado até falhar tornaria sua revisão geral muito
dispendiosa. Para evitar tais situações estes itens possuem seus
números de horas limites de uso ao termino das quais dever ser
enviados para uma revisão geral. Este intervalo de tempo entre
duas revisões gerais é chamado de TBO. Um item que tem seu
TBO controlado por horas de vôo possui o numero de horas totais
acumulativas chamada de Horas Totais ou TSN (time since new).
Este item possuirá também um controle de horas entre as revisões
gerais chamadas de horas parciais ou TSO (time since overhaul). O
TBO e o TLV de um item é definido pelo fabricante e só por ele
pode ser alterado.
Todo item removido recebe uma etiqueta que pode ter várias
cores. A cor da etiqueta vai identificar o estado do material,
obedecendo ao seguinte código estabelecido pela OACI:
Etiqueta Amarela > Item em bom estado e OK para uso.
Etiqueta Verde > Item precisando de reparo.
Etiqueta Vermelha > item condenado.
OBS > Todas as etiquetas devem constar o P/N, S/N, TSN, TSO e
o motivo da remoção; Deve constar a matricula da aeronave onde o
item foi removido. Um item novo recebido do fabricante virá
acompanhado de uma etiqueta branca.
P/N: para substituição de um item na aviação é necessário
conhecer o part number em alguns casos o serial number. O P/N de
um item é formado por um conjunto de letras e algarismos ou
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somente letras ou só algarismos que identificam peças iguais. Para
obter o P/N de um item deve ser consultado o manual apropriado
chamado de IPC.
O S/N de um item é formado por um conjunto de letras e
algarismos que identifica uma só peça, o serial number é obtido na
própria peça. Outro controle da aeronave que deve ser feito é de
seus ciclos. Ciclos são eventos a que aeronave ou seus
componentes são submetidos ou sofrem maiores esforços. O ciclo
engloba todas as fases de vôo (partida dos motores, táxi,
decolagem, subida, cruzeiro, descida, pouso reverso e corte dos
motores) como forma de publicação desse controle ficam
estabelecido, como critério geral que os ciclos de uma aeronave é
controlado pelo número de seus pousos. OBS > os ciclos dos
motores englobam a partida dos motores e o regime de potência
máxima a que foi submetido na decolagem (ciclo cheio).
Documentação da aeronave
A documentação da aeronave compreende o livro de bordo e todos
seus registros suplementares. No livro de bordo (log book), são
registrados todas as informações necessárias à operação da
aeronave. O controle da operação é feito em cada etapa de vôo,
através do preenchimento de fichas onde são lançados todos os
dados necessários contendo: Matrícula da aeronave, suas horas e
ciclos totais, horas disponíveis para a próxima revisão, horas
dos motores, nome dos tripulantes, quantidade de combustível,
panes ocorridas em vôo e tipo de óleo dos motores.
Inspeção IAM
É uma inspeção feita anualmente de manutenção. Mesmo que a
aeronave não voe, esta ficha deve ser preenchida e remetida para a
ANAC.
A.T.A 100
Esta especificação criou um padrão de apresentação de dados
técnicos para os fabricantes de acessórios e componentes que
identificassem seus respectivos produtos. A especificação ATA-
100 engloba: Generalidades (célula), Sistemas, Equipamentos e
Propulsão.
Introdução de inspeções não-destrutivas
Envolvem todos os métodos para medição e detecção de
propriedades, capacidade de desempenho dos materiais metálicos,
partes e peças de equipamento e estrutura, por meio cuja física, não
afetam o mesmo. Classificam-se em:
Visual > Testes não destrutivos pelo método visual constituem a
mais velha forma de inspeção. Defeitos que possam passar
despercebidos a olho nu podem ser ampliados até tornarem-se
visíveis com auxílio de Lupas, espelhos, microscópio, etc.
Eletro-magnético ou Eddy Current > Utiliza o principio da
corrente em redemoinho, chamado corrente parasita. Eddy
Current é usado na manutenção para inspecionar eixo do motor da
turbina a um jato, revestimento das asas e seus elementos, trem de
pouso, furos de fixadores e cavidade das velas de ignição quanto à
rachadura, superaquecimento e danos estruturais.
Ultra-som > O equipamento de detecção ultra-sônica localiza
defeitos em todos os tipos de materiais, sem provocar danos.
Minúsculas rachaduras, fendas e falhas são localizadas pela
inspeção ultra-sônica. Dois métodos básicos são aplicados na
inspeção ultra-sônica. O primeiro deles é o teste de inversão. Nesse
método de inspeção, a peça sob exame e a unidade de pesquisa
ficam totalmente submersas num líquido que pode ser água ou
qualquer outro fluido adequado. O segundo método é denominado
teste por contato, que é facilmente adaptado ao uso no hangar.
Raio-X > A radiação penetrante é projetada através da peça sob
inspeção, produzindo uma imagem invisível ou latente no filme.
Depois de revelado, o filme se torna uma radiografia ou figura
sombreada do objeto. Esse método de inspeção, numa unidade
portátil, fornece um processo rápido e seguro de testar a
integridade da estrutura do avião e dos motores.
Líquidos penetrantes > A inspeção de penetração é um exame
não destrutivo de defeitos abertos à superfície por peças fabricadas
de qualquer material não poroso. Ela é aplicada com sucesso em
metais como o alumínio, magnésio, latão, cobre, ferro fundido, aço
inoxidável e titânio. Este tipo de inspeção pode também ser
utilizado em cerâmica, plástico, borracha moldada e vidro. A
inspeção de penetração detectará defeitos, tais como rachaduras
superficiais ou porosidade. Estas falhas podem ser ocasionadas em
rachaduras por fadiga, contração, tratamento térmico,
esmerilhamento, fechamento a frio, costura, sobreposição por
forjadura e queimaduras. A inspeção de penetração também
detectará uma falta de coesão entre metais unidos.
Partículas magnéticas(magnaflux) > É um método de detectar
fraturas invisíveis, e outros defeitos em materiais ferromagnéticos,
tais como ferro e aço. Ele não é aplicável a materiais não
magnéticos (Paramagnéticos).No método magnaflux a peça é
magnetizada eletricamente, através dos pólos magnéticos opostos.
Manuseio de solo, segurança e equipamentos de apoio
Antes da partida do avião é necessário colocarmos o avião com o
nariz contra o vento, para que ele receba o fluxo adequado de ar,
refrigerando o motor. Caso a fonte externa seja utilizada, ter
atenção redobrada para que ela possa ser retirada com segurança.
Durante a partida deve haver no local um bombeiro com um
extintor contendo CO2 próximo ao motor que será girado. Retirar
todas as proteções ou tampas da aeronave. O primeiro passo na
partidade um motor é fornecer adequada fonte de força para o
motor de partida. Sobre falhas na partida de um turbo jato são
classificadas como: Partida quente> ocorre quando se dá partida no
motor e a temperatura dos gases de exaustão excede os limites
especificados. Partida falsa ou interrompida> Quando se dá partida
e o motor aparenta estar funcionando normalmente,mas a rotação
esta abaixo dos limites especificados. Deve ser causada pela
insuficiência de energia elétrica. Motor não pega> Quando o motor
não pega no tempo estabelecido. Deve ser causado pela carência de
combustível para o motor, força elétrica insuficiente ou mau
funcionamento no sistema de ignição. Unidades de fonte de força
(também conhecidas por GPU) fornecem energia elétrica (C.C >
corrente contínua) para partidas no motor e são classificadas como
rebocadas ou com tração própria. As rebocadas variam em
tamanho e classificação pela potência de força. As menores são
simples baterias de alta capacidade, sobre rodas ou carrinhos,
equipadas com um cabo longo e uma tomada adaptadora. As
maiores são equipadas com geradores, promovendo uma extensa
gama de fornecimento de energia. As unidades com tração própria
podem suprir uma grande gama de saídas de voltagem e
freqüência. Quando usarmos uma unidade de fonte de
força,devemos colocar em uma posição de segurança,evitando uma
colisão com a aeronave que esta sendo alimentada e as outras que
estejam nas proximidades. Bancadas portáteis de testes hidráulicos
são fabricadas de diversos tamanhos e executam algumas funções,
como drenar o sistema hidráulico da aeronave, filtra todo o filtro
hidráulico da aeronave, reabastece o sistema hidráulico da
aeronave com fluido hidráulico limpo e filtrado micrônicamente,
testa o desempenho dos sistemas e subsistemas da aeronave e por
fim testa o sistema hidráulico quanto a vazamentos internos e
externos. Unidades de ar condicionado e de aquecimento são
equipamentos de solo destinados a suprir ar condicionado para o
aquecimento ou refrigeração das aeronaves, liberando grande
quantidade de fluxo de ar sob pressão através dos dutos. Fontes de
ar para partidas fornecem um suprimento de ar comprimido, para
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operar motores de partida pneumáticos em motores turbo jato.
Consiste de um compressor de turbina a gás (GTC), uma bateria de
alta capacidade de alta capacidade de armazenamento, combustível
necessário, óleo, sistemas elétricos, controles e linhas de ar
comprimido. O equipamento de pré-lubrificação é necessário para
a pré-lubrificação da partida de um motor novo ou estocado, que
tenha ficado parado por um longo período de tempo. Referente ao
abastecimento de uma aeronave deve-se tomar algumas precauções
como a proibição de uma área de 30 metros (100 pés) de todo
material ou equipamento que produza centelhamento, a aeronave
deve ser devidamente aterrada para evitar centelhamento pó
energia estática e a presença de uma pessoa com um extintor de
CO2 na hora do abastecimento. Os incêndios são classificados em
três tipos básicos: Classe A - fogo em materiais comuns, como
madeira, tecido, papel, e materiais de revestimento interno, etc.
Classe B - fogo em produtos inflamáveis do petróleo ou líquidos
combustíveis como graxas, solventes, tintas, etc. Classe C - fogo
em equipamentos elétricos energizados, onde a não condutividade
do agente extintor é um fator importante. Na maioria dos casos,
onde os equipamentos elétricos estão desenergizados, os extintores
aplicáveis às classes A e B também são adequados. Uma quarta
classe de incêndio, a classe D, é definida como um fogo em metais
inflamáveis (geralmente envolvem magnésio).A classe D não é
considerada um tipo básico, uma vez que está geralmente
associada a um incêndio classe A, B ou C. Quatro fatores são
essenciais para se gerar um incêndio: Combustível ,calor, oxigênio
e reação em cadeia. Removendo-se qualquer um desses fatores o
fogo se apaga.
O fogo classe A cede melhor a água (que pode ser combinado
com alguns anti-congelantes), pois esfria o combustível abaixo das
temperaturas de combustão. Os extintores classe B e C são também
efetivos, mas não se iguala a ação de resfriamento do extintor de
classe A. O fogo classe B cede bem ao dióxido de carbono (CO2 ),
aos hidrocarbonos halogenados (Halons) e aos pós químicos secos;
todos eles deslocam o oxigênio do ar, tornando a combustão
impossível. A espuma é efetiva, especialmente quando usada em
grandes quantidades. A água não é efetiva em fogo classe B e
ainda espalhará o fogo. O fogo classe C envolvendo fiação,
equipamento ou corrente elétrica, cede melhor ao dióxido de
carbono (CO2), que desloca o oxigênio da atmosfera, tornando a
combustão improvável. O equipamento de CO2 deve ser provido
de uma corneta não-metálica aprovada para uso em fogo elétrico.
Os hidrocarbonos halogenados são muito eficazes em fogo classe
C. Os vapores reagem quimicamente com a chama extinguindo o
fogo. O pó químico é eficaz, mas possui a desvantagem de
contaminar o local com o pó. Além disso, se utilizado em
equipamento elétrico energizado e molhado, ele pode agravar a
fuga de corrente. Para incêndios em equipamentos elétricos não é
recomendável a utilização de água ou espuma. O fogo classe D
cede á aplicação de pó químico seco, que evita a oxidação e a
chama resultante. Técnicas especiais são necessárias no combate
ao fogo em metais. Sob nenhuma condição deve-se usar água em
um fogo classe D. Ela provocará uma queima ainda mais violenta,
podendo causar uma explosão.
Sobre segurança na manutenção devemos tomar algumas
precauções: óleo, graxa e outras substâncias derramadas no chão
do hangar devem ser removidas imediatamente, ou cobertas com
um material absorvente, para evitar fogo ou danos pessoais.
Devem ser posicionadas bandejas embaixo dos motores sempre
que haja algum vazamento. Em caso de montagem de pneus, para
prevenir possíveis danos pessoais, carrinhos para pneus e outros
equipamentos apropriados ao levantamento e montagem, devem
ser usados na montagem e remoção de pneus pesados e durante o
enchimento de pneus, deve-se sempre usar uma "gaiola". Para
efetuar a ancoragem de uma aeronave, devemos estacioná-la de
frente para o vento predominante. Depois de posicioná-la
corretamente colocaremos calços na frente a atrás de suas rodas.
Para aeronave de pequeno porte devem ser usadas cordas capazes
de suportar pelo menos 3.000 libras de tração e para aeronaves de
grande porte cabos de aço (cabos de ancoragem) ou correntes
(correntes de amarração).Sobre princípios de tempestades caso
uma aeronave estejam parcialmente desmontadas devemos
recolher a aeronave para o hangar.
O movimento de uma grande aeronave no aeroporto, entre a linha
de vôo e o hangar, é normalmente executado por um trator
rebocador engatado a um garfo de reboque. Para taxiarmos uma
aeronave na pista devemos seguir os seguintes procedimentos:
Luzes Significado
Verde piscando Livre para o táxi
Vermelha fixa Pare
Vermelha piscando Livre o táxi da pista em uso
Branca piscando Retorne ao ponto de partida
Vermelha alternando com verde Tenha extremo cuidado
Para efetuar o levantamento completo da aeronave utilizando um
macaco hidráulico, pelo menos três lugares ou pontos devem ser
preparados; um quarto local em algumas aeronaves é usado para
estabilizar a aeronave enquanto ela estiver sendo levantada pelos
outros três pontos.
Quando apenas uma das rodas tiver que ser levantada para a troca
de pneus ou lubrificação de rolamentos, um macaco de base
simples deve ser usado e as outras rodas deverão ser calçadas na
frente e atrás, para evitar que a aeronave se movimente. Caso a
aeronave possua bequilha a mesma deve ser travada.
Geradores e motores elétricos
Geradores são máquinas que transformamenergia mecânica em
energia elétrica, através da indução eletromagnética.
O gerador que produz corrente alternada é chamado de gerador
C.A ou alternador e o que produz corrente contínua é chamado de
gerador C.C ou dínamo. A principal diferença entre um alternador
e um gerador C.C é o método usado na ligação com os circuitos
externos; isto é, o alternador é ligado ao circuito externo por anéis
coletores e gerador C.C é ligado por segmentos coletores.
Geradores C.C
As partes principais ou o conjunto de um gerador C.C são
formados pela carcaça, o induzido e um conjunto de escovas.
A carcaça ou estrutura do campo é o alicerce ou a moldura do
gerador. A carcaça tem duas funções: completar o circuito
magnético entre os pólos e atuar como um suporte mecânico para
as outras partes do gerador. A carcaça tem propriedades
magnéticas elevadas e, junto com as peças polares, forma a parte
principal do circuito magnético. Os pólos são geralmente
laminados para reduzir as perdas devido às correntes parasitas e
têm a mesma finalidade de um núcleo de ferro de um eletroímã,
isto é, eles concentram as linhas de força produzidas pela bobina
de campo.
O conjunto do induzido consiste de bobinas enroladas em um
núcleo de ferro, um coletor e as partes mecânicas associadas.
Montado sobre um eixo, ele gira através do campo magnético
produzido pelas bobinas de campo. O núcleo do induzido age
como um condutor de ferro no campo magnético e também é
laminado, evitando a circulação de correntes parasitas. Há, em
geral, dois tipos de induzido: do tipo anel e do tipo tambor (mais
utilizado).
Há três tipos de geradores C.C: série, paralelo, série-paralelo
ou misto. A diferença entre eles é a forma de ligação entre a
bobina de campo e o circuito externo.
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Há dois tipos de reguladores de voltagem em um gerador C.C: O
regulador à pilha de carvão e o vibrador .
O regulador de voltagem à pilha de carvão depende da
resistência de diversos discos de carvão sobrepostos. A resistência
da pilha de carvão varia inversamente com a pressão aplicada.
Quanto maior a pressão aplicada nas pilhas menor é a sua
resistência.
Geradores C.A
Os alternadores podem fornecer três tipos de energia de saída:
monofásico, bifásico e trifásico.
Os alternadores sem escova são os mais usados em aeronaves
modernas, pois evitam o centelhamento em grandes altitudes. Um
gerador C.A gera voltagem,corrente e freqüência(oscilações).
Quando você aumenta a velocidade automaticamente é aumentada
a freqüência. As aeronaves mais modernas já possuem o motor
embutido com o gerador.
Há três tipos de reguladores de corrente em um gerador C.A: o
de pilha de carvão(que não é muito utilizado devido ao desgaste),
o amplificador magnético (que não é muito utilizado devido ao
peso e o tamanho) o transtorizado (mais utilizado).
Dois geradores poderão trabalhar em paralelo. A sincronização,
ou paralelismo dos alternadores é semelhante a dos geradores C.C
em paralelo, embora existam mais problemas com relação aos
alternadores, pois eles devem apresentar a mesma seqüência de
fase, bem como voltagens e freqüências iguais.
A freqüência de um alternador é diretamente proporcional à sua
velocidade. Isto quer dizer que a velocidade do alternador que está
sendo conectado à barra deve ser igual a velocidade dos
alternadores já conectados. As lâmpadas apagadas do circuito de
luzes de sincronização indicam que há o sincronismo exato. As
luzes acesas indicam que não há sincronismo. Quando a freqüência
está sincronizada as lâmpadas acendem e apagam com sincronismo
exato. O significado das lâmpadas de sincronismo de forma
alternada é que os geradores estão com as fases invertidas.
Regulador de voltagem: não pode haver diferença de voltagem.
Barra equalizadora mantém a igualdade da voltagem. Um gerador
aumenta a voltagem e o outro gerador diminui, regularizando.
Inversores de voltagem
Transforma C.C em C.A .São de dois tipos: Estático
(transtorizado -mais utilizado) e Rotativo ou Dínamo (caiu em
desuso por diversos fatores: barulho, tamanho, peso, etc.).
O inversor que transforma C.A em C.C é chamado
transformador retificador.
Motores elétricos C.C
Um motor C.C é uma máquina rotativa que transforma a energia
elétrica CC em energia mecânica e são classificados em três tipos:
Série, paralelo (shunt) e série-paralelo ou mixto (compound).
Motores elétricos C.C
São classificados em dois tipos: síncrono (tambor) e assíncrono
(gaiola).
Relação velocidade e freqüência
Gerador: Torque > Volt / corrente - velocidade influencia
freqüência de saída.
Motores: Volt / corrente > torque – freqüência de saída influencia a
velocidade.
Síncrono: mesma velocidade: 3.600RPM
Assíncrono: velocidade inferior a 3.600RPM
Induzido: tambor e gaiola > Síncrono: tambor (dentro do mesmo
induzido) e gaiola (só para partida).
Eletricidade Básica
A eletricidade é dividida em energia estática (eletrostática-ES) e
dinâmica (eletrodinâmica-ED). ES> não é necessário movimento
para produzir eletricidade e ED> necessita de movimento para
gerar eletricidade, Sendo que os opostos se atraem (+-) e há
repulsão quando são iguais (++) ou (--).ES é produzida por
contato, fricção ou indução, na aviação, esta energia deve ser
evitada no momento de abastecimento das aeronaves, sendo
necessário o aterramento da estrutura da aeronave.
Força eletromotriz/ diferença potencial/ Pressão elétrica
Energia elétrica e gerada através do fluxo de elétrons de um ponto
negativo (-) para um ponto positivo (+). Este fluxo elétrico pode
ser comparado ao fluxo d’água de dois tanques interligados: Se o
primeiro tanque tiver pressão de 10 PSI e o segundo tiver pressão
de 2PSI a força eletromotriz será de 8 PSI. Este fluxo entre os dois
pontos é medido por voltagem(V) e o símbolo da f.e.m é a letra
maiúscula (E).Então é correto afirmar que a bateria de certa
aeronave é de 24 v, ou seja, existe uma diferença potencial de 24 v
de dois pontos conectados por um condutor.
Fluxo de corrente
A corrente elétrica (também chamada de “corrente“ ou “fluxo de
corrente”) é formada por elétrons em movimento. O fluxo de
corrente é medido por ampères (A), através de um instrumento
chamado de amperímetro. O símbolo deste fluxo de corrente é a
letra maiúscula (I).
Resistência
É chamada de resistência à propriedade de um condutor de
eletricidade de limitar ou restringir o fluxo de corrente elétrica. Os
melhores condutores são a prata, cobre (melhor condutor), ouro e
alumínio (freqüentemente usado por ser um material leve), mas
materiais não metais como o carbono e a água também podem ser
usados como condutores. Materiais como a borracha, vidro e a
cerâmica são os piores condutores chamados também de isolantes.
A unidade empregada para medir a resistência é chamada Ohm
(Ω) e o símbolo da resistência é a letra maiúscula (R).Dentro dos
quatro fatores que afetam a resistência de um condutor o mais
considerado e o tipo de material do condutor. O segundo fator é o
comprimento do condutor, quanto maior o comprimento do
condutor maior a resistência. O terceiro fator é a seção transversal
(diâmetro) do condutor. Geralmente ela é circular, mas esta área
também pode ser triangular ou quadrada. O último fator que
influencia a resistência é a temperatura.
Componentes e símbolos de um circuito básico
Um circuito elétrico consiste em f.e.m, resistência na forma de
um dispositivo de consumo elétrico (--/\/\/\--) e condutores
(normalmente fios de cobre ou alumínio) que representam o
caminho do fluxo de elétrons negativos retornando para o lado
positivo. Este circuito contém também uma Fonte de f.e.m
(bateria de acumuladores), um dispositivo (lâmpada) para
dissipar a força para limitar o fluxode corrente.
A fonte de força ou força aplicada fornece energia através de
uma bateria (energia química),de um gerador(energia mecânica),
por fonte fotoelétrica (luz) ou por uma fonte térmica (energia
térmica).Existem outros componentes que podem fazer parte de
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um circuito básico como fusível (dispositivo de proteção para
prevenir danos aos condutores e componentes do circuito, sob o
fluxo excessivo de corrente) e a chave ou interruptor (dispositivo
que controla a maioria dos circuitos elétricos nas aeronaves). Às
vezes instrumentos de medição (amperímetro ou voltímetro) são
colocados como objetos permanentes em um circuito elétrico. O
amperímetro é sempre ligado em serie com a fonte de força e as
resistências do circuito e o voltímetro é sempre ligado em
paralelo com o componente, nunca em serie. Sobre os resistores
de um circuito elétrico os revestidos a fio controlam correntes
elevadas e os feitos de carvão ou de carbono controlam baixas
correntes.
Código de cores dos resistores
COR NUMERO TOLERÂNCIA
Preto 0 ***
Marrom 1 1%
Vermelho 2 2%
Laranja 3 3%
Amarelo 4 4%
Verde 5 5%
Azul 6 6%
Violeta 7 7%
Cinza 8 8%
Branco 9 9%
Ouro *** 5%
Prata *** 10%
Sem cor *** 20%
-Ponta para o centro (end-to-center)> + utilizado
Cinza Azul Laranja Prata
8 6 000 10%
Dezena Unidade N de zeros Porcentagem
Resistência: 86.000 Ω
10% de 86.000=860 Ω
Resistência Max: 86.000 + 860 =86.860 Ω
Resistência Min: 86.000 – 860 = 85.140 Ω
-Ponta e ponto(body and dot)> - utilizado
Corpo: vermelho =2
Ponta: verde= 5
Ponto: amarelo= 4 Resistência = 250.000 Ω
Sem cor ±20%
Lei de ohm
A lei mais aplicada no estudo da eletricidade é a lei de Ohm, que
estabelece que o aumento da voltagem corresponda o aumento
da corrente e a diminuição da voltagem corresponde à
diminuição da corrente. A lei de Ohm se expressa nas seguintes
equações:
I= E/R , R = E/I e V= R . I
Neste caso temos que descobrir a corrente (I),utilizando a lei de
Ohm fica assim : I=E/R I=24/3=8 amperes.
Onde “I” é a corrente em ampères, “E” significa f.e.m medida em
volts e “R” é a resistência que é medida em Ohms.
Potência elétrica
Juntamente com o volt, ampère e Ohm, há uma outra unidade
freqüente utilizada em cálculos envolvendo circuitos elétricos, que
é a potência elétrica (energia dissipada), que é medida em watts. A
formula empregada para determinar a potencia elétrica é a P=I.E.
O watt é uma unidade pequena para a eletricidade então é mais
utilizado o kilowatt = 1.000 watts. Por exemplo, uma lâmpada de
100 watts consome energia por 20 horas, ela usou 2.000watts/hora
ou 2 kilowatt/hora de energia elétrica.
Circuito elétrico corrente continua em série
A principal característica de um circuito em serie: não importa
quantos componentes há no circuito que a corrente sempre será
mesma em qualquer parte do circuito (CKT).
Sendo R1= 5, R2 =10 e E=30, Determine a corrente em um
circuito em série:
Primeiro temos que encontra a resistência total do CKT. A
fórmula empregada é Rt= R1 +R2 +R...
Neste exemplo fica assim:Rt= 5 +10=15 Ω
Agora temos que encontrar a corrente utilizando a formula de
Ohm:
I=E/R I=30/15 I=2 Amperes
Circuito elétrico corrente continua em paralelo
Fórmula aplicada:
Rt: R1XR2/R1+R2 e se R1=R2 Rt=R1/Nº de resistência no
CKT.
Circuito elétrico Corrente Continua em série -paralelo
Dados os valores E=10,4V, R1=8 Ω, R2=4 Ω e R3=6 Ω,
Determine a corrente no CKT:
Primeiro temos que resolver a Rt do circuito paralelo
Rt=R2XR3/R2+R3 Rt=4X6/4+6 Rt=2,4 Ω
Em seguida resolveremos o CKT sendo que R2=2,4 Ω
Rt=R1+R2 Rt=8+2,4 Rt=10,4 Ω
Basta agora aplicar a lei de Ohm:
I=E/R I=10,4/10,4 I= 1 ampere
Divisores de Voltagem
São dispositivos que possibilitam ter mais de uma voltagem de
uma única fonte de força. São considerados divisores de voltagem
os reostatos (2 terminais e um braço corrediço) e os
potenciômetros (3 terminais)que variam a quantidade de voltagem
em um CKT.
Magnetismo
O magnetismo é definido como a propriedade de um objeto para
atrair certas substâncias metálicas. O mais primitivo magnetismo
se resumia num mineral chamado magnetita ou óxido magnético
de ferro, mas também há o chamado magnetismo artificial
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produzido pelo homem. Devemos saber que o norte magnético do
imã é o pólo sul da Terra e o pólo sul do imã é o pólo norte da
Terra. Um imã há dois pólos: o pólo norte e o pólo sul,então
devemos saber que:
N><N há repulsão (se repelem)
S><S há repulsão (se repelem)
S<>N pólos opostos se atraem
Outra característica do imã é que se uma barra de imã for quebrada
em pedaços cada um desses pedaços se torna um imã. Materiais
como ferro-doce e outros materiais ferrosos possuem alta
permeabilidade, que é o grau de facilidade que o magnetismo pode
penetrar num material.
Eletromagnetismo
Campo magnético formado em torno de um condutor com fluxo de
corrente, Sendo que há um aumento dos campos magnético casa
seja aumentada a corrente no condutor. É chamada de bobina um
fio que dá muitas voltas em um condutor. Colocando-se ferro-doce
no interior desta bobina o fluxo vão se concentrar no centro, pois
este material possui alta permeabilidade.
A combinação de um núcleo de ferro numa bobina é chamada de
eletroímã. São utilizados em instrumentos elétricos, motores,
geradores, relés e outros dispositivos.
Baterias de acumuladores
Existem duas fontes de energia elétrica numa aeronave: o gerador,
que converte energia mecânica em energia elétrica, e a bateria,
que converte energia química em energia elétrica. Chumbo-ácido
e níquel-cádmio são tipos de baterias de acumuladores geralmente
em uso.
Baterias de chumbo-ácido
Neste tipo de bateria, existem dois eletrólitos (+ e -) imergidos em
uma solução (ácido sulfúrico 30% e água 70 %). De 1300-1275 a
bateria se encontra carregada, de 1275-1240, a bateria se encontra
em meia carga e abaixo de 1240 a bateria se encontra
descarregada. O instrumento que mede estes dados é o
densímetro.
Baterias de níquel-cádmio
Neste tipo de bateria, existem dois eletrólitos (+ e -) imergidos em
uma solução (KOH - Hidróxido de Potássio). Esta bateria possui
sensores de temperatura que permitem a verificação de água. Em
uso a solução libera Oxigênio e Hidrogênio, abaixando assim o
nível da água.
Dispositivos de proteção dos circuitos
Tem a função de interromper o circuito elétrico em caso de alta
corrente e protege de sobrecarga curto-circuito (bobina).
Existem três tipos de Dispositivos: Fusíveis (feitos de metal,
fundem-se quando há excessivo fluxo de corrente), Disjuntores
(circuit-Breaker abre o contato quando há corrente excessiva) e
protetores térmicos (protegem o motor quando há excesso de
temperatura).
Dispositivos de controle dos circuitos
Existem quatro tipos de dispositivos de controle para baixa
corrente: as chaves ou interruptores (Podem ser de um pólo, dois
pólos ou até de três pólos, que controlam o fluxo de corrente nas
aeronaves), Micro-interruptores (microswich, há o deslocamento
em aberto e fechado), chaves (push button), chaves de seleção
giratória. Para CKT de altas amperagens são utilizadas as relés que
podem ser de bobina Móvel (há movimento do núcleo através da
corrente) e Bobina Fixa (Cria um campo magnético que puxa o
núcleo que encosta-se ao contato). As relés geralmente são
comandadas por um interruptor na cabine
Instrumentos de medição de Corrente Contínua
São utilizados em reparos, manutenção, pesquisas de
pane(troubleshooting) de CKT elétricos.
Os efeitos da corrente podem ser classificados como:
Químico,fisiológico,fotoelétrico,térmico(estesgeram leituras
erradas e não são utilizados para medição) e Eletromagnético
(mais utilizado,chamado de medidor D’arsoval). O mecanismo
D’arsoval é empregado em amperímetros, voltímetros (estes dois
são considerados medidores de corrente) e ohmímetros (que
também é um medidor de corrente, porém contém sua própria
fonte de força).
Amperímetro > é ligado em série e para valores elevados é
utilizada uma resistência, para desviar a voltagem.
Voltímetro > é ligado em paralelo e também usa resistência para
desviar voltagem.
Multímetro > Une o amperímetro e o voltímetro.
Ohmímetro > Mede e testa a resistência da corrente dos circuitos
e dos dispositivos.
Megômetro > É um ohmímetro de alta faixa de indicação, mede a
resistência de isolação e outros valores elevados da resistência.
Testa o aterramento, continuidade de CKT e curto-circuito em
sistemas de força elétrica. Sua principal vantagem sobre o
ohmímetro é medir a resistência com um alto potencial (voltagem
de ruptura).
Corrente alternada e voltagem
O voltímetro vai medir o valor efetivo e não o valor de pico
(máximo). Sendo que o valor efetivo é menor que o valor máximo.
Valor efetivo= valor da corrente continua.
Ex: 110 v (consumo doméstico) = 110 v x 1,41 = 155 v Valor
máximo.
Retardo de 90°- Indultância (L) - valor em Henry (h)
I= E
XL
XL=2π . f . L
XL = reatância indutiva em ohms
f = freqüência em ciclos por segundo
π = 3,1416
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Ex: Em um circuito em série C.A. é considerado como tendo
indutância de 0,146 Henry e uma voltagem de 110 volts com uma
freqüência de 60 ciclos por segundo. Qual é a reatância indutiva? E
o fluxo de corrente?
Para encontrar a reatância indutiva:
XL = 2 π x f x L
XL = 6,28 x 60 x 0,146 = 55Ω
Para encontrar a corrente:
I = E = 110 = 2 A
XL 55
Reatância capacitiva
Acumula voltagem > Retarda a voltagem > defasagem de 90°
I = E ; sendo que: Xc = 1 _
Xc 2 π . f . c
Onde: Xc = reatância capacitiva
f = freqüência em ciclos por segundo
c = capacidade em farads
2 π = 6,28
Materiais de aviação e processos
São identificados pelo número de identificação (Part Number) ou
nome do fabricante. Normalmente são identificados pelas letras
NAS, NA e MS seguidas de números. Os prendedores rosqueados
(parafusos) são dispositivos de fixação que permitem segurança e
rapidez na união de peças. Existem dois tipos de parafusos:
comuns (bolt), que se colocam quando há necessidade de uma
grande firmeza e os que são usados somente para juntar duas ou
mais peças sem precisar de grande rigidez que são chamados de
rosca soberba (screw). Este tipo de parafuso é auto frenante e com
trepidação, ele automaticamente se afrouxa. Existe também uma
outra diferença entre eles: o parafuso comum tem as pontas
comuns (faces paralelas) e a de rosca soberba que tem as ponta
rombuda. Quando houver necessidade de se substituir qualquer dos
dois tipos de parafusos sempre devemos alterná-los pelo original.
Os parafusos e as porcas são também fabricados com rosca
esquerda. Os parafusos e as porcas de rosca direita tem seu aperto
no sentido dos ponteiros do relógio, e o da esquerda no sentido
inverso. São classificadas como RH e LH respectivamente. Os
parafusos especiais são identificados de um modo geral com uma
letra “s” estampada na cabeça. Os parafusos AN são encontrados
em três estilos de cabeça: hexagonal, clevis e com olhal.
Hexagonal Com olhal Clevis
Os parafusos de cabeça hexagonal são usados em estruturas ou
áreas que envolvam cargas de tensão e de cisalhamento. Os
parafusos e as porcas de liga de alumínio não são usados quando
tiverem que ser removidos repetidamente por serviços de
manutenção e inspeção. As porcas de alumínio podem ser usadas
com parafusos de aço banhados de cádmio que sofram cargas de
cisalhamento em aeronaves comuns; mas não poderão ser
utilizadas em aeronaves que usem o meio líquido para pouso e
decolagem (hidroaviões e anfíbios), devido a possibilidade de
corrosão entre metais diferentes (corrosão eletroquímica).
Identificação e códigos
Os parafusos são fabricados em uma grande variedade e formatos.
Os parafusos podem ser identificados pelo formato da cabeça,
método de fixação, material usado ou emprego. Os parafusos tipo
AN podem ser identificados pelo código na cabeça. A marca
geralmente indica o fabricante, o material de que é feito e se é um
tipo AN padrão ou um parafuso para fim especial. Um parafuso
AN padrão é marcado com riscos em relevo ou com asterisco; o
aço resistente à corrosão indicado por um simples risco; o de liga
de alumínio AN é indicado por dois riscos opostos. Os parafusos
NAS de tolerância mínima são marcados com um triangulo riscado
ou rebaixado. Os parafusos que receberam inspeção magnética
(magnaflux) ou por meio fluorescentes (Zyglo) são indicados com
as letras MF na cabeça ou cor laranja na cabeça.
Porcas de aeronaves
As porcas usadas em aviação são feitas de diversos tamanhos e
formatos. Elas são fabricadas de aço carbono banhado em cádmio,
aço inoxidável e podem ser de rosca direita ou esquerda. Elas
podem ser divididas em dois grupos: comuns e auto freno. Comuns
são aquelas que devem ser frenadas por um dispositivo externo
com contra-pino, arame de freno ou contra-porcas; e se classificam
em: lisa, castelo, sextavada lisa e hexagonal.
A porca-castelo é usada com parafusos com freno para contra-
pino. A porca lisa requer um dispositivo auxiliar de tratamento
como uma contra-porca ou arruela de freno. A porca borboleta é
aplicada onde é desejada firmeza que pode ser obtida apenas com
os dedos. As porcas de auto-freno podem ser de dois tipos: metal e
freno de fibra.
As porcas auto-freno são usadas em aeronaves para proporcionar
ligações firmes sem soltar, mesmo com severas vibrações. A porca
de fibra não deve ser usada em partes de escapamento por que seu
limite de 126ºC.
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Arruelas de aviação
As arruelas de aviação usadas no reparo de células de aeronaves
podem ser do tipo: Planas, freno e especiais.
Planas > Proporcionam uma superfície plana de apoio e atendem
como um calço para ajustar uma correta distância entre a porca e o
parafuso. Arruelas planas devem ser usadas sob arruelas freno para
evitar danos a superfície do material.
Freno >São usadas onde as casteladas e auto-freno não podem ser
instaladas. A ação da mola da arruela de freno proporciona fricção
suficiente para evitar o afrouxamento da porca devido a vibração.
A arruela de pressão AN 935 é conhecida também como arruela
de pressão. As arruelas dentadas tipo estrela são usadas como
freno para provocar blindagem no sistema elétrico.
Especiais > Podem ser planas para serem usadas sob porcas ou
escareadas para parafusos com cabeça em ângulo (orifícios
escareados).
Arruelas freno à prova de vibração
São arruelas circulares com uma pequena aba a qual dobrada de
encontro a uma dessas faces laterais de uma porca ou da cabeça de
um parafuso sextavado, travando nessa posição. As arruelas freno
de aba, podem suportar maiores temperaturas do que os outros
métodos de segurança e podem ser usadas sob severa vibração.
Elas deverão ser usadas apenas uma vez, porque as abas tendem a
se quebrar quando dobradas pela segunda vez.
Torque e torquimetro
São de três tipos: Barra flexível, estrutura rígida e catraca.
Obs. > Quando for usado o torquímetro de barra flexível não
devemos usar extensão. O resultado não é confiável.Caso seja
usado outro tipo de torquímetro com a extensão devemos usar as
fórmulas para obtemos o torque determinado
Prendedores de abertura rápida
São usados para fixar janelas de inspeção (aberturas encontradas
no intra-dorso da asa ou nas outras partes da aeronave) para
facilitar inspeção de cabos de comando ou corrosão em longarinas
e nervuras.
Os mais importantes são: DZUZ, CAMLOC e AIRLOC.
DZUZ >A mola é feita de aço em banho de cádmio para evitar
corrosão e favorece a força que trava ou prende o pino no lugar
quando dois conjuntos são unidos. Um quarto de volta do primeiro
(ao sentido horário) trava o prendedor. Os DZUS são travados ou
destravados por uma chave de fenda comum ou chave especial
para DZUS.
CAMLOC> São usados para prender coberturas e carenagem da
aeronave. Ela consiste de três partes; um prisioneiro, um ilhós e
um receptáculo que pode ser de dois tipos: Rígido e flutuante.
O prisioneiro e o ilhós são instalados na parte removível enquanto
o receptáculo e rebitado na estrutura da aeronave. Um quarto de
volta no sentido horário é o suficiente para acionar a trava do
prendedor. Esse tipo tem uma grande desvantagem porque com a
trepidação poderá haver um afrouxamento do prendedor.
AIRLOC >Consiste em três partes: um prisioneiro, um pino e um
receptáculo. Os prisioneiros são construídos em três estilos de
cabeça: lisa, oval e borboleta.
Cabos de comando
São usados para transmitir os movimentos do manche e dos pedais
às superfícies de comando, assim como os compensadores no
controle dos motores e outros sistemas da aeronave. Os cabos de
comando são fabricados de aço inoxidável e sua tensão é regulada
de acordo com variações na temperatura e esforço sofrido no cabo.
As partes que compõem o cabo de comando são:
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Fio > Cada um dos componentes de uma perna.
Perna > Conjunto de fios torcidos em forma helicoidal.
Cabo > Conjunto de pernas torcidas em forma helicoidal.
Alma > Parte interna entre as pernas.
Lembrando que a medição do diâmetro de um cabo de comando
deve ser feita com a ajuda de um paquímetro.
Um cabo é identificado por meio de números, por exemplo: 3x7,
7x7, 7x19, etc.; Sendo que o primeiro algarismo indica a
quantidade de pernas o cabo tem e o segundo indica a quantidade
de fios que tem em cada perna. Os cabos de comando da aeronave
variam em diâmetro que variam de 1/16” a 3/8”.Os cabos
necessitam serem periodicamente inspecionados a fim de se
verificar se há fios partidos, desgaste ou corrosão. A quantidade
máxima de fios partidos não pode ocorrer em duas polegadas
consecutivas do cabo, ou seja, se a quantidade de fios existe em
uma polegada, na polegada seguinte não poderá haver fio partido.
As partes do cabo que trabalham sobre as roldanas só podem ter no
máximo três fios partidos. Na inspeção dos cabos deve-se passar
um pano sobre o cabo para verificar se a fios partidos.
Os cabos de comando não se rompem sob fiação para forças que
chegam a ser 50% maior que as cargas do projeto. A corrosão
externa do cabo deve ser eliminada com palha de aço e após a
limpeza o cabo deve receber uma proteção contra a corrosão com
um produto chamado Parketone ou Paraketone. Qualquer
corrosão interna é motivo para a troca do cabo.
Terminais de cabos de comando
Das extremidades dos cabos estão instalados terminais metálicos
de diversas formas a fim de prender as partes que os cabos se
ligarão. Há terminais em forma de grupo, rosqueado, olhal,
terminal para fixação de hastes, etc.
O terminal rosqueado em garfo e o em olhal são usados para
conectar o cabo a um esticador numa articulação a outra ligação do
sistema. O terminal em esfera é usado para ligação de cabos em
quadrante e conexões especiais, quando o espaço é limitado.
Esticadores (tambor)
Um esticador é um mecanismo formado por dois terminais
rosqueados e uma peça intermediária, que, ao ser girado em seu
sentido, tende a separar os terminais. Em outra direção, tende a
juntá-los possibilitando assim a regulagem da tensão dos cabos
ligados aos terminais. Um dos terminais possui rosca esquerda e
outro possui rosca direita.
É essencial frisar que após a introdução dos terminais na parte
central, elas fiquem expostas no máximo, três fios de rosca em
cada terminal. Após a regulagem o esticador tem que ser frenado.
Regulagem da tensão
Para executar boa tensão em um cabo de comando, devemos
inicialmente travar o manche na posição neutra. A tensão dos
cabos deve ser feita de modo a não forçar as roldanas, o que
causaria medições inexatas. No trajeto dos cabos de comando, ao
longo da fuselagem encontramos placas-guia e roldanas. As placas
têm a finalidade de orientar os cabos através da fuselagem e das
roldanas que alem de orientar os cabos, servem para mandar
também os ângulos descritos pelos cabos até atingir os guilhós de
comando. A tensão do cabo de comando é feita através do
tensiômetro e que se leva em conta à temperatura no interior do
avião, a espessura do cabo e a tabela que acompanha o
tensiômetro.
Tensiômetro
A regulagem das tensões dos cabos de comando deve ser feita com
a aeronave dentro do hangar, pois sabemos que os cabos de
comando estão sujeitos a grandes variações quando expostos a
ventos frios. Quando a temperatura ambiente sofre considerada
mudança de tensão dos cabos a fim de que não ultrapasse a
tolerância de cinco libras para mais ou para menos das tensões
especificadas, pois tensões acima deste limite tornariam os cabos
rígidos, além de submeter todo o mecanismo a esforços
desnecessários. Tensões baixas fariam que as superfícies não
obedecessem corretamente o comando solicitado e também os
cabos ficariam sujeitos a ricochetarem, podendo interferir em
alguma parte do avião. Para a utilização do cabo de comando
procedimentos devem ser seguidos:
1º >Identificar a espessura do cabo.
2º >Mudar os calços do tensiômetro conforme a espessura do cabo.
3º >Transformar a tensão dada pela O.T da aeronave em leitura do
instrumento.
4º > Aplicar o instrumento no cabo em lugar próprio, isto é, o mais
afastado possível dos terminais, roldanas, ligações e guias.
5º >Executar a tensão do cabo.
Obs> Quando não há a disposição o tensiômetro em caráter de
urgência. Pode-se dizer que a tensão de um cabo está mais ou
menos certa, se a superfície solicitada indica alguma
movimentação antes que haja um deslocamento de 1/8”.
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Cabos flexíveis e extra-flexíveis
Os cabos de comando extra-flexíveis (7x19)possui 7 pernas e 19
fios enrolados em cada perna. A espessura desses cabos varia de
1/8”, 3/16”, 5/32”, e 7/32”. São usados para acionar superfícies de
comando primárias (leme de direção, profundores e airelons). Os
cabos de comando flexíveis (7x7) que variam de diâmetro (1/16” a
1/32”) e são usados para acionar as superfícies secundárias
(compensadores). A grande vantagem que sistemas desse tipo
oferecem em relação aos demais é que são muito resistentes à
corrosão e não se cristalizam. Inspeção:
Extra-flexíveis > Caso apareçam mais de seis fios partidos em
uma polegada linear,devemos substituí-los.
Flexíveis >Caso apareçam mais de três fios partidos em uma
polegada linear, devemos substituí-los.
Roldanas
São acessórios empregados para efetuar a mudança de direção dos
cabos de comando e garantir-lhe um funcionamento eficiente. São
fabricados de fibra de nylon imprensado ou de micarta.
Conexões rígidas de controle
São tubos utilizados como ligação em vários tipos de sistemas
operados mecanicamente. Esse tipo de ligação elimina o problema
da tensão e permite a transferência, tanto da compressão como de
tração, por meio de um simples tubo.
Métodos de segurança (frenagem)
São processos de segurançaempregados nas aeronaves em
parafusos, porcas, pinos, bujões, esticadores, etc.
Frenagem em arame > Todos os parafusos que necessitam de
aplicação de arame de freno devem ser frenados com arame
apropriado. O arame de freno deve ser apenas usado uma vez.
Evite durante a frenagem fazer dentes ou dobras agudas. A
frenagem em arame pode ser feita usando o método de arame
simples ou o método de arame duplo torcido que é mais seguro;
o método de arame simples pode ser usado para pequenos
parafusos em padrão de espaçamento reduzido, para componentes
elétricos em áreas de difícil acesso. Durante a frenagem de arame
duplo não deve incluir mais de três peças.
Contra-pinos > Método indicado na frenagem de pinos, parafusos
de articulação com porcas-castelo, em vista de rotação que podem
ter estes parafusos e pinos. Usam-se apenas uma vez também.
Cuidados especiais pintados em vermelho devem ser tratados
cuidadosamente, pois indica certos perigos que podem ser
causados a aeronave quando acionados indevidamente. Entre esses
comandos podemos citar: comando de trem de pouso, manetes de
combustível, seletoras de combustível, disjuntores do “passo
bandeira”, comando do reverso das hélices, chave de ignição.
Todos os pinos de segurança, comandos de emergência, bloqueio
das superfícies móveis, pinos de segurança dos trens de pouso.
Rebites
É um tipo de pino metálico de corpo cilíndrico e cabeça de forma
variável, porém de diâmetro maior do que o corpo. A função do
rebite é de manter juntas duas ou mais peças após a operação de
rebitagem que consiste em amassar ponta do corpo que fica fora
das partes a serem unidas; e para executar esse serviço têm-se
primeiro bloquear e depois escarear o receptáculo do rebite. O
material usado para a maioria dos rebites sólidos é a liga de
alumínio. Os rebites podem ser classificados em maciços (sólidos)
e especiais (ocos).Os rebites especiais foram inventados pela
necessidade de se fazer certos trabalhos de rebitagem em lugares
onde os rebites comuns não poderiam ser empregados. Os rebites
especiais são: “cherry” e o “explosivo”.O rebite Cherry é do tipo
expansão mecânica e são empregados para prender de
permanentemente as superfícies, em um único lado, isto porque o
corpo do rebite pode ser rebatido pelo lado de fora, não havendo
necessidade de uma barra de recalco.
Existem dois tipos de rebites “cherry”: o do tipo oco e do tipo
“autotamponamento”. O uso do tipo oco é proibido por diversos
fabricantes. O rebite de autotamponamento é fabricado com dois
tipos de cabeça: AN456 cabeça de lentilha e AN426 de cabeça
embutida. Os rebites Cherry são usados nas ligações de partes
primárias, secundárias e não estruturais do avião, em exceção de:
Braços das dobradiças da superfície de controle, dos acessórios de
ligação da asa e dos acessórios da parte fixa da fuselagem.
Os rebites explosivos quando forem usados devemos esperar 30
minutos até esquentar a pistola rebitadora e então aplicá-lo sobre a
cabeça do rebite. Possuem uma cavidade no interior do corpo no
qual se coloca uma carga explosiva.
Hi-Shear >Tipo de rebite muito utilizado em locais sujeitos a
cisalhamento e trepidação como longarinas das asas, assoalho de
helicópteros, etc.
Identificação dos rebites de corpo sólido
MS20 425 MS20 426
Cabeça embutida 78º Cabeça embutida 100º
MS20 430 AN442
Cabeça redonda Cabeça chata
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MS20 455 MS20456 MS470
Cabeça de lentilha Cabeça de lentilha Cabeça universal
modificada
Rebite de liga de alumínio 2117 (rebite de campo) tem sempre uma
cova na cabeça e é muito procurado por estar pronto para o uso e
também tem alta resistência à corrosão.
Rebite de liga de alumínio 2017, são usados em estruturas de liga
de alumínio quando for necessária maior resistência. Estes rebites
são recozidos e depois mantidos refrigerados até que sejam
colocados na chapa.
Rebite 5056 é usado para rebitar estruturas de liga de magnésio,
por qualidades de resistência à corrosão, quando combinado com
magnésio.
Rebites de monel são usados para rebitar ligas de aço-níquel.
Rebites de aço macio são usados para rebitar peças de aço,
empregados na parede de fogo, braçadeiras de escapamento, etc.
O uso dos rebites de cobre em reparos de aeronaves é muito
limitado. Eles podem ser usados somente em ligas de cobre ou
materiais não metálicos como o couro. Rebite de campo, muito
utilizado na rebitagem de estrutura de liga de alumínio.
Porca rebite (Rinut)
Usada principalmente como uma porca fixa, na fixação do
revestimento de borracha do sistema de degelo do bordo de ataque
das asas e da empenagem. Este rebite tem a mesma resistência ao
cisalhamento de um parafuso de igual diâmetro, e são mais
resistentes três vezes mais que os rebites sólidos. São
essencialmente parafusos sem rosca.
Pino-Rebite (Hi-Shear)
Ferramentas usadas em rebitagem
Martelete Pneumático > É uma ferramenta tipo pistola que tem
um pistão interno que funciona com ar comprimido e que trabalha
no rebite com pancadas intermitentes, através do estampo.
Estampo >É uma peça instalada na pinta do martelete pneumático
com a finalidade de proteger a cabeça do rebite. Para cada tipo de
rebite existe um estampo próprio.
Encontrador> é a peça usada para formar a cabeça na parte
trabalhada do rebite, chamada de cabeça de oficina.
Maquinas de furar e brocas > são usadas para abrirem rebitadas
ou para removerem rebites já cravados.
Durante a operação dos marteles pneumáticos, deve-se ter
cuidado em verificar a mola de segurança existente na extremidade
onde é instalado o estampo, pois a mesma evita que se solte a parte
móvel do martelete causando sérios danos ao operador.
Plásticos
Os plásticos são usados em muitas aplicações por toda a parte das
aeronaves modernas. Estas aplicações vão desde componentes
estruturais de termo-plástico reforçado com fibra de vidro a
acabamento decorativo de materiais termo-plástico. O plástico
reforçado é um material termo-endurecido usado na construção de
Radomes, acabamento em antenas e de ponta das asas, fazendo
parte também de várias peças de equipamentos elétricos e célula de
combustível.
Borracha Natural
Existe no látex, suco ou seiva de muitas arvores pertencentes à
família das euforbiáceas, a principal planta brasileira.
Borracha Sintética
Neoprene > É a borracha sintética mais usada. Pequeno
inchamento, resistente a luz do sol e é usada principalmente para
selos contra mau tempo.
Thiokol > É a mais resistente a derivados de petróleo, mas pouco
resistente ao calor e tem pouca elasticidade.
Butyl > Resistente a luz do sol e ao calor. Difícil ser vulcanizada.
Butadieno >Excelente duplicata das características da borracha
vegetal. Resistente a gasolina e petróleo.
Silicone > Grupo feito de oxigênio, hidrogênio e carbono-silastic.
Fibrerglass >Os aviões voando a diversas altitudes encontram
camadas de ar com temperaturas mais baixas que estamos
habituados, surgindo então a necessidade de um sistema de
aquecimento e isolamento térmico. Os ruídos dos motores
perturbam o conforto dos tripulantes, procurou-se a utilização de
um produto químico que foi colocado entre as paredes dos aviões
como isolante térmico e acústico. Passou-se a usar o fiberglass que
é uma combinação de minúsculas partículas de vidro cuja à
composição é de fibra de vidro ou lã e resina termoestável.
Selantes
Muitas áreas da aeronave devem ser vedadas a fim de obter juntas
à prova de vazamento entre os meios exteriores e interiores de sua
estrutura para garantiro conforto na cabine pressurizada durante o
vôo de altitude. O tanque integral de combustível também é
vedado para impedir que o combustível vá através da rebitagem.
Assim sendo a selagem das aeronaves tem por finalidade torná-las
herméticas, isolantes, vedadas e isoladas. O selante é aplicado em
forma de camada sobre toda superfície para fins anti-corrosivos.
Os selantes são compostos da natureza elastométrica, aplicação
geralmente em estado viscoso que endurecem até uma dureza
próxima da borracha. Tempo de limite de estocagem: seis meses.
Ávida útil da mistura do selante é de 30 minutos à quatro horas,
por isso ela deve ser aplicada o mais rápido possível.
A cura (endurecimento) de um selante pode ser acelerada se
aumentarmos a temperatura que nunca deve estar acima de 44º ou
111,2ºF.São usados para evitar a passagem de poeira e óleo em
determinados pontos. Os vedadores estão divididos em duas
classes: Gaxetas e juntas de vedação.
Gaxetas de secção circular > Chamada também de O-Ring,
evitam vazamentos internos e externos.
Juntas de vedação > São usados como selos estáticos entre as
superfícies planas. Os materiais mais comuns para a confecção de
juntas são: amianto, cobre, cortiça, e borracha. O amianto é
utilizado nos sistemas de escape e está sendo abolido por ser
altamente cancerígeno e a maioria tem uma proteção de cobre nas
pontas para prolongar seu tempo de vida. Arruelas de cobre são
usadas velas de ignição. As juntas de cortiça são usadas como
vedação para o óleo entre a Carter e os acessórios. Juntas de
borracha podem ser usadas áreas de compressão. Ex: base do
cilindro.
Tipos de selagem
Selagem de filete >É usada primariamente para evitar vazamentos
através de juntas sobrepostas. Sua aplicação de um filete de selante
ao longo de toda a borda da junta. Sua aplicação principal e na
selagem dos tanques integrais.
Selagem por contato >Consiste na aplicação de uma camada de
selante entre as superfícies de contato das juntas, sendo muito
empregadas nas juntas sobrepostas e de topo.
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Selagem combinada > Consiste na aplicação de uma camada de
selante entre as superfícies de contato das juntas, encontra
múltiplas aplicações quando se deseja uma selagem precisa. Há
três modos básicos para aplicação deste selante: Pistola, Espátula
e Pincel.
A pistola pneumática de calefação é usada por pressão de ar e
libera um fluxo uniforme e continuo.
Corrosão
A deterioração de um metal por ação química ou eletroquímica do
ambiente chama-se corrosão, o modo de corrosão aparece e pode
ser agrupado dos seguintes tipos:
Corrosão química> É aquela que aparece em meios sem a
presença de água. Neste processo há uma relação mutua entre o
meio ambiente e o metal como exemplo desse processo tem-se a
ferrugem que é o produto da reação entre o ferro e oxigênio do ar.
Corrosão eletroquímica > Nesse processo já existe a presença de
um meio liquido, há existência de corrente elétrica entre os metais
e o liquido. Como exemplo tem-se a corrosão que aparece em
metais diferentes quando em contatos.
Corrosão eletrólise >É também um processo eletroquímico mais
diferente porque nesse caso a corrente elétrica que circula entre os
materiais vem de uma fonte externa. Como exemplo tem-se a
corrosão em contatos elétricos.
Identificação da corrosão
A corrosão superficial dos metais é facilmente identificada, não
só pela cor como por certas características da superfície metálica.
No alumínio, magnésio e outras ligas leves, a corrosão aparece em
forma de um pó branco. No ferro corroído a camada toma a cor
marrom avermelhada que é a ferrugem. Nas superfícies pintadas ou
protegidas por camadas metálicas aparecem escamas ou bolhas.
A corrosão aparece devido ao atrito de duas superfícies de aço,
que é caracterizada pela presença de um óxido em forma de pó
escuro chamado de côcoa. No caso de corrosão interna dos metais
ou das linhas metálicas conhecida como corrosão inter-granular
que é responsável pela dissolução dos cristais. Não há meios de
identificá-los extremamente.
Inspeção de peças
O maior auxiliar para se detectar a corrosão na fase inicial é a
inspeção visual, não só das partes protegidas como das não
protegidas.
Proteção das superfícies
A corrosão dos metais podem ser evitadas ou retardadas
utilizando-se um metal mais resistente e pela aplicação de uma
camada protetora nas superfícies metálicas. São dois tipos de
métodos: Processo orgânico e inorgânico.
Processo orgânico > Utiliza-se produtos impermeáveis como
tintas, vernizes, esmaltes, etc.
Processo inorgânico > Utiliza-se: Anodização, alodização,
fosfatização, galvanização, e galvanoplastia.
Anodização >É um processo usado na proteção em alumínio e de
suas ligas. Produz oxido de alumínio que protege contra corrosão e
torna a peça mais decorativa como acontece nas panelas de
alumínio.
Alodização > Processo aplicado em alumínio para facilitar a
pintura (aderência).
Fosfatização > É usada na proteção de aços. Uma camada de
fosfato de ferro e manganês e colocado no aço que o protege de
corrosão.
Galvanizações >Método em que as peças de ferro ou aço são
cobertas de uma camada de zinco. Os materiais com essa proteção
são chamados de ferro ou aço galvanizado.
Galvanoplastia > Método que deposita metais sobre outros metais
utilizando processos eletroquímicos. Os metais mais usados na
deposição são o cobre, níquel, Cadmo e estanho.
Pulverização metálica > Consiste na aplicação sobre a superfície
a ser protegida uma camada de zinco ou alumínio.
Tratamento de corrosões
Uma superfície corroída deve sofrer processo de tratamento para
evitar que a corrosão prossiga, se a corrosão for causada de bateria
deve-se lavar a parte atacada com uma solução de bicarbonato de
sódio e bastante água.
Esforço e Deformações
O avião em vôo esta sujeito a grandes variações de forças não só
devido às manobras que executa também por causa da ação das
correntes aéreas, que produzem forças aerodinâmicas, as forças
independentemente da natureza, que atuam nos aviões são
chamados de cargas. A resistência que os corpos ou estruturas que
oferecem as cargas são também de forças internas, esforços.
As cargas produzem deformações nos corpos ou nas estruturas. Se
a deformação for permanente, isto é se não houver retorno no
corpo ou estrutura as suas dimensões originais cessada as ações
das cargas, disse que o corpo ou na estrutura são de estrutura
plástica.
No caso oposto, isto é, não havendo deformação permanente,
então o corpo e estrutura são de natureza elástica. As cargas que
atuam no corpo ou na estrutura produzem diversos efeitos como
aumentar ou diminuir a dimensão.
As cargas são classificadas em cinco tipos: Tração ou tensão,
compressão, flexão, torção ou cisalhamento.
Tração ou tensão > Esforço produzido por duas ou mais forças
opostas e de mesma direção, atuando em um corpo de modo a
causar o seu alongamento, bem como seu estreitamento.
Compressão > Esforço produzido causado por duas forças ou mais
opostas e de mesma direção atuando em um corpo, causando a
diminuição no comprimento bem como um aumento de sua
estrutura.
Flexão > Esforço que uma ou mais forças produzem quando atuam
no sentido de dobrar um corpo. Na realidade em um corpo
flexionado há uma parte do mesmo a externa que está sendo
tracionada, enquanto que a parte interna está sendo comprimida.
Torção > Esforço que aparece quando à força ou as forças atuam
em um corpo, torcendo-o.
Cisalhamento > Esforço produzido por duas ou mais forças
opostas de mesma direção porem atuando paralelamente em um
corpo.
Esforços nas partes do avião
As fuselagens são semelhantes quanto a sua resistência e por esse
motivo recebem o nome de cascos, por resistir ao esforço de
tração. As forças de cisalhamentoquando atuam, fazem aparecer o
enrugamento, à medida que o revestimento flamba. A grande
resistência que a fuselagem oferece é a carga de compressão.
Ruptura > Quando uma peça se quebra disse que a mesma atingiu
seu limite de ruptura. São classificadas em: ruptura estática,
fadiga e impacto.
Ruptura estática > Ocorre com aplicação de uma carga que
aumenta até que se a peça se rompa. Quando a ruptura estática
ocorre em temperaturas elevadas, passa a ser denominada de
fluência.
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Ruptura por impacto >Quando há rompimento devido a
aplicação de uma carga e chamada de impacto. Um exemplo é
quando ocorre a quebra do trem de pouso em um pouso placado.
Ruptura por fadiga > Se a peça parte porque sobre a mesma
atuam cargas cíclicas tem-se a ruptura por fadiga.
Classificação de materiais
Para o estudo e classificação geral na aviação, os materiais são
classificados em: metálicos, orgânicos, cerâmicos e compostos.
Todos os materiais têm diversas propriedades físicas e as
principais são a resistência, mecânica e a física.
Propriedades físicas
Condutividade >Todos os metais conduzem bem o calor e a
eletricidade, embora haja diferença nesta condutividade.
Densidade > Com exceção de alguns metais que são leves como o
sódio e o potássio os outros materiais são geralmente mais densos
que a água.
Fusibilidade > Todos os materiais podem sofrer fusão embora a
temperaturas variáveis. Ex: Potássio se funde a 62,5 C°, platina
2.00C°, etc. Podemos citar também como propriedade física a cor
chamada metálica, branca(prata),vermelho(cobre) e amarelo(ouro).
Propriedades mecânicas
São verificadas em laboratório e servem para caracterizar que
metais são eles.
Ductilidade > Propriedade que permite reduzir os metais a fios.
Industrialmente chamado de trefilação.
Maleabilidade > Propriedade pela qual os metais podem ser
reduzidos a laminas.
Tenacidade > propriedade dos metais de se oporem a rupturas.
Tenacidade é a medida em ensaio da resistência e tração.
Dureza > Resistência que o metais oferecem quando deseja riscá-
los.Os mais duros são cromo, manganês e o níquel.
Elasticidade > reação interna que permite ao corpo deformado de
recuperar sua forma original uma vez que se para a ação aplicada
pela força deformante.
Dilatação> Capacidade que o material tem de se deformar através
do calor.
Plasticidade > que o material tem de se deformar sem se romper.
Metais Minérios
alumínio bauxita
chumbo galena
cobre cuprita
estanho casseterita
ferro hematita
zinco blenda
Observações
-Nos minerais geralmente são encontradas substancias inúteis
chamadas de gangos.
-Embora o metal puro possa ser usado na indústria aeronáutica é
muito comum a utilização de ligas metálicas que melhoram suas
propriedades.
-Uma liga metálica é sempre a união de dois ou três no Maximo.
Ex: Ferro + Carbono, Latão + Cobre + Zinco, etc.
Metal patente – Vários metais para formar a liga.
As ligas são divididas em ferrosas e não ferrosas.
Ligas ferrosas
Formada pela união de ferro e carbono. As principais ligas são:
Aço > Liga de ferro e carbono que devido à necessidade de
aplicação é acrescido de outros metais. Normalmente o percentual
de carbono para aço varia dentre 0,008 a 2,11.
Classificação do aço
Aço carbono > Liga básica de ferro e carbono
Aço liga > Liga de ferro e carbono que devido a necessidade de
aplicação foi acrescida de outros elementos para melhorar suas
propriedades
Aço inoxidável >É uma liga com elevada capacidade anti-
corrosiva e calor. Também possui um alto percentual de cromo e
de níquel, sendo utilizado na fabricação de peças de motores à
reação, eixos das hélices, rebites, instrumentos cirúrgicos e
cutelaria.
Aço ferramenta > Liga com alto teor de Tungstênio, molibdênio e
cobalto; tem elevada resistência mecânica, alta dureza e alta
capacidade de corte mesmo em altas temperaturas. Esta liga é
muito utilizado na fabricação de brocas, machos, tarraxa e
cosinetes.
Aço ultra-resistente > Tipo de liga desenvolvida para uso
aeroespacial, tem elevadíssima e resistência à fadiga. Muito
utilizado na fabricação de carcaças de turbina, tem de pouso.
Ferro fundido >Liga de ferro e carbono acima de
2,11%.Geralmente possui alto teor de cilício, embora tenha baixo
custo é pouco utilizado na indústria aeronáutica.
Identificação dos aços
Devido a grande variedade de fabricantes de aço e também a
grande variedade de métodos de identificação adota-se o método
SAE (associação dos engenheiros americanos). Assim como
exemplo tem-se os aços SAE1020 e 4140.
O 1°algarismo indica a classe de aço conforme a tabela abaixo:
N° Classe N° Classe
1 Carbono 5 Cromo
2 Níquel 6 Cromo vanádio
3 Cromo níquel 7 Tungstênio
4 Molibdênio 8 Silício Manganês
O 2°algarismo indica a porcentagem de liga dominante. O
3°algarismo e o 4° algarismo indicam a percentagem de carbono
em centésimos. Ex: Aço SAE 2340 >Aço níquel que tem 3% de
níquel e 0,40 de carbono.
Metais adicionados ao aço melhoram as características da liga,
assim temos as seguintes informações:
Cromo – Aumenta a proteção anti-corrosiva do aço.
Molibdênio – Aumenta a resistência mecânica do aço.
Esse tipo de aço é usado na estruturas de trem de pouso.
Vanádio - Aumenta a resistência e a dureza do aço. Muito
utilizado na fabricação de ferramentas.
Níquel - Aumenta a resistência do aço sem alterar sua ductilidade.
Tungstênio – Aumenta em proporção a dureza do aço.
Ligas não-ferrosas
Alumínio >É um metal cujas ligas têm grande aplicação na
indústria aeronáutica. A razão de seu uso prende-se ao fato das
ligas de alumínio serem leves e resistentes. Algumas chegam a ter
a resistência a tração igual ou superior a de certos aços. O alumínio
é Dúctil (macio), maleável, bom condutor de calor e eletricidade
sendo também anti-corrosivo. As suas ligas metálicas são
conhecidas como Dural (duralumínio) onde encontram sem sua
composição o cobre, o manganês e o magnésio. O alumínio puro é
identificado por 1100, antigamente conhecido como 2S.A liga de
alumínio ao contrario do alumínio puro tem pouca resistência à
corrosão. Para torná-lo anti-corrosivo, cobre-se a mesma com uma
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camada de alumínio puro. As chapas que levam tal proteção são
conhecidas como ALCLAD. Na classificação nas ligas temos:
Liga Metal em maior %
1 Alumínio com 99% de pureza
2 Cobre
3 Manganês
4 Silício
5 Magnésio
6 Magnésio e silício
7 Zinco
8 Outros elementos
9 Ligas não padronizadas
Magnésio e suas ligas > Devido a excelentes propriedades
apresentadas pelo magnésio, tais como resistência e peso, e as
cargas dinâmicas e facilidade de usinagem as ligas de magnésio
vem sendo muito utilizada na indústria aeroespacial. É de cor prata
e pesa 2/3 do que pesaria uma peça de alumínio nas mesmas
condições. O magnésio não possui suficiente resistência para fins
estruturais em seu estado puro, porém se for ligada ao zinco,
alumínio e o manganês, produzindo ligas de altíssima resistência e
peso inigualável. O magnésio provavelmente o mais largamente
distribuído pela natureza que qualquer outro metal. Pode ser obtido
de minérios como dolomita ou da magnetita, ou da água do mar,
salmouras e soluções usadas de potassa. Uma milha cúbica de água
contém 10.000.000 libras de magnésio. Entre os componentes de
uma aeronave que são fabricados com magnésio com substancial
redução de peso estão o alojamento da bequilha, revestimentos de
flapes e ailerons, pontas das asas, tanques de óleo do motor,
painéis de instrumentos, etc. Todavia o magnésio em pó ou em
pedaços entra em alta ignição facilmente. Algumas ligas
apresentam um percentual significativo de Tório.
Titânio e suas ligas >O emprego do titânio é muitoabrangente, é
usado em muitos empreendimentos comerciais e sua demanda vem
sendo aumentada muito para bombas e outros itens sujeitos a
ambientes corrosivos. Na construção ou reparos de aeronaves o
titânio é usado nos revestimento de fuselagens, carenagens de
motores, paredes de fogo, longarinas, etc. O titânio é usado na
fabricação de discos e compressores, anéis de espaçamento e
paletas do compressor. A aparência do titânio é a mesma do aço
inoxidável, um método rápido usado para identificar o titânio é o
teste da centelha ou fagulha. Raspado com esmeril o titânio solta
uma fagulha branca e brilhante. É possível também sua
identificação umedecendo o titânio usando para traçar uma linha
sobre um pedaço de vidro, sendo o titânio ficará uma linha escura
semelhante ao traço do pincel.
Níquel e suas ligas > O níquel é um dos metais mais importantes
na indústria aeronáutica. Têm uma alta resistência à corrosão, além
de boas propriedades mecânicas, boa condutividade térmica e
elétrica. As ligas de níquel são conhecidas como monel ou
inconel. São usadas para engrenagens e correntes , para operar
trem de pouso e para componentes estruturais sujeitos à corrosão.
O Inconel é uma liga de níquel, cromo e ferro e é altamente
resistente quando entra em contato com a água salgada, sendo
capaz de suportar temperaturas da ordem de 870ºC ou 1598 F.
Cobre > Primeiro metal usado pelo o homem foi o cobre que
atualmente após o ferro e o aço, o mais usado na indústria. O cobre
é usado não somente puro mais também em ligas. O cobre em
contato com o ar, forma na sua superfície uma camada esverdeada
chamada azinhavre que protege o resto do metal contra a ação do
oxigênio do ar. A azinhavre é venenosa. A grande aplicação do
cobre é na eletricidade e na transmissão do calor, por ser excelente
condutor. A principal liga de cobre é feita Berílio.
Latão > É uma liga feita de duas partes de cobre e uma parte de
zinco, sendo inoxidável e resistente à água do mar.
Bronze > É uma liga de cobre e estanho com proporções variáveis.
Algumas ligas têm outros produtos como grafite, fósforo e outros
com finalidade de melhorar as igualdades.
Metal patente > É uma liga onde além do cobre, entram chumbo,
antimônio e estanho. As aplicações dessa liga são em locais onde
há pressões e atritos como mancais dos eixos de motores térmicos.
É um metal de qualidade anti-corrosiva, motivo pelo qual é
aplicado nas folhas flanges usadas na fabricação de latas.
Zinco > É um metal Dúctil sendo facilmente laminado formando
as conhecidas folhas de zinco. Tem grande resistência à corrosão
do oxigênio e outros minerais contidos na água. Para evitar a
corrosão das chapas de aço por um método em que o zinco é
depositado por um meio de um processo eletroquímico nas chapas
de ferro e de aço, formando o aço galvanizado.
Tratamentos especiais
Servem para melhorar as características técnicas das ligas de aço e
alumínio sem modificar suas massas. Atualmente na aviação os
tratamentos mais utilizados são:
Mecânico > Conhecido também como endurecimento por trabalho
a frio consiste em submeter o material a trabalhos mecânicos como
martelagem e laminação, aumentando suas resistências. Na aviação
é usada a laminação, pois qualquer material para ser trabalhado a
frio tem que ser dúctil e maleável.
Térmico > Operação de aquecimento e resfriamento sobre
temperaturas e ambientes controlados com objetivos de se obter
propriedades mecânicas desejadas.
Recozimento > Têm como finalidade de eliminar a falta de
uniformidade da peça, diminuir as tensões internas, melhorar a
usinagem e melhorar a tempera. Usa-se o recozimento após a peça
ter sido laminada, forjada, trabalhada a frio, etc. A operação do
tratamento consiste no aquecimento da peça acima de sua
temperatura critica, permanecendo a peça em temperatura normal e
esfriando-a lentamente, no próprio forno. A letra “O” estampada
na peça indica estado de recozimento.
Normalização > É o tipo de recozimento que não dá ao material o
máximo de maciez e dureza normal da liga. A operação consiste
em aquecer a peça acima de sua temperatura critica e mantê-la
nesta temperatura e esfriá-la ao ar calmo. Normalmente é
empregada antes da têmpera.
Têmpera > O objetivo é dar o máximo de dureza que o material
possa admitir. Consegue-se essa dureza aquecendo a peça em
temperatura critica e resfriá-la rapidamente em óleo, água ou
salmoura.
Saumoura > É geralmente preparada com 5% a 10% de água e sal.
Em adição a sua velocidade de resfriamento a salmoura tem sua
grande capacidade de remover a Carepa (casca) do aço durante o
banho.
Revenimento > Tem por finalidade de reduzir as tensões internas
provenientes da têmpera e ajustar a faixa de dureza do material. A
operação consiste não aquecimento da peça já posteriormente
têmpera, a temperatura inferior a sua critica durante um tempo
determinado, seguido de um resfriamento. Qualquer temperatura
do revenimento oxida entre 100ºC à 700ºC, usa-se sempre logo
após a peça ter sido temperada.
Cementação >É um processo que cria uma camada dura e
resistente ao desgaste sobre uma superfície ou envolvendo um
miolo forte mais flexível. A cementação é ideal para componentes
que requerem uma superfície resistente ao desgaste e ao mesmo
tempo devam ser bastante flexíveis para resistir às cargas
aplicadas. Os aços mais convenientes para a cementação são as de
baixo teor de carbono. Se os aços de alto teor de carbono forem
cementados a camada endurecida pode ser tão extensa que atinja o
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miolo da peça tornando-a quebradiça. Na cementação a superfície
do metal é alterada quimicamente pela introdução elevada de
carbono, se ao invés de carbono introduzi-se nitrogênio o processo
passaria a ser chamar Nitretação. OBS> O titânio é entre os metais
Dúcteis o único que pode ser cimentado.
Forja >Por forjamento entendemos que as peças trabalhadas em
estado de incandescência recorrendo-se a martelos para forjar,
malhas, prensas e moldes. Para aquecer as peças emprega-se o
fogo, forja ou frágua (fornalha). Quando a peça trabalhada atingir o
aquecimento conveniente-cor amarelo-laranja cerca de 1100ºC.Dá-
se a forma que se pretende por meio de pancadas de malhas. Com
o apoio firme servi-nos uma bigorna. Exemplo de peças forjadas
tais como elos de corrente, ferraduras, etc. A forja pode ser
conseguida através de molde chamado de coquilha e os materiais
mais fáceis de serem forjados são o cobre, o latão e ao alumínio.
Extrusão
É um processo em que o metal é pressionado através de uma
matriz, tomando sua forma. Alguns metais relativamente macios
como chumbo, estanho e alumínio podem ser extrudados a frio,
mas geralmente os metais são aquecidos antes da extrusão, o que
facilita o processo. A principal vantagem da extrusão é sua
flexibilidade.
Tipos de Extrusão
Continua > Quando a matéria-prima suficientemente macia para
permitir a alimentação do parafuso da matriz, em alimentação
constante.
Prensa > Usualmente são horizontais e acionadas por sistemas
hidráulicos, tendo uma capacidade que pode variar de 200 a 14.000
toneladas.
Matriz > É o molde através do qual à passagem do bilhete fundido
é prensado para produzir uma viga extrudada ser resistente a
amolecimento, quebra, etc.
Bilhete > É uma peça de matéria-prima desejada que possa ter o
formato cilíndrico, quadrado, retangular ou oco. O bilhete antes de
ser guiado para a camisa da prensa é pré-aquecida à temperatura de
acordo com o material e característica da prensa.
Extrusão de impacto > É semelhante a uma estampagem entre
moldes, em que a peça é formada por uma única compressão ou
golpe da prensa, sobre o pedaço do material.
Fornos e banhos de sal
Há muitos tipos e tamanhos diferentes de fornos utilizados para
tratamento térmico. Se o fornofor usado para temperaturas muito
elevadas, implicará na vida útil do forno, pois os fornos elétricos
operam até 1350º. A temperatura de um forno é medida através de
um pirômetro, que é um instrumento térmico. Quando o metal
estiver pronto para receber tratamento térmico, deverá ser imerso
no banho de sal ou chumbo para o aumento da temperatura.
Banhos
A salmoura é geralmente preparada em 5% a 10% de sal em água.
Em adição a sua grande velocidade de resfriamento, a salmoura
tem capacidade de remover a carepa do aço durante o banho.
Testes de dureza
São métodos para determinação dos resultados de um tratamento
térmico, assim como da adição de dureza do metal, antes do
tratamento térmico. Os equipamentos para teste de durezas atuais
usam a resistência à penetração como medida de dureza.
Medidor Barkol ou Barcoll
É uma unidade portátil projetada para efetuar testes em ligas de
alumínio, cobre, latão e outros metais macios.
Medidor Brinell
Usa uma esfera de aço muito duro que é pressionado contra a
superfície do metal.
Medidor Rockwell
Mede a resistência à penetração. Porém ao contrário de medir o
diâmetro da marca de impressão, o medidor Rockwell mede a
profundidade de penetração. Dois tipos de penetradores são
utilizados: um cone de diamante e uma esfera de aço endurecido.
Este teste e dado em números ou letras.
Entelagem e indutagem
Dois fatores influem no emprego de tela no revestimento de
estruturas de aeronaves que são peso e vibração. A tela e um
material especial que serve os aviões de pequeno porte e evitam
constantes vibrações. A ela sede a pressão do ar tornando o contato
mais suave. Posteriormente com o surgimento dos aviões a jato
totalmente metálicos, tem superfícies de comando com pequenos
ângulos de altitude, sendo assim a lamina de alumínio empregada
no revestimento delas é o mais fino possível.
Desvantagens com revestimento com tela
Menor limite de duração comparando-se ao revestimento metálico.
Pode variar de três a cinco anos dependendo dos cuidados que se
tenha com a aeronave.
Tela de algodão mercerização
Este tecido oferece uma grande resistência à ruptura. O processo
de mercerização consiste em ser tratado com uma substância
química que faz com que ele se encolha e se torne forte. Este
processo imprime um lustro ao tecido.
Método de entelagem
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Cobertura ou lençol > É usado para cobrir estruturas irregulares,
isto é, ferragens expostas reentrâncias.
Fronha ou envelope >É usado para cobrir estruturas regulares nas
quais não existem ferragens expostas. Para todas as costuras a mão
deve-se encerar a linha com cera virgem de abelha, isto dará a
linha resistência, proteção contra umidade e evitaria que se desfie.
Indutagem >Ato de se aplicar induto (DOPE) sobre as superfícies
enteladas. O induto é uma tinta a base de nitrocelulose altamente
inflamável e volátil. Para se indutar uma peça serão necessários
Oito (8) demãos de DOPE. A melhor maneira de se aplicar é
através da trincha.
O DOPE incolor é aplicado na tela para dar tensão e resistência à
tela, deixá-la a prova d’água e mantém a tela em constante tensão
independente das condições climáticas.
O DOPE pigmentado é aplicado às superfícies enteladas para
proteger contra raios solares, favorecer o lixamento a base de água
e estabelecer boa base para o acabamento.
As últimas demãos de DOPE são na cor final da superfície. Após a
aplicação do produto a aeronave estará disponível para o vôo após
24 horas. A superfície a ser lixada, deverá ser eletricamente ligada
a terra para evitar prováveis descargas estáticas com perigo de
incêndio.
Indícios que exigem novo revestimento
Se mais de 5% de quaisquer superfícies (considerando as duas
cambras) estiverem rasgadas.
Quando ao fizer pressão com os dedos sobre a superfície, ela não
volta ao normal.
Quando toda a cambra superior estiver com a pintura rachada, a
água penetra pela rachadura e apodrece a tela.
Especializado
Motor convencional
Motor: É todo dispositivo que transforma qualquer tipo de energia
em energia mecânica.
Motor térmico: É aquele que é representado apenas em prancheta
(desenho).No motor teórico não há cruzamento de válvulas.
Motor real: É aquele que já está instalado no avião.
Motor convencional: Também conhecido como motor
alternativo: É o motor que necessita de um órgão intermediário
para provocar seu deslocamento, neste caso, a hélice.
Motor térmico: Transforma energia térmica em energia mecânica.
Observações:
- Todo motor de aviação é refrigerado a ar.
- O ângulo ideal do motor em “V” é de 60° (MV=60°).
- O motor radial, que, também é conhecido como motor-estrela, é
uma máquina de diversos cilindros dispostos radialmente, em um
cárter circular.
- O motor em linha é aquele cujos cilindros estão dispostos um
atrás do outro.
- O motor de cilindros opostos é aquele cuja disposição dos
cilindros é a de dois em dois.
Motor a combustão externa
São os motores térmicos que convertem em energia mecânica
(trabalho) em energia térmica (calor) proveniente de uma
combustão realizada no exterior do motor. A máquina de vapor é
um exemplo de motor à combustão externa, porque a queima do
combustível é feita numa fornalha, completamente independente
da máquina propriamente dita. O calor desenvolvido nesta queima
é transmitido à água contida na caldeira. A água entra em ebulição
e o calor eleva-se isomericamente (Lei de Charles) a temperatura
do vapor da água. Esse vapor conduzindo a energia térmica é que
opera a transformação do calor em trabalho.
Motor de combustão interna
São motores térmicos, que convertem energia mecânica (trabalho)
em energia térmica (calor) através de uma combustão no interior
do motor. Um motor que utiliza gasolina como combustível, é um
exemplo de combustão interna, pois executa a mistura, comprime e
queima no interior do próprio cilindro.
Qualidades que um motor de avião deve possuir
Leveza: É a principal qualidade de um motor. É a relação
entre a massa e a potência (quanto menor for esta massa /
peso melhor será a leveza).
Segurança: Os motores de avião devem ter um
funcionamento preciso, mesmo sob condições adversas (mau
tempo).
Robustez: Também chamado de durabilidade ou rusticidade
principalmente pelo número de horas de funcionamento
efetivo entre as duas revisões, que traduz a durabilidade do
motor.
Partes mecânicas vitais de um motor a combustão
As partes mecânicas essenciais nas transformações do calor
desenvolvido pela combustão em trabalho mecânico sob a força e
movimento de rotação são as seguintes:
1→ Um recipiente para conter os gases que servem de suporte a
energia térmica, possuindo uma câmara de combustão e dois
orifícios fechados e abertos por meio de válvulas; sendo uma para
admissão dos gases e a outra para escapamento. A forma mais
conveniente que se encontrou para esse recipiente foi a cilíndrica,
de modo que esta parte recebeu a denominação de cilindro.
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2→ Uma parte móvel formando uma das bases do cilindro e
permitindo o aumento de volume dos gases contidos nesse cilindro.
Essa parte precisa manter uma vedação perfeita, deve ser capaz de
resistir à pressão desenvolvida durante a queima dos gases e ter
uma força tal que permita somente o movimento retilíneo em
conseqüência desse aumento de volume, servindo o cilindro de
guia.
Esta parte é denominada embolo ou pistão. O embolo recebe
diretamente o trabalho dos gases e, além disso, tem por fim
introduzir gases explosivos no cilindro, comprimir e expulsá-los
quando queimados após a execução do trabalho motor. A vedação
do embolo no cilindro, tornando esse estanque a prova de gases, é
obtido por meio de molas de segmento.3→ Um dispositivo para converter o movimento alternativo do
embolo em circular continuo. Esse trabalho é executado através da
biela e eixo de manivela. A biela faz conexão entre o embolo e o
eixo.
4→ Finalmente uma estrutura rápida suportando os mancais do
eixo de manivelas e ligando esses mancais com os cilindros. O
cilindro é assim mantido em posição perpendicular ao eixo
resistindo a estrutura as forças exercidas pelos gases sobre o
embolo que tendem a afastar o cilindro do eixo de manivelas. Essa
estrutura rígida constitui o cárter.
Definições relativas do motor a combustão interna
1-Curso: É o deslocamento do embolo num único sentido, no
interior do cilindro, durante meia volta do eixo de manivelas. O
curso pode ser ascendente ou descendente, conforme o sentido do
deslocamento. É a distância linear entre PMA e PMB.
2- Ciclo: O ciclo de uma máquina térmica é o conjunto de
transformações periódicas de pressão, volume e temperatura,
que sofre a massa gasosa utilizada como fonte de energia. O ciclo é
realizado enquanto o eixo de manivela executa 720º.
3- Tempo: Em um motor a explosão, denomina-se tempo o
conjunto de operações que se efetuam em meia volta do eixo de
manivelas. O eixo desenvolve 180º.
4- Pontos mortos: São as posições extremas atingidas pelo o
embolo no cilindro, em um curso, nas quais a velocidade do
embolo e o conjugado sobre o eixo de manivela é nulo, daí a
denominação.
5-Ponto Morto Alto PMA: É a posição extrema superior atingida
pelo o embolo após um curso ascendente.
6-Ponto Morto Baixo PMB: É a posição extrema inferior atingida
pelo o embolo após um curso descendente.
7- Diâmetro interno do cilindro: É o diâmetro interno da seção
do cilindro. Muitas vezes o diâmetro interno do cilindro é referido
como diâmetro do embolo, mas na realidade é um pouco menor,
mesmo porque se fosse do mesmo diâmetro o embolo não entraria
no cilindro.
8- Cilindrada: É o espaço cilíndrico gerado pelo o embolo em um
curso. Alguns autores definem a cilindrada como o volume
compreendido entre os pontos mortos.
9-Cilindrada individual: Quando se trata do volume da cilindrada
de um único cilindro.
10- Cilindrada total: Quando se trata da soma do volume das
cilindradas de todos os cilindros.
11- Câmara de combustão de explosão ou de compressão: É o
espaço compreendido entre a superfície superior do embolo e o
fundo do cilindro, quando o embolo se acha no PMA.
12- Volume da câmara de combustão: É a grandeza em unidade de
volume da câmara de combustão. Esse volume e designado por V.
13- Volume total do cilindro: É o volume no interior do cilindro
quando o embolo se acha no PMB. O volume total do cilindro é
igual a soma dos volumes da cilindrada e do volume da câmara de
combustão. Vt = V+V.
13- Fases: 6 ( seis).
Cárter
É a peça na quais todos os outros órgãos estão ligados. Sua
finalidade é oferecer rigidez à estrutura interna do motor, servindo
de suporte aos cilindros por intermédio de prisioneiros ou estojos,
suportar o eixo de manivelas e servir ainda de meio de fixação do
motor à fuselagem através do berço do motor também chamado de
náceles.
Náceles: São invólucros aerodinâmicos usados para alojar os
motores de aviões multi-motores. São de forma cilíndrica e são
localizados geralmente acima, abaixo do bordo de ataque das asas.
Se o avião tem somente um motor, este está montado geralmente
na parte dianteira da fuselagem e o nacele é a continuação
aerodinâmica da fuselagem. O cárter transmite a fuselagem o
esforço de tração desenvolvido pela hélice, fornece ainda um
recipiente estanque (vedado) o qual evita a perda de óleo
lubrificante e protege as partes internas do motor contra poeira e
outras impurezas. Existem dois tipos de cárter:
Cárter seco→ Quando o motor possui um tanque de óleo
separado.
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Carter molhado (úmido)→Quando o cárter é o próprio
reservatório.
Quando o piloto não ajusta convenientemente o motor para
determinado regime, o cárter poderá sofrer rachaduras devido a
imperceptíveis vibrações chamadas de ressonância. O material
empregado na sua confecção é uma liga de alumínio (dural)
constituída de alumínio, cobre, manganês e magnésio.
Esforços que sofrem os cárteres
Do cilindro → Esforço de tração na hora da explosão. Esforço
este que tende a arrancar o cilindro do cárter, o que não acontece
devido a esse esforço ser em grande parte absorvido pelo eixo de
manivelas através de seus contra-pesos, e transformando em
trabalho.
Do eixo de manivela→ ( árvore de manivelas também conhecido
como vilabrequim) -recebe o esforço de tração da hélice através do
rolamento de encosto por onde passa todo esse esforço tracional.
Torção→ Nas mudanças bruscas de atitude em vôo.
Vibração→ Normal de funcionamento, que com o tempo e
aplicação de regimes inadequados poderá ocasionar cristalização.
Ressonância→ Quando o piloto não ajusta o motor para
determinado regime.
Divisão do cárter
Nos motores em linha o cárter se divide em duas partes: Direita e
esquerda.
Nos motores de cilindros opostos também em duas partes: superior
e inferior. Todavia nos motores radiais há duas condições para
considerar:
A. Motor radial de uma série:
1- Seção dianteira ou seção do nariz
2- Seção de potência
3- Seção difusora
4- Seção de acessórios
B. Motor radial de duas séries:
1- Seção dianteira
2- Seção intermediária - onde ficam localizadas as engrenagens de
redução do eixo de manivela para o eixo da hélice.
3- Seção de potência dianteira - onde ficam localizados os cilindros
pares.
4- Seção de potência traseira - onde ficam localizados os cilindros
ímpares.
5- Seção difusora – recebe a mistura formada pelo carburador e
envia para os cilindros, através dos tubos de admissão.
6- Seção de acessórios – instala peças como: carburador, bomba de
óleo e magnetos.
Componentes que formam o volume variável onde se realizam
as quatro fases do ciclo
É a parte do motor que tem a finalidade de receber, conter,
comprimir e permitir a explosão dos gases explosivos que servem
de suporte à energia térmica contida no combustível. O tipo mais
usado é do tipo “I”.O cilindro trabalhando sob condições rigorosas
(calor, atrito e tração é feito de um aço especial (camisa) que é uma
liga de ferro, carbono, silício e cromo a qual é temperada. Na
superfície de atrito com os anéis de segmento sofre um processo
térmico de nitrificação ou nitruração que é a cementação à base
de nitrogênio e serve para o endurecimento da superfície. A cabeça
do cilindro é de liga de alumínio atarrachada ao corpo por um
processo antagônico térmico. A camada de cementação é de
0,005”.
Nomenclatura:
1. Cabeça ( feita de alumínio fundido)
2.Câmara de combustão
3.Porto da válvula de admissão (guia)
4.Porto da válvula de escapamento
5.Orifício das velas
6.Corpo
7.Flange de fixação
8.Saia (parte do cilindro que fica dentro do cárter)
9.Alhetas de refrigeração (maior número do lado do
escapamento).
10.Sede das válvulas
11.Camisa ( feita de aço forjado)
Esforços que sofrem os cilindros:
1. Tração (grande na explosão).
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2.Atrito
3.Variação de temperatura (lado da válvula de admissão 200 C° a
300 C°).Lado da válvula de escapamento 600 C° a 800 C°.
Alezagem: É o espaço compreendido entre a camisa do cilindro e a
saída do pistão. Este espaço é preenchido pelos anéis de segmento.
Vista geral do cilindro completo
Defletores : peças metálicas que envolvem o cilindro para
orientar o ar do anel de velocidade, para as alhetas de
refrigeração.
Numeração dos cilindros: No motor radial a posição do
cilindro número 1 é sempre na posição 12 horas. Se o
observador estiver na frente do motor, a contagem será no
sentido contrário aos ponteiros do relógio.Caso contrário,
(atrás do motor) a contagem será no sentido horário.
Observação
1. Quando forem encontrados dois cilindros sem compressão,
trocam-se os cilindros. Acima de dois, troca-se o motor.
2. Para checar um cilindro sem compressão é retirado à vela e
colocado um aparelho que mede a compressão e é simulado uma
partida, sem combustível e sem ignição.
3. Quando houver uma troca de cilindro, troca-se o conjunto
completo, ou seja: cilindro, embolo ou pistão, anéis de segmento,
válvulas e balancins.
4. Os cilindros que tiverem 20% de suas alhetas quebradas
deverão ser trocados, devido à deficiência de refrigeração.
5. Para se checar a temperatura da cabeça do cilindro é utilizado o
termo-couple, que é um dispositivo que se instala na vela do
cilindro, considerado o mais quente.
Anel coletor de escapamento
Êmbolos (pistões)
Embolo ou pistão é a peça que é presa à biela através do pino do
pistão, e possui um movimento alternativo vertical entre os pontos
mortos (PMA/PMB). O pistão em si é uma peça do motor que
recebe os impactos de força gerado pelos gases em combustão.
A parte do pistão que recebe a pressão dos gases em expansão é
chamado de cabeça. Há pistões onde a parte interna da cabeça tem
as nervuras com a seguinte função: dissipar mais rapidamente o
calor, reforçar a cabeça e torná-lo mais leve. Funciona como uma
base móvel no interior do cilindro permitindo o aumento da massa
gasosa quando esta atinge o máximo de sua força expansiva, sendo
por isso, animado de um movimento retilíneo. Além desta função
principal, o embolo executa ainda as seguintes operações: cria uma
baixa pressão no interior do cilindro a fim de permitir a admissão
de mistura gasosa, comprime essa mistura e depois de ser
inflamada impulsiona os gases queimados a serem expulsos
através da válvula de escapamento. O embolo é provido de
ranhuras onde se alojam as molas de segmento (anéis de
segmento), as quais não só o ajustam na camisa do cilindro,
evitando assim a fuga de gases, como também raspam e regulam a
quantidade de óleo a ser mantida nas paredes do cilindro.
Tipos de cabeça de embolo
Plana: É a melhor e mais utilizada na aviação, por conduzir
melhor o calor e possuir o menor peso.
Convexa: É do tipo de cabeça que embora ofereça maior
resistência as altas compressões, conduz pouco calor e é mais
pesada que o de cabeça plana; esse tipo de cabeça não é usada em
aviação.
Côncava: É a pior de todas; não conduz o calor e ainda
proporciona uma taxa de compressão pequena. Os êmbolos não
são rigorosamente cilíndricos, o diâmetro da cabeça é um pouco
menor do que a base com o objetivo de compensar a dilatação
normal de funcionamento.
Qualidades que deve possuir o embolo
Deve ser resistente para poder suportar as pressões de expansão,
porém deve ser o mais leve possível para diminuir as forças de
inércia; deve ter as paredes de espessura suficiente nas várias
partes sem o perigo de fundir-se; deve também deslocar-se no
cilindro suavemente e qualquer temperatura de trabalho, e isso de
maneira justa, para evitar vazamento de compressão “blow by”
para o interior do cárter.
Conjunto de pistão e tipos de pistão
Pistão
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Nota: Em uma decolagem a velocidade do embolo é tão grande
que ele alcança o curso de 5.000 por minuto; a maior parte do calor
da cabeça do embolo é retirado através da mistura combustível.
Anéis de segmento ( molas de segmento)
Os anéis de segmento são fabricados em ferro fundido e são
concêntricos, formando assim com o embolo uma junta estanque
(vedado).
Em alguns motores são usados anéis de aço macio cromado na
ranhura que comporta o anel de compressão, devido às altas
temperaturas. Os Anéis de segmento são abertos em um ponto,
permitindo-lhes aumentar ou diminuir de diâmetro, dentro de certo
limite. No caso de quebra ou rompimento de um dos anéis de
segmento é trocado todo o conjunto. Uma outra grande função dos
anéis de segmento é retirar parte do calor do embolo e transferi-lo
para a camisa do cilindro.
Grande parte do calor da cabeça do embolo é retirado através da
mistura ar + combustível; chamado também de lavagem interna
do cilindro.
Existem êmbolos em que há uma depressão na cabeça, isso evita
que quando a válvula estiver aberta encontre a cabeça do embolo
em uma má regulagem, provocando assim danos.
Tipos de anéis de segmento
Pelo tipo de corte:
Pela função específica:
1-Compressão
2-Controlador de óleo
3-Raspador
Obs: De um modo geral os anéis de segmento se classificam em:
compressores e lubrificadores.
Anéis de compressão
A finalidade dos anéis de compressão é evitar o escapamento dos
gases através do pistão durante a operação do motor. Eles são
colocados nas ranhuras imediatamente abaixo da cabeça do pistão.
Anéis de controle de óleo ( controladores)
Os anéis de controle de óleo são colocados nas ranhuras
imediatamente abaixo dos anéis de compressão e acima da
cavidade do pino do pistão. Pode haver um ou mais desses anéis de
controle de óleo do pistão. Dois anéis podem estar instalados na
mesma ranhura ou em ranhuras separadas. Os anéis de controle de
óleo regulam a espessura do filme de óleo sobre a camisa do
cilindro. Se entrar óleo na câmara de combustão ele será queimado
e deixará uma fina camada de carbono sobre as paredes da câmara
de combustão,na cabeça do pistão,velas e cabeça das válvulas.
Esse carbono pode causar o emperramento das válvulas ou dos
anéis se ele penetrar nas ranhuras dos anéis e guias de válvulas.
Além disso, este carbono pode ocasionar falha nas velas, bem
como a detonação, pré-ignição e excessivo consumo de óleo. O
óleo vindo do interior do embolo penetra na camisa do cilindro,
através de furos existentes nas ranhuras que suportam os anéis
controladores.
Anéis raspadores
O anel raspador do óleo geralmente tem uma face chanfrada e está
instalado em uma ranhura da base do pistão. O anel está instalado
com a face raspadora para fora da cabeça do pistão ou na posição
inversa dependendo da posição do cilindro e da série do motor. Na
posição inversa o anel raspador retém o óleo em excesso acima
dele no golpe ascendente do pistão e esse óleo é retornado ao cárter
através de furos localizados nas ranhuras do anel raspador.
Bielas
Servem para transmitir do eixo de manivela todo o esforço do
embolo, durante a explosão. São constituídas de aço-cromo-níquel.
A mais usada é do tipo “I”. De acordo com o tipo de motor,
existem três tipos de biela:
1.Tipo plana → usado em motores em “O” e em linha.
2.Tipo forquilha → usada nos motores em “V”e do tipo
embielamento.
3.Tipo biela-mestra → é usada nos motores radiais.
Eixo de manivelas
É a espinha dorsal de um motor. Serve juntamente com a biela para
transformar o movimento retilíneo alternativo do embolo em
circular continuo sobre o eixo de manivela para ser aproveitado em
movimento de tração.
A dimensão e a forma do eixo de manivela depende do numero e
disposição dos cilindros e do tamanho do motor. A principal
consideração em relação ao número dos cilindros e sua disposição
é o equilíbrio do motor e conseqüente vibração do eixo de
manivela, construído em aço-cromo-níquel.
Nomenclatura:
1-Contra pesos: São amortecedores colocados no eixo para anular
ou evitar que o eixo de manivela trepide, são classificados como
estáticos e dinâmicos.
2-Moente: É a parte do eixo onde é articulada a biela.
3-Munhão: É a parte do eixo de manivela que é apoiada no Carter.
4-Braço de manivela: É a distância (ligação) entre o munhão e o
moente.
5-Decalagem de manivela: É o ângulo formado entre dois moentes
consecutivos, de acordo com a ordem de fogo.
Obs: A distribuição mecânica do motor começa no eixo de
manivela e termina no eixo da hélice.
Nomenclatura da bielaSão partes da biela: Cabeça, corpo e pé.
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Balanceamento do eixo de manivelas
A vibração excessiva em um motor resulta não apenas em falha
por fadiga da estrutura metálica, mas também causa rápido
desgaste nas partes móveis. Em alguns casos a vibração excessiva
é causada pelo desbalanceamento do eixo de manivela. Um eixo de
manivela está estaticamente balanceado quando o peso de todo de
todo o conjunto de moentes, braço de manivela e contra-peso estão
balanceados em volta de seu eixo de rotação.
Durante o teste de balanceamento estático do eixo de manivela é
colocado sobre os dois cutelos. Se o eixo tender a girar através de
qualquer posição durante o teste estará fora do balanceamento
estático.
Um eixo de manivela está dinamicamente balanceado quando
todas as forças criadas pela sua própria rotação e impulsões estão
balanceadas entre si, de maneira que pouca ou nenhuma vibração é
produzida quando o motor estiver funcionando.
Para reduzir ao mínimo a vibração durante o funcionamento do
motor, amortecedores são encorpados ao eixo de manivelas.
Um amortecedor dinâmico é simplesmente um pendulo, o qual é
bem preso ao eixo de manivela de forma que ele fique livre para se
mover num pequeno arco. Ele está incorporado ao conjunto de
contra-pesos.
Se for dado a um pêndulo uma série de impulsos a uma
velocidade correspondente a sua freqüência natural para simular
uma força de impulso em um motor, ele começará a balançar ou
vibrar ou para diante dos impulsos. Um outro pêndulo suspenso ao
primeiro absorverá os impulsos, mantendo o primeiro estacionado.
O amortecimento dinâmico é um pequeno pêndulo pendurado ao
eixo de manivelas e modulado na freqüência da força dos
impulsos, para absorver a vibração da mesma maneira.
Distribuição mecânica: eixo de manivela ao eixo da hélice.
Decalagem de inflamação
É aplicado somente em motores radiais. É obtido pela formula
720° sendo N o número de cilindros o motor.
N
A ordem de inflamação de um motor de 14 cilindros é dada pela
fórmula prática e empírica(+9-5).Soma-se 9 ao cilindro numero 1 e
diminui-se -5 do cilindro seguinte na ordem crescente dos
cilindros. Exemplo:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 10 5 14 9 4 13 8 3 12 7 2 11 6
Eixo de ressaltos
O eixo de ressaltos é usado nos motores em linha em “V” e de
cilindros opostos. Serve para comandar as válvulas no tempo exato
de acordo com a distribuição do motor. A relação da velocidade
para com o eixo de manivela de ½ , ou seja, gira com a metade da
velocidade do eixo de manivelas e recebe o comando, através das
engrenagens. Tratando-se de um motor em linha simples (normal
ou invertido) terá um eixo de comando de válvulas (eixo de
ressaltos).Se tiver duas linhas de cilindros terá dois eixos de
comando de válvulas.
O eixo de ressaltos é fabricado em aço-cromo-níquel, temperado
e cementado na superfície de atrito com os ressaltos. Sofrem
esforços de atrito, torção e vibração, todos de intensidade razoável
em virtude da boa lubrificação existente no interior do motor.
O eixo de ressaltos é do tipo convencional e está localizado
paralelamente ao eixo de manivelas. Recebem comando do eixo de
manivelas e atuam nos tuchos hidráulicos. Os tuchos acionam as
hastes de comando que por sua vez atuam os balancins e estes as
válvulas.
Os tuchos hidráulicos têm por finalidade eliminar as folgas do
mecanismo de comando das válvulas e amortecer as vibrações do
sistema quando em funcionamento. Quando as válvulas estão
fechadas os ressaltos do eixo de ressaltos não estão em contato
com os tuchos. Quando as válvulas estão abertas, os ressaltos estão
em contato direto com os tuchos, fazendo com que todo
mecanismo de comando das válvulas entre em funcionamento.
Mecanismo de comando das válvulas
O tucho hidráulico consiste em uma carcaça, uma mola de
expansão, uma válvula unidirecional, um encaixe de comando de
válvula (vareta, haste impulsora) e um anel retentor.
Uma cavidade externa à carcaça do tucho recebe o óleo sob
pressão do sistema de lubrificação do motor. Quando o tucho não
está acionado pelo eixo de ressaltos, a mola de expansão distende,
fazendo coincidir a cavidade do pistão com o orifício da carcaça do
tucho permitindo que o óleo sob pressão passe para o interior do
pistão e abra a válvula unidirecional, enchendo a câmara inferior.
Passando pelo o orifício calibrado do encaixe da haste de
comando, o óleo através da haste de comando vai lubrificar o
balancim. O retorno de lubrificação dos balancins é feito entre a
haste e o envelope. Quando o eixo de ressaltos atuar o tucho, o
óleo da câmara inferior fecha a válvula unidirecional, formando em
calço hidráulico. Ao mesmo tempo a mola de expansão será
comprimida, já que o trecho encontra resistência em acionar a
haste de comando, desalinhando o orifício de alimentação de óleo
da carcaça do tucho não permitindo a passagem de óleo para
lubrificação. Um anel retentor limita o curso do pistão no interior
da carcaça. Nessa situação o mecanismo de comando das válvulas
está em funcionamento. O tucho atua na haste e a haste o balancim,
e este por sua vez a válvula. Ao mesmo tempo o calço hidráulico,
formada a câmara interior, amortece as vibrações provocadas pelo
funcionamento do sistema.
Prato de ressaltos (disco de ressaltos)
São empregados em motores radiais. Sua finalidade é comandar
as válvulas no tempo exato, de acordo com a distribuição do
motor.
Relação de velocidade para com o eixo de manivelas: O prato de
ressaltos gira com velocidade relativa com o eixo de manivelas que
é dado pela formula V= 1 ÷ 2R; Sendo R o número de ressaltos de
cada pista que por sua vez é determinado pelas formulas: R= N+1
÷2, quando o prato gira no mesmo sentido do eixo de manivelas e
R= N-1 ÷2, quando o prato gira no sentido contrário ao eixo, sendo
N o número de cilindros de apenas uma estrela.
Quantidade: Tantos quantos forem às séries de cilindros do
motor. Cada prato terá duas pistas de ressaltos, uma comanda as
válvulas de admissão e a outra comanda as válvulas de
escapamento. Por motivo de peso o prato é feito de Dural
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(duralumínio) pela qual é cravado uma coroa de aço-cromo-níquel,
onde estão usinadas as pistas de ressaltos.
Haste de comando de válvula/haste impulsora/vareta
Servem para transformar o movimento alternativo vertical dos
tuchos aos balancins. As varetas estão protegidas por tubos de liga
de alumínio chamados de envoltórios ou envelopes contra
impurezas. São perfuradas nas extremidades para permitir a
passagem de óleo lubrificante aos balancins. As hastes são feitas
de alumínio e as extremidades boleadas de aço.
Balancins
Os balancins transmitem a força de acionamento do ressalto ou das
varetas para as válvulas. Os conjuntos de balancins são suportados
por mancais lisos, de roletes ou de esferas, os quais servem como
um eixo. Geralmente uma extremidade do braço encosta da haste e
a outra no pé da válvula. O balancim sofre o esforço de torção.
Válvulas
São peças que servem para permitir a abertura e o fechamento dos
orifícios de admissão dos gases combustíveis e o escapamento dos
gases queimados no momento adequado, além de servirem para
vedar a câmara de combustão durante o tempo de compressão e
explosão.
Guia da válvula/ porto da válvula
São a buchas geralmente feita de bronze fosforoso nas válvulas de
admissão e de aço (tungstênio de baixo teor de carbono) nas
válvulas de escapamento, que são colocadas nos orifícios guias,
bloqueadas na respectiva caixa da válvula. Essas buchas servem
como mancais anti-fricção longitudinal e recebem lubrificação
pelo circuito do balancim, cujo óleo enche a caixa dos balancins.Sede das válvulas
É à parte da cabeça do cilindro onde as válvulas se assentam
fechando hermeticamente a câmara de combustão nos ângulos
de 30º e 45º. Os de 30º oferece maior abertura a passagem dos
gases, porem menor alinhamento e 45º oferece uma menor
abertura, porém melhor alinhamento e conseqüentemente melhor
vedação. O ângulo de 45 º é mais usado .
Construção das válvulas
As válvulas nos cilindros do motor de uma aeronave estão sujeitas
as altas temperaturas, corrosão e tensão de operação, com isso, a
liga metálica nas válvulas tem que resistir a todos esses fatores.
Devido ao fato das válvulas de admissão trabalharem em
temperaturas mais baixas que as temperaturas das válvulas de
escapamento, elas podem ser fabricadas de aço-cromo-níquel. As
válvulas de escapamento são geralmente fabricadas de nicromo,
silcromo, ou aço cobalto-cromo.
As faces das válvulas são freqüentemente mais duráveis por meio
de aplicação de um material denominado estelita. Cerca de 1/16”
dessa liga é soldada à face da válvula e retificada para o ângulo
correto. A estelita é resistente a corrosão por altas
temperaturas e também resiste a choque e desgaste, associados
à operação da válvula. Alguns fabricantes de válvulas usam um
revestimento de nicromo. O nicromo é utilizado com a mesma
finalidade da estelita.
A haste da válvula tem sua superfície endurecida para resistir ao
desgaste causado pelo seu deslocamento através da guia de
válvula. O pescoço é a parte que forma a junção entre a cabeça e a
haste. A extremidade da válvula é endurecida para resistir ao
martelamento do balancim, quando ele abre a válvula. Uma
ranhura usinada na haste próximo à extremidade recebe o anel
freno dela, este mecanismo forma uma trava para prende a arruela
de retenção no lugar que mantém a válvula presa. As válvulas de
escapamento são ocas e parcialmente cheias com sódio
metálico. Esse material é utilizado porque é um excelente condutor
de calor; O sódio irá se fundir aproximadamente 91 ºC, e o
movimento alternativo da válvula faz circular o sódio liquido,
facilitando a retirada de calor da cabeça da válvula para a haste,
onde é dissipado através da guia da cabeça do cilindro e das alhetas
de refrigeração.
Válvulas de admissão: Feitas de aço-cromo-niquel
Válvulas de escapamento: Feitas de nicromo, sincromo ou aço
cobalto cromo.
Sob nenhuma circunstância deve uma válvula cheia de sódio ser
cortada, ou sujeita a tratamento pelo qual possa causar ruptura, a
exposição do sódio com o ar exterior poderá resultar em fogo ou
explosão com possíveis ferimentos no pessoal. As válvulas de
admissão mais utilizadas têm a haste sólida e as cabeças são de
formato plano. Válvulas de admissão para motores de baixa
potência são geralmente de cabeça plana e suas faces são
construídas de materiais diferentes. As válvulas de escapamento
têm formato de tulipa.
Mecanismo de operação da válvula
Para que um motor alternativo funcione de forma apropriada, cada
válvula deve abrir no tempo certo, permanecer aberta pelo espaço
de tempo requerido e fechar no tempo previsto. As válvulas de
admissão são abertas antes do embolo ou pistão atingir o ponto
morto superior, e as válvulas de escapamento permanecem abertas
após o ponto morto superior. Em um instante particular, contudo,
ambas as válvulas são abertas ao mesmo tempo (fim do
escapamento e inicio de admissão). Esse cruzamento da válvula
permite melhor eficiência volumétrica e baixas temperaturas de
operação dos cilindros. Esse sincronismo das válvulas é controlado
pelo seu mecanismo de operação. Nos motores radiais as válvulas
são acionadas através do disco ou prato de ressaltos. A maior parte
do calor retirado das válvulas é pelo pé. Em qualquer motor para se
abrir as válvulas usa-se o conjunto de acionamento de válvulas.
Mecanismo de operação das válvulas (motor radial)
O tucho aciona uma haste impulsora que por sua vez atua no
balancim que abre a válvula. As molas que deslizam sobre as
hastes das válvulas e, que são mantidas no lugar pela arruela de
retenção da mola e pela ranhura da haste, fecham cada válvula e
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empurram o mecanismo da válvula na direção oposta, quando o
rolete do tucho rola ao longo da baixa seção do anel de ressalto.
Prato de ressaltos
O mecanismo da válvula de um motor radial é operado por meio de
um ou dois anéis de ressaltos, dependendo do número de série dos
cilindros. Em um motor radial com uma série de cilindros é
utilizado como um anel, de dupla curva motriz (ou trilha). Uma
aciona a válvula de admissão e a outra aciona a válvula de
escapamento.
O prato de ressaltos é uma peça circular de aço com uma série de
ressaltos ou lóbulos na superfície externa. A superfície desses
lóbulos e o espaço entre eles (sobre o qual o rolete do tucho
desliza) são conhecidos como curva motriz. Na medida em que o
anel de ressaltos gira, os lóbulos provocam o levantamento do
impulsor na sua guia, transmitindo dessa forma a força através da
vareta e do balancim, para abrir as válvulas.
No motor radial de suas séries de cilindros, um segundo anel de
ressaltos, destinado à operação das válvulas da carreira traseira, é
instalado entre a extremidade traseira da seção de potência e a
seção do compressor.O prato de ressaltos é montado
concentricamente com o eixo de manivelas e por ele é acionado a
uma razão de velocidade reduzida através do conjunto de
engrenagens acionadoras intermediárias do anel. O prato de
ressaltos tem dois conjuntos de lóbulos paralelos espaçados na
periferia, sendo um conjunto para as válvulas de admissão e o
outro para as de escapamento. O prato de ressaltos utilizado pode
ter quatro ou cinco lóbulos sobre as trilhas de ambas as válvulas. O
tempo de operação das válvulas é determinado pelo espaçamento
desses lóbulos e pela velocidade e direção na qual os anéis de
ressaltos são acionados em relação à velocidade e direção do eixo
de manivelas. O braço tem um parafuso para ajustar a folga entre o
balancim e o pé da haste da válvula. O parafuso é ajustado à folga
especificada para garantir a abertura completa da válvula.
Acionamento das válvulas em motores de cilindros opostos
Conjunto de retenção de válvulas
O conjunto de retenção das válvulas serve para mantê-las fechadas
é composta de: prato superior, prato inferior, cones bi-partidos,
molas, trava (freno).
O prato inferior é colocado em torno da guia da haste da válvula
na parte mais próxima do pescoço, e serve para apoiar uma das
extremidades da mola, evitando que estas, que são de aço, atritem
com o fundo da caixa das válvulas, que é feita de liga de alumínio.
O prato superior que é cônico é colocado em torno do pé da
válvula, e ai, é mantido pelo cone bi-partido que se encaixa na
parte cônica do prato e ao pé da válvula.
Molas das válvulas
Cada válvula é fechada por meio de duas molas helicoidais. Se
apenas uma mola fosse utilizada haveria vibração ou oscilação em
determinadas velocidades. Para eliminar essa dificuldade, duas ou
mais molas (uma dentro da outra) são instaladas em cada válvula.
Cada mola irá vibrarem diferentes velocidades do motor,
resultando um rápido amortecimento das vibrações durante o
funcionamento. Duas ou mais molas também reduzem o perigo de
enfraquecimento e possível falha por fratura, devido ao
aquecimento e fadiga do material. As molas são mantidas no lugar
por meio de travas bipartidas, instaladas no rebaixo do batente
superior da mola da válvula ou arruela, e engraza num entalhe
usinado na haste da válvula. A função das molas é de fechar as
válvulas e prendê-las seguramente em suas sedes.
Engrenagens de redução da hélice
A potência elevada entregue por um motor de alta potência resulta
da alta rotação do eixo de manivelas. É, portanto, necessárioprover engrenagens de redução para limitar a velocidade de
rotação da hélice, para um valor no qual uma operação eficiente
seja obtida. Sempre que a velocidade das pás se aproxima da
velocidade do som, a eficiência da hélice diminui rapidamente. A
prática geral têm sido prover engrenagens de redução para hélices
de motores, cujas velocidades são acima de 200 RPM, porque a
eficiência da hélice diminui rapidamente acima dessa velocidade.
Uma vez que as engrenagens de redução têm que resistir as tensões
extremamente altas, elas são usinadas em aço forjado. Existem em
uso muitos tipos de sistemas de redução. Os três tipos mais
utilizados são: planetário de dentes retos, planetário de dentes
chanfrados e pinhão cilíndrico.
Engrenagens de redução
Os sistemas de engrenagens de redução do tipo planetário são
usados nos motores radiais e opostos e os de dentes retos e pinhão
cilíndrico são usados com os motores em linha e em “V”.
Os sistemas de engrenagens do tipo planetário de dentes retos
consistem de uma grande engrenagem acionadora, ou engrenagem
sol, presa por chaveta (e algumas vezes por estrias) ao eixo de
manivelas, uma grande engrenagem.
Chapas de inscrição
A finalidade é proporcionar ao mecânico uma leitura prática e
imediata dos dados técnicos, tipo, cilindrada total, número de série,
desenhos, cotas de regulagens, etc.
A tecnologia é muito fácil e temos os exemplos:
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R-Motor radial L-Motor em linha
O-Motor cilindros opostos V - Motor em “V”
2.600-13 → Cilindradas totais em pol³ ou cm³ e 13 Modificações
executadas desde o protótipo.
A medida pol³ ou cm³, vão depender da medida do diâmetro
interno do cilindro e da medida do curso.
Teoria de motor a 4T - Ciclo de 4 tempos
Referente à operação dos motores com ciclo de quatro tempos,
deve ser percebido que a relação entre a distribuição, ignição e a
abertura das válvulas, variam consideravelmente entre os motores.
Tempo de admissão
Durante o tempo de admissão o embolo é puxado para baixo no
cilindro, através da rotação do eixo de manivelas. Isso reduz a
pressão no interior do cilindro e provoca um fluxo de ar na pressão
atmosférica através do carburador, que mede a quantidade correta
de combustível. A quantidade ou carga da mistura ar / combustível
depende da abertura da manete de aceleração. A válvula de
admissão é aberta muito antes do embolo atingir o ponto morto
superior no tempo de escapamento, de modo a provocar a entrada
de maior quantidade de carga ar / combustível no cilindro,
aumentando dessa forma sua potência. A distância antes do ponto
morto superior em que a válvula pode ser aberta está, contudo,
limitada a vários fatores, tal como a possibilidade dos gases
quentes remanescentes do ciclo anterior retornarem pela tubulação
de admissão e sistema de indução. Em todos os motores de
aeronaves de alta potência as válvulas de admissão e escapamento
estão fora de suas sedes no ponto morto superior, no inicio de
tempo de admissão. Esse momento é denominado de cruzamento
de válvulas, e é projetado para ajudar na refrigeração do cilindro,
internamente, por meio de circulação da mistura ar / combustível,
que está fria, no tempo de admissão, para aumentar a quantidade
de mistura introduzida no cilindro e para ajudar na expulsão dos
sub-produtos da combustão. A válvula de admissão é regulada para
fechar entre 50º e 75º após o ponto morto inferior no tempo de
compressão, dependendo na especificação do motor, vara permitir
que a impulsão dos gases de admissão carregue o cilindro
completamente. Devido ao volume acima do embolo,
comparativamente grande, quando o embolo está próximo a ponto
morto inferior, o ligeiro curso do embolo para cima durante esse
tempo, não tem grande efeito sobre o fluxo dos gases sendo
admitidos. Esse retardo pode ser estendido, porque os gases podem
ser forçados de volta através da válvula de admissão, e anular o
propósito do retardo no fechamento.
Tempo de compressão
Após a válvula de admissão estar fechada, a continuação do
movimento do embolo para cima comprime a mistura ar /
combustível para obter as características da queima e expansão
desejadas. A carga é queimada por meio de uma centelha elétrica
quando o embolo se aproxima do ponto morto superior. A fase da
ignição varia de 20º a 35º antes do ponto morto superior,
dependendo do que seja requerido pelo motor especifico, para
assegurar completa combustão da carga, no tempo em que o
embolo estiver passando ligeiramente pelo ponto morto superior.
Tempo de potência
Quando o embolo se move para o ponto morto superior no fim do
tempo de compressão e começa a descer no tempo de potência, ele
é forçado para baixo pela rápida expansão dos gases, queimando
na cabeça do embolo com uma força que pode ser maior que 15
toneladas à potência máxima de saída do motor. A temperatura de
saída dos gases pode estar entre 1650 ºC e 2000 ºC.
O tempo de abertura da válvula de escapamento é determinado
pela conveniência de utilizar as forças de expansão o máximo
possível, e de esvaziar o cilindro o mais completo possível. A
válvula é aberta, antes do ponto morto inferior no tempo de
potência (em alguns motores, de 50º a 75º antes do ponto morto
inferior), enquanto ainda existe alguma pressão no cilindro. Esse
processo livra o cilindro das sobras de calor, após a expansão
desejada ter sido obtida, e evita o superaquecimento do embolo.
Tempo de escapamento
Conforme o embolo passa pelo PMB no tempo de potência e sobe
no tempo de escapamento, ele começa a empurrar os gases
queimados. A velocidade dos gases de escapamento deixando o
cilindro cria uma baixa pressão no seu interior. Essa pressão baixa
(depressão) acelera o fluxo da mistura ar / combustível para o
cilindro quando a válvula de admissão começa a abrir.
Mancais
São peças que apóiam e permitem os movimentos das partes
moveis com o mínimo de atrito. O eixo de manivelas, por exemplo,
apóia-se no cárter através de mancais denominados bronzinas ou
casquilhos.
Mancais de esferas
Um mancal de esferas consiste em canais ranhurados interno e
externamente e um ou mais conjuntos de esferas. Eles são
utilizados nos eixos de ventoinhas dos compressores e balancins de
alguns motores. Mancais de esferas especiais ( deep-groove) são
usados em motores de aeronaves para transmitir o empuxo da
hélice para a seção do nariz do motor.
Mancais de rolete
Mancais de rolete são fabricados de muitos tipos e formas, porém
os dois tipos geralmente usados nos motores de aeronaves são os
roletes retos e os roletes cônicos. Mancais de roletes retos são
utilizados onde esse mancal está sujeito apenas a cargas radiais.
Eles são utilizados como mancais principais dos eixos de
manivelas nos motores de alta potência e também em situações
onde as cargas radiais são elevadas. Nos mancais de roletes
cônicos cobrem superfícies internas e externas, tendo o formato de
cone. Esses mancais resistem tanto a cargas de empuxo quanto as
radiais. São usados nos eixos das rodas, para mantê-las
centralizadas.
Sistema de lubrificação
A principal função de um lubrificante é a formação de uma
película que impede o contato direto entre as superfícies que se
movem relativamente entre si. Com isso o atrito é reduzido a níveis
mínimos, sendo comparado ao contato direto, exigindo assim uma
menor força e evitando o desgaste dos corpos.
Com a evolução dos lubrificantes, esses passaram a acumular
novas funções como: proteção contra a corrosão, auxílio à
vedação, transferência de calor, retirada de produtos indesejáveis
do sistema, etc.
Na teoria, a lubrificação fluida é baseada na ação de separação de
superfícies, de tal forma que o contato “metal com metal” não
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ocorra. Enquanto uma película de óleo permanecer contínua, a
fricção metálica é substituída por uma fricção interna no fluido
lubrificante. Sob condições ideais, fricção e desgaste são mantidos
em um nível mínimo. Em adição à redução de atrito, a película de
óleo age como um colchão entre as peças metálicas. Esse efeito de
amortecimento é particularmente importante para peças como
bielas e eixos de manivelas, as quais são sujeitas às cargas de
choque. Como o óleo circula através do motor, ele absorve o calor
das peças.
Pistões e camisas dos cilindros em motores a explosão
(convencionais) são especialmente dependentes do óleo para
resfriamento. O óleo ajuda na formação de um selo entre o pistão e
a camisa do cilindro, para prevenir vazamentos dos gases da
câmara de combustão, além de reduzir o desgaste abrasivo recolhe
partículas estranhas e leva até o filtro, onde são retidas, assim
como nos bujões magnéticos dos decantadores.
Funções básicas do óleo lubrificante
1-Reduzir o atrito entre as superfícies deslizantes.
2-Refrigerar as partes do motor que não podem ser refrigeradas
pelo ar.
3-O óleo além de lubrificar, fornece pressão para o acionamento de
acessórios. Ex: Mudança de ângulo das pás das hélices
hidramáticas.
OBS: O óleo lubrificante dos motores convencionais é de origem
mineral e o os óleos de motores a reação de origem sintética.
O óleo usado em motores à explosão (convencionais) tem uma
viscosidade alta, por que:
1-O motor possui grandes folgas no funcionamento, devido a
partes moveis de tamanho relativamente grande, diferentes
materiais usados e diferentes taxas de expansão térmica.
2-Está sujeito a altas temperaturas de operação
3-Está sujeito a altas pressões nos rolamentos.
Noções de atrito
Qualquer tipo de movimento relativo, entre corpos sólidos,
líquidos ou gasosos, dá origem ao atrito que se opõe a esse
movimento. O atrito produz calor que entre outros inconvenientes
representa uma perda direta de energia. No funcionamento de
qualquer máquina ocorre o fenômeno conhecido como atrito
metálico nas partes animadas de movimentos relativos. É, portanto
de grande importância reduzir a um mínimo atrito metálico, não só
com a finalidade de minorar a perda de energia e o aquecimento
pelo calor desprendido, como também para diminuir o ruído e o
desgaste das peças, eliminando os riscos de ruptura das mesmas.
Isso é obtido com a interposição entre as peças metálicas de uma
substância fluida – lubrificante – que fornece uma película
adequada. Essa película exerce uma função denominada
lubrificação. Daí diz-se que lubrificar é interpor uma película de
um fluido adequado entre superfícies em movimento relativo de
modo que o mesmo se faça com o mínimo de aquecimento, ruído e
desgaste.
O atrito se classifica em estático e cinético.
> Estático: Quando pelo menos um está parado.
> Cinético: estão em movimento.
OBS: A lubrificação dos motores convencionais é do tipo mista,
isto é, por gravidade, por pressão e por salpique.
Propriedades dos óleos lubrificantes
Ponto de fulgor: É a mais baixa temperatura na qual uma amostra
de óleo desprende vapores quando aquecida, em proporções
suficientes para formar uma mistura inflamável com o ar,
provocando um flash quando se aproxima uma pequena chama de
sua superfície sob condições prescritas de ensaio.
Ponto de fluidez: É a temperatura mínima em que o óleo é
submetido a um processo de resfriamento, ainda flui. Essa
característica tem grande importância no caso especial dos
lubrificantes utilizados e baixas temperaturas como óleos para
compressores de refrigeração. O resultado é obrigatoriamente um
múltiplo de 3Cº 5Cº.
Ponto de gota: É a temperatura de uma graxa de avião. Passa para
o estado liquido, quando da queda da primeira gota liquefeita.
Ponto de névoa: É a temperatura na qual seu para-físico
normalmente é mantido em solução, começa a solidificar e separar
em micro-cristais, dando o óleo uma aparência nebulosa e
enfumaçada.
Ponto de ebulição: Um óleo é submetido a alta temperatura está
sujeito à vaporização, se não for corretamente usado para o fim
desejado, o que conseqüentemente o levará a uma perda excessiva.
O maior consumo do óleo do motor é devido à vaporização.
Peso específico
É a proporção do peso de uma substância, pelo peso de igual
volume de água destilada, a uma temperatura determinada. Como
exemplo: a água pesa aproximadamente 8 libras por galão, um óleo
de peso específico 0,9 pesará 7,2 libras por galão.
Geralmente os óleos comerciais de aviação são classificados
numericamente como 80, 100, 140, etc., os quais são aproximações
de duas viscosidades medidas por um instrumento de teste,
chamado Viscosímetro Universal de Saybolt. Nesse instrumento
um tubo retém uma quantidade especifica do óleo a ser testado. O
óleo é colocado na temperatura exata por um banho aquecido em
torno do tubo. O tempo em segundos requerido para que
exatamente 60cm³ de óleo fluam através de um orifício calibrado é
anotado como a medida da viscosidade do óleo.
Número Saybolt Número SAE
65 30
80 40
100 50
120 60
140 70
O Número SAE corresponde à metade do Saybolt.
Viscosidade
É a propriedade mais importante dos óleos lubrificantes, podendo
ser definida como a resistência ao escoamento que os fluidos
apresentam. Na prática, medimos em laboratório essa propriedade
com emprego de aparelhos chamado viscosímetros, que possuem
canais capilares ou orifícios graduados próprios para restringir o
fluxo de líquidos. Os viscosímetros mais usados no Brasil são do
tipo Saybolt e SAE.
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Viscosímetro Saybolt
Nesse equipamento a viscosidade é indicada pelo tempo em
segundos, necessário para que 60ml de óleo escorram
completamente através de um orifício de 1,765 mm de diâmetro
sob a ação de gravidade. Essa viscosidade teve origem nos Estados
Unidos onde, como em todo o mundo, esse ensaio está caindo em
desuso, tendo inclusive sido retirado da relação de metodologias de
ensaios utilizadas para lubrificar (ASTM). Seu resultado é
expresso na unidade segundos Saybolt Universal (SSU).
As classificações SAE são puramente arbritárias e não possuem
relacionamento direto com o de Saybolt ou outra classificação. A
letra “W” ocasionalmente é incluída no número SAE 20W. Essa
letra “W” indica que o óleo, por ter atingido os requisitos de
viscosidade nas temperaturas de teste especificados, é um óleo
satisfatório para o uso no inverno (Winter) em climas frios.
Embora a escala SAE tenha eliminado alguma confusão nas
designações dos óleos lubrificantes, não se deve assumir que essa
especificação cubra todos os requisitos de viscosidade importantes.
Um número SAE indica somente a viscosidade relativa, isso não
indica qualidade ou outra característica essencial. É bem sabido
que existem bons óleos e óleos inferiores que possuem a mesma
viscosidade e dadas temperaturas, e dessa forma, estão sujeitas a
classificação no mesmo grau. As letras SAE em uma lata de óleo
não são um endosso recomendação de óleo pela “Society of
Automotive Engineers”. Embora cada grau de óleo seja
classificado por um número SAE, dependendo do seu uso
especifico, pode ser classificado com um número para aviação
comercial ou de especificação militar.
Aditivos
São produtos químicos que adicionados aos óleos, aumentam a
eficiência dos mesmos reforçando-lhes u mesmo conferindo-lhes
características necessárias às exigências das máquinas modernas.
Componentes do sistema
Tanque
Os tanques de óleo são geralmente construídos de liga de
alumínio. O tanque de óleo deve ser colocado em um nível acima
do motor, o bastante para suprir a bomba de óleo, já que sua
alimentação é por gravidade. A capacidade do tanque de óleo variacom os diferentes tipos de aeronaves. O tubo do bocal de
abastecimento é posicionado para prover espaço suficiente à
expansão do óleo e da espuma formada. As linhas de ventilação
(que são suspiros / equalizador de pressão) são instaladas para
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garantir uma ventilação apropriada ao tanque em todas as altitudes
de vôo (são diversas posições que a aeronave toma em vôo). Essas
linhas são conectadas ao cárter para prevenir a perda de óleo
através da evaporação. Isso indiretamente ventila o tanque para a
atmosfera através do suspiro do cárter. Alguns tanques de óleo
possuem um tanque interno, ou turbilhonador acelerador de
temperatura que se estende desde a conexão de saída do coletor da
base do tanque. Esse tubo interno é conhecido como chaminé de
óleo ou simplesmente chaminé ou hoppertanque, cuja função é
evitar a formação de espuma e aquecer mais rapidamente o óleo do
tanque somente durante a partida.
A localização dos tanques de óleo é no berço do motor ou
gôndola (alojamento) do trem de pouso.
Deflectores na parte debaixo do tanque anulam a ação de
movimento circular para prevenir a sucção de ar na linha de
alimentação da bomba de pressão de óleo, alem de diminuir o peso
do tanque, aumentam a resistência e evitam que numa manobra
brusca grande quantidade de óleo tenda a deslocar-se de uma só
vez, em determinada direção. No caso das hélices controladas por
pressão de óleo chamadas hidramáticas, que usam o mesmo óleo
que lubrifica o motor, a saída de óleo para hélice vem de um tubo
vertical colocado acima do fundo do tanque, pois assim haverá
sempre uma reserva de óleo para o embandeiramento da hélice em
caso de falha do motor. Muitos sistemas de óleo de aeronaves são
equipados com medidor baioneta (igual ao sistema de medição de
carro).
Bomba de óleo
A bomba de óleo nos motores convencionais é do tipo
engrenagem. O óleo que entra no motor é pressurizado, filtrado e
regulado. Retentores são usados para prevenir vazamento em torno
do eixo de acionamento. O óleo sob pressão flui para o filtro onde
quaisquer partículas sólidas suspensas são retidas aceitando
possíveis danos às partes móveis do motor. O óleo sob pressão
abre uma válvula unidirecional do filtro montada na parte superior
e é chamada de válvula de repercussão. Essa válvula é aberta por
uma leve pressão de mola, de uma a três libras, e quando o motor
não estiver operando, evita a formação de calço hidráulico nos
cilindros considerados inferiores nos motores radiais (calço
hidráulico é o acúmulo de óleo na câmara de combustão). A
válvula de desvio by-pass, localizada entre a saída de pressão da
bomba de óleo e o filtro, permite que o óleo não filtrado suplante o
filtro e entre no motor no caso do filtro estar obstruído. Essa
válvula é unidirecional, permitindo a lubrificação do motor,
mesmo que o óleo não esteja filtrado.
Filtro
Os filtros de óleo usados em motores de aeronaves são
usualmente de três tipos: tela, cuno e labirinto de ar.
O filtro tipo tela com sua construção em parede dupla, provê uma
grande área de filtragem em uma unidade bem compacta. Assim
que o óleo passa através da tela de malha fina, materiais estranhos
são removidos e assentados na base da carcaça ou nos botijões
imantados dos decantadores. Em intervalos regulares (inspeções) a
tampa é retirada e a carcaça é limpa com gasolina.
O filtro de óleo do tipo cuno tem um cartucho feito de discos e
espaçadores. Uma lâmina é posicionada em cada par de discos; as
lâminas limpadoras são estacionárias, mas os discos giram quando
o eixo é acionado. O cartucho de um filtro cuno é operado
manualmente, é girado por uma manete externa e os cunos
automáticos têm um motor hidráulico montado dentro do cabeçote
do filtro. O filtro labirinto de ar contém uma série de telas
circulares de malhas finas montadas em um eixo.
Válvula de alívio de pressão de óleo
Uma válvula de alívio de pressão de óleo limita a pressão a um
valor pré-determinado e está instalada na própria bomba e deve ser
regulada preferencialmente com o motor girando. Na maioria dos
motores de aeronaves, girando-se o parafuso no sentido horário,
aumenta-se a tensão da mola que segura a válvula de alívio em sua
sede, aumentando a pressão de óleo. Girando-se no sentido anti-
horário, diminui-se a pressão.
Indicação de pressão de óleo ( manômetro)
É o primeiro instrumento que deve ser observado na partida dos
motores. Ele indica uma possível falha no motor causada por
vazamento, falha da bomba, queima de rolamentos, rupturas de
linhas de óleos, etc. O tipo de indicação de pressão de óleo usa o
mecanismo de tubo de Bourdon (pressão relativa), que mede a
diferença entre a pressão do óleo e a pressão da cabine.
Indicador de temperatura de óleo
Nos motores de cárter seco, a pressão do óleo e a temperatura do
óleo são retiradas na entrada do motor. Nos motores de Carter
molhado ou úmido, a pressão de óleo é tomada na entrada do
motor e a temperatura após o radiador.
Válvula de repercussão
Está instalada na parte superior do filtro, cuja finalidade é evitar
que com o motor parado haja passagem de óleo para os cilindros,
considerados inferiores nos motores radiais, evitando a formação
de calço hidráulico.
Radiador de óleo
A finalidade do radiador é refrigerar o óleo coletado pelos
decantadores, após refrigerar e lubrificar o motor. O núcleo do
radiador é feito de tubos de cobre ou alumínio com terminações do
tubo em formato hexagonal e se agrupando em um efeito colméia.
O espaço entre as camisas internas e externas do radiador chama-se
jaqueta anelar. Uma válvula termostática é instalada no radiador e
serve para aquecer o óleo durante a partida. Três temperaturas
devem ser consideradas durante o funcionamento do motor para o
efeito de aquecimento de óleo:
0º a 40º C - o óleo passa pela válvula termostática;
40º a 60º C – ele passa pela jaqueta anelar;
60º C – o óleo passa pela colméia do radiador.
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Diluição de óleo
Muitos aviões são equipados com sistema de diluição de óleo,
que consiste em adicionar gasolina diretamente na linha de pressão
de óleo na entrada do motor. Para isso utiliza-se o primer, que
retira toda a gasolina da linha de pressão que vai para o carburador.
Quando aplicada, segundo o manual do fabricante, a pressão da
gasolina diminui e isso é normal porque o fluxo fica bifurcado
entre o carburador e a linha de pressão de óleo. Aplica-se a
diluição de óleo em lugares onde a temperatura é baixa. O excesso
de gasolina evapora-se para a atmosfera através do suspiro do
cárter. Dessa maneira no dia seguinte o óleo estará mais fino e não
haverá problemas na partida nem na lubrificação, pois o óleo não
estará congelado. Pode-se fazer a diluição tanto na linha de pressão
como também diretamente no Hopper Tank.
Partículas metálicas
Geralmente as partículas metálicas são encontradas nas telas de
filtragem (filtro) ou nos bujões imantados dos decantadores.
Freqüentemente o carvão desprende-se do interior do motor em
grandes pedaços com aparência externa de metal. Contudo o
carvão pode ser distinguido dando-lhe uma martelada. Se a matéria
for carvão, este material vai se desintegrar, no entanto será metal
caso for amassada. Antes de retirar o motor, no caso de haver
suspeita de defeito interno, é necessário colher e identificar as
limalhas para remetê-las junto do motor retirado. Quando
encontrado em pedaços ou lascas de aço troca-se o motor. Em
alguns casos há necessidade de uma análise e um estudo profundo
para um diagnóstico perfeito. As espécies de partículas
encontradas são: aço, estanho, alumínio, cobre, bronze e prata. As
partículas de aço podem ser isoladas através de um imã. Quando se
encontrampartículas de aço em forma de lascas ou granulares,
condenamos o motor. Quando forem encontradas escamas finas, de
até no máximo 20 microns, drena-se o óleo, recompleta-se o
tanque e gira-se o motor para uma nova coleta.
Estanho
As partículas de estanho podem ser identificadas pelo baixo ponto
de fusão com um ferro aquecido. O estanho em qualquer
quantidade pode ser desconsiderado. Como o estanho é usado
somente no chapeamento de peças do motor e na espessura
máxima de cinco décimos milésimos da polegada (0,0005”), não se
pode encontrar no motor estanho em forma granular.
Alumínio
As partículas de alumínio podem ser identificadas por sua reação
com ácido clorídrico; desfaz-se em diminutas partículas com
rápida emissão de bolhas. A partícula desintegra-se gradualmente e
forma um resíduo escuro chamado de cloreto de alumínio. A
presença de partículas de alumínio em forma granular pode ser
sinal de defeito no embolo, o que pode comprometer a compressão
no cilindro.
Cobre ou bronze
Quando uma partícula de cobre ou bronze é deixada de cair no
ácido nítrico, reagirá rapidamente produzindo uma nuvem verde
brilhante. Neste caso não há necessidade de separar o cobre do
bronze, pois as buchas e guias de válvulas (porto da válvula) são
feitas com esse material. Partículas de cobre ou bronze em forma
granular indicam desintegração da guia da válvula obrigando que o
cilindro seja substituído.
Prata
Pode ser identificada por sua reação com o ácido nítrico. Quando
uma partícula de prata é deixada cair no ácido nítrico, sua reação
será mais lenta, produzindo no ácido uma nuvem esbranquiçada.
Partículas de prata indicam defeitos no mancal da biela mestra.
Quando forem encontradas partículas de prata em qualquer
quantidade, troca-se o motor.
Limalhas
Alumínio→ para identificação de limalha de alumínio coloca-se o
material junto de ácido clorídrico em um recipiente. Essa massa de
alumínio escuro deve ser proveniente de algum êmbolo.
Cobre ou bronze→ partículas de cobre ou bronze indicam que
algumas guias de válvulas estão danificadas. Isso requer a troca de
cilindro. Identifica a limalha de bronze com aço nítrico, o nitrato
de cobre aparecerá com uma nuvem esverdeada.
Aço→ partícula granulada indica que tanto a biela quanto o eixo
de manivelas estão se dilacerando, este caso, troca-se o motor. A
forma de identificação da limalha de aço é feita com um imã.
Prata→ para identificação de limalha de prata coloca-se o material
junto de acido nítrico em um recipiente, ocorrendo assim a
formação de uma nuvem branca. Limalha de prata indica
deterioração do mancal da biela mestre, obrigando que o motor
seja trocado.
Estanho→As limalhas encontradas de estanho são
desconsideradas já que o estanho é somente utilizado para
recapeamento das peças com apenas 0,0005”de espessura.
Identifica-se o estanho pelo seu baixo ponto de fusão com o ferro
de solda.
Sistema de anti-degelo
Quando a temperatura se encontra abaixo de zero grau e há
gotículas de água no ar poderá ocorrer à formação e o acúmulo de
gelo sobre o avião. As áreas de acúmulo são:
→ Bordo de ataque da asa e empenagens. Nesta área o gelo altera
o perfil aerodinâmico, afetando assim o vôo. Pode ser combatido
pelo degelo térmico (circulando o ar quente) ou por degelo
pneumático (gotas infláveis) que literalmente quebram a camada
de gelo.
→ Hélice. O gelo causa alteração do perfil da pá como também
provoca seu desbalanceamento.
→ Para-brisa. O degelo é necessário antes do pouso e pode ser
elétrico (resistência embutida entre as camadas de vidro ou por
pressão de liquido anti-congelante).
→ Tubo de pitot. O acúmulo de gelo no tubo de pitot é muito
grave porque causa erro do instrumento, o degelo é feito por
resistência elétrica dentro do tubo.
→Carburador. O problema do gelo no carburador combate-se com
ar quente.
Sistema de oxigênio
Finalidade: Esse sistema serve para suprir a falta de oxigênio ao
ocupante do avião em altitude elevada. Nos aviões não
pressurizados o seu uso é obrigatório e nos aviões pressurizados é
usado somente em emergência. As partes principais do sistema de
oxigênio são: Os cilindros podem ser de alta pressão, pintados da
cor verde; entorno de 1800 psi ou de baixa pressão podem ser de
fluxo contínuo ou por demanda, saída somente durante a inalação.
Máscara é usada para respiração individual.
Zonas de fogo
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Os detectores de fogo do motor são localizados de acordo com as
zonas de fogo. Cada motor ou área de nacela normalmente é
dividido em três zonas: A zona 1 identifica a área da seção de força
do motor à frente do bordo de fuga dos coul-flaps. A zona 2
identifica a área da seção de acessórios do motor até a parede de
fogo, a zona 3 identifica a área da nacela atrás da parede de fogo
até o bordo de fuga da asa. Obs:
1) parte do sistema de combate ao fogo do motor que borrifa e
espalha o CO2 chama-se Aspersor.
2) Cada motor tem um sistema de combate de fogo independente.
3) Antes de acionar o punho da garrafa de CO2 para combater o
fogo é verificado antes se realmente há fogo no motor.
4) Após o lançamento de CO2 o motor deve ser lavado e
observado se há alguma parte danificada, pois o CO2 é corrosivo.
5) A validade de uma garrafa de CO2 para os motores é de seis
meses.
6) Se porventura em uma revisão geral for constatada que a garrafa
de CO2 esteja sem a etiqueta de validade, devemos pesá-la para
verificar se ainda está dentro do tempo de uso.
Classe de incêndio
O incêndio se classifica em quatro classes:
a) Madeira, tecidos em geral, papel; materiais que deixam cinzas.
b) Líquidos inflamáveis
c) Equipamentos elétricos
d) Alumínio, titânio, zinco, magnésio, etc.
Técnicas de extinção:
a) Eliminação de calor ou resfriamento
b) Eliminação por abafamento do comburente
c) Eliminação do combustível
Os agentes extintores convencionais mais comuns são: Água,
CO2, pó químico e espuma.
Incêndio em motor convencional
Quando os incêndios de motores estiverem confinados no interior
da nacele e não forem controlados pelos agentes extintores da
aeronave, poderá ser aplicado o extintor à base de CO2, e na falta
deste agente o pó químico é mais efetivo do que a espuma e a
água. Na aeronave de motores convencionais empregamos os
agentes extintores através das aberturas de refrigeração do motor,
janelas de inspeção ou através dos tubos de escapamento.
Taxa de compressão
Nos motores a combustão interna há necessidade de comprimir a
mistura inflamável ou ar puro. O valor dessa compressão é de uma
extraordinária importância para o funcionamento correto destes
motores. A taxa de compressão de um motor é a relação entre a
pressão dos gases no fim da compressão e a pressão desses gases
no inicio da compressão. A maior taxa de compressão já obtida é
de 7 por 1, devido ao combustível.
a) potência teórica (Wt): É a potência mecânica equivalente à
energia obtida no combustível consumido pelo motor na unidade
de tempo. Onde conclui que a potência teórica é tirada do motor.
b) potência indicada (Wi): É a potência correspondente ao
trabalho fornecido pelos gases no interior do cilindro. Sendo o
êmbolo a peça que recebe o trabalho dos gases, a potência indicada
venha ser a potência disponível sobre o êmbolo.
c) potência efetiva (We): É a potência disponível sobre o eixo de
manivela diretamente aproveitável, que é o eixo da hélice.
d) potência de atrito (Wa): É a potência perdida na transformação
de trabalho sobre o êmbolo em trabalho sobre o eixo. Potência de
atrito é igual à potência indicada menos a potência efetiva
( Wa=Wi-We). A potência de atrito é a menor potência.
e) potência máxima: É potência efetiva máxima que um motor é
capaz de fornecer geralmente supera a potência de projeto do
motor, mas pode serusado por certo tempo na decolagem ou numa
arremetida. f) potência nominal: É
a potência efetiva máxima pela qual o motor foi projetado e
construído. Ode ser usada por tempo indeterminado.
g) potência útil: É a potência necessária para manter o avião
voando. É também conhecida como potência tratora ou potência de
tração. Nos aviões a hélice a potência útil é igual à potência efetiva
multiplicada pela eficiência de hélice.
Instrumentos
O instrumento tem como função controlar o vôo do avião, motor e
funcionamento de seus sistemas. Podem ser classificados em
quatro grupos básicos:
1)instrumentos de navegação;
2)instrumentos de vôo;
3)Instrumentos de motor;
4)Instrumento do avião.
Instrumentos de navegação
Têm como objetivo orientar o vôo em uma determinada trajetória.
Ex: bússola. A bússola é um instrumento que indica a proa
magnética. Entende-se proa magnética o ângulo entre o eixo
longitudinal e o norte magnético da terra.
Instrumentos de vôo
Tem o objetivo de indicar as variáveis que afetam o vôo. Ex:
altitude, razão de subida e descida, velocidade, etc. Um exemplo
de instrumento de vôo é o altímetro, cuja função é indicar a
altitude que o avião se encontra. Consiste basicamente de um
barômetro formado por uma cápsula aneróide ligada a uma tomada
estática do avião. O mostrador do altímetro tem a sua escala
graduada em altitude sempre medida em pés ou metros.
Instrumento do motor
Tem como finalidade informar ao piloto as condições de
funcionamento do motor. Ex: Tacômetro ou conta-giros. A função
do tacômetro é indicar a velocidade de rotação do eixo de manivela
do motor.
Instrumento do avião
Tem a função de indicar a quantidade de combustível do avião. Ex:
liquidômetro.
Relação dos instrumentos de vôo
Altímetro, velocímetro, climb – indicador de subida e descida,
maquímetro – velocidade do avião em relação à velocidade do som
(aeronave supersônica).
Instrumento de navegação
Horizonte artificial, giro direcional, bússola magnética, Turn and
Bank.
Instrumento do motor
Indicador de temperatura do cilindro – cabeça do cilindro,
indicador de temperatura de óleo, indicador de pressão do óleo,
tacômetro.
Instrumentos diversos
O grupo de instrumentos indicadores diversos não pertence às
operações fundamentais de vôo, navegação e do motor. Esses
instrumentos são: Indicador de temperatura do ar externo,
indicador da qualidade do combustível (liquidômetro), indicador
de fluxo do combustível (fluxômetro), indicador da posição do
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flap, totalizador – dá ao piloto ou mecânico a quantidade em libras
o combustível consumido na etapa.
Marcações
As marcações de limites de operação são apresentadas em faixas
coloridas pintadas na faixa de arco ou como decalque nos vidros
dos instrumentos, ou em alguns casos diretamente no mostrador.
Quando as marcações são externas, isto é, nos vidros é possível
modificá-las. No caso de marcas no mostrador somente o
fabricante ou a oficina autorizada poderá efetuar esta modificação.
Essa pintura é uma composição tratada a Radium que torna
possível a leitura no escuro sem o auxílio de iluminação natural.
As faixas coloridas podem ser:
- Arco vermelho (operação proibida).
-Arco verde (operação normal).
-Arco amarelo (operação indesejável, que pode existir perigo).
-Arco azul (operação em regime econômico, vôo cruzeiro).
-Arco branco (operação inadequada do flap).
Inspeções
Cumprido os cuidados que devem ter os mecânicos com os
instrumentos antes de dar partida nos motores. Verificar se todos
os ponteiros estão marcando zero. Exceto o instrumento e
termômetros que trabalham por pressão absoluta. Verificar todos
os instrumentos quantos a vidros soltos ou rachados. Verificar
todos os botões de travamentos e ajustar quanto a liberdade de
movimento e funcionamento correto. Essas verificações e
inspeções devem ser feitas diariamente.
Pressão absoluta
É contada a partir do zero absoluto de pressão. Por esse motivo o
instrumento indicador de pressão absoluta marca a pressão
atmosférica local, toda vez que estiver desligado. Obs: 29,92 IN
Hg - pressão barométrica ao nível do mar.
Pressão relativa
É quando a pressão atmosférica é tomada como ponto zero ou
como partida de contagem. Esses instrumentos mostram leitura
zero quando o sistema estiver desligado. O principio de
funcionamento de pressão relativa é o tubo de bourdon, que ao
receber a pressão se distende para baixas pressões. O tubo de
bourdon é feito de bronze e de altas pressões de aço.
Pressão diferencial
É a que resulta da comparação entre pressões. Uma de suas
aplicações na aviação é a comparação entre a pressão atmosférica
interna com a externa de uma aeronave (pressurização).
Os seguintes instrumentos usam o tubo de bourdon:
- pressão de óleo hidráulico.
- pressão de óleo na hélice (torque).
- pressão de combustível.
-pressão de óleo lubrificante.
-pressão de ar.
Cápsula aneróide (bronze)
Quando as pressões a serem medidas são pequenas e necessitam de
alta precisão, é comum empregar-se a cápsula aneróide. Dois
pratos corrugados são justados com solda em suas bordas de modo
que a parte côncava de um fique voltada para o outro, contendo
vácuo no seu interior.
Sistema anemobarométrico
Quatro dos mais importantes instrumentos de vôo são conectados
no sistema anemobarométrico: Velocímetro, altímetro, indicador
de subida e descida (climb) e machímetro. Para suprir esses
instrumentos o ar é colhido através de um dispositivo chamado de
tubo de pitot. A seção da frente do pitot está aberta por um furo
que recebe força total da pressão de ar de impacto. A umidade
pode ser drenada através de um pequeno furo na base da seção
frontal. A pressão produzida pelo ar de impacto dentro do tubo de
pitot é produzida através de um tubo para a câmara dentro do
instrumento indicador de velocidade aerodinâmica. Os orifícios
superiores, inferiores e laterais são projetados e localizados de
forma que essa parte do sistema provoque medidas de pressões
atmosféricas numa condição estática ou estável. Outro ponto de
tomada de pressão estática é em alguma parte na fuselagem. A
pressão estática contém um tubo que é conectado ao velocímetro,
ao altímetro, ao climb e o machímetro. O tubo de pitot contém uma
resistência elétrica que evita a formação de gelo em condições de
baixas temperaturas, assim como em grandes formações de chuva.
Outros são conectados a chave de ignição do motor, pois não
haverá danos a bateria do avião com o motor parado. O tubo de
pitot está localizado de acordo com os cálculos do fabricante em
uma região onde haja pouca ou nenhuma turbulência.
O velocímetro e o machímetro recebem pressão estática e
dinâmica e o altímetro e o climb recebe apenas pressão estática.
Altímetro
Indica a altitude da aeronave. Este instrumento funciona apenas
com pressão estática, e em virtude disso, ele é considerado um
barômetro aneróide que mede a pressão atmosférica em polegadas
e transforma em medida de altitude. O ar mais pesado (denso) nos
níveis mais baixos e menos densos à medida que subimos. Quando
a altitude aumenta a pressão é sentida por uma cápsula instalada no
altímetro e esses movimentos são transmitidos a um ponteiro por
meio de engrenagens.
A altitude é classificada em:
- Altitude indicada > É a altitude lida diretamente do instrumento
- Altitude de pressão > É a altitude em relação ao nível de pressão
padrão e é denominada como nível de vôo.
- Altitude verdadeira > É a altitude em relação ao nível do mar.
- Altitude absoluta (altura) > É a distância vertical de uma
aeronave em relação ao terreno.
A escala barométrica indica a pressão em polegadas de mercúrio
(INHg). O altímetro está sujeitoa erros como: instalação incorreta
do pitot, erro de inércia (quando a aeronave muda bruscamente de
altitude após estar voando por muito tempo em determinada
altitude, o altímetro têm uma inércia de repouso de
aproximadamente três segundos).
Velocímetro
Indica a velocidade no qual o avião se move através da massa de
ar, sem considerar a direção ou velocidade do vento na superfície.
O velocímetro mede a diferença entre o ar de impacto do tubo de
pitot e a pressão estática. No solo, quando o avião está parado, a
pressão de impacto e a estática são iguais, logo o velocímetro
marcará zero. Quando o avião se move através do ar a pressão de
ar aumenta e se torna maior do que a estática, isso causará uma
expansão no diafragma instalado no instrumento. Esse diafragma,
que é metálico, consiste primariamente de varias partes sensíveis
no seu interior, cujos movimentos são multiplicados por meio de
engrenagens com molas, pinhões e um eixo, para transformar o
movimento rotativo para o ponteiro, que indica em nós ou milhas
por horas.
Velocidade indicada
É a velocidade lida diretamente no velocímetro
Velocidade verdadeira
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É a velocidade efetivamente desenvolvida pela aeronave. O
velocímetro opera com ambas as pressões, estática e dinâmica.
Machímetro
São indicadores do número de Mach que indicam a relação da
velocidade do avião com a velocidade do som. A uma altitude
particular e na temperatura existente a qualquer tempo durante o
vôo.
Climb
Também chamado de indicador de velocidade vertical, este
instrumento detecta as variações na pressão estática e converte
essas mudanças de pressão em unidade de subida e descida em pés
por minuto. O ponteiro do instrumento indica imediatamente
qualquer mudança na direção vertical do avião desde que a pressão
estática varie nas linhas estáticas e nas linhas estáticas e no pitot.
Essa característica toma esse instrumento de grande valia para o
piloto, entretanto, subidas e descidas não são obtidas
instantaneamente pois o instrumento têm um retardo de nove
segundos devido sua calibração. O climb está ligado no sistema
estático. O ponteiro permanece no zero (na posição horizontal)
quando o avião está em vôo nivelado.
Instrumentos giroscópicos: São operados por um sistema de
vácuo ou por um sistema elétrico. O sistema de vácuo provoca
rotações do giro, que succiona uma corrente de ar contra as
palhetas do rotor para girá-los em alta velocidade como opera uma
roda de água ou uma turbina. O ar sobre a pressão atmosférica
passa pelo filtro, move as palhetas do rotor através da bomba de
vácuo.
Bomba de vácuo
A bomba de vácuo de palheta, acionada pelo motor, é a fonte mais
comum de sucção para acionar os instrumentos giroscópicos do
avião. A principal desvantagem do sistema de vácuo com bomba
de sucção movida pelo motor refere-se às indicações imprecisas
em vôos em grandes altitudes. Os instrumentos considerados
giroscópicos são: Horizonte horizontal, giro direcional e turn and
bank. O horizonte artificial mostra as variações de altitude de uma
aeronave em torno de seu eixo transversal (arfagem) e longitudinal
(inclinação lateral).
O giro direcional é um giroscópio atrelado ao cartão da bússola
(plano horizontal) que ao ser conectado com a proa magnética (lida
na bússola), tenderá a mostrar a proa da aeronave durante o vôo.
Seu conveniente é que a proa precisa ser resetada de tempos em
tempos devido a um erro conhecido como deriva de giro. O turn
and bank é uma combinação de dois instrumentos: uma bolinha
que indica a coordenação da curva e um ponteiro que indica o
ângulo de inclinação da asa. A cápsula de nível contém querosene
que serve como amortecedor de seus movimentos, que permite
uma movimentação suave da bolinha. Quando a aeronave está
descrevendo uma curva muito fechada é desproporcional à
inclinação das asas, está ocorrendo uma derrapagem e a bolinha
está espirrada para o lado de fora da curva. Se o avião fizer uma
curva muito inclinada ele poderá escorregar para o lado de dentro
da curva.
Conta-giros (Rpm)
Também chamado de tacômetro, este instrumento indica a Rpm
ou velocidade do eixo de manivela da aeronave. Existem dois tipos
de conta-giros: O mecânico e o elétrico. O mecânico usa o sistema
de contra-peso e o elétrico que também é chamado de gerador
tacômetro é um acoplado ao motor e conectado eletricamente a um
indicador montado no painel de instrumentos.
Bússola
A bússola magnética é um instrumento que, utilizando a força do
magnetismo terrestre permite determinar a direção em relação da
Terra. As bússolas aéreas podem ser magnéticas, de indução
terrestre, e também elétricas. A bússola também é conhecida como
compasso magnético, que é um instrumento totalmente
independente de recursos externos e é extremamente confiável.
É o instrumento que indica a direção para qual o nariz do avião
está apontado (proa). O instrumento consiste de uma caixa selada
pela qual está montado um limbo graduado onde outros rumos são
indicados em incrementos de 30º, eliminando-se o zero. Dentro da
bússola usa-se querosene para amortecer os movimentos do limbo
graduado. A confiabilidade de inclinação da bússola é de até 18º.
A calibração (compensação) do compasso magnético é realizada de
seis em seis meses (semestralmente), e pode ser realizado no solo
ou em vôo. No solo usa-se a rosa dos ventos que é uma esfinge
pintada no chão em todos os aeródromos contendo os pontos
cardiais e o número de graus de uma circunferência em vôo é feito
através da bússola elétrica.
Sincroscópio
É um instrumento que indica se dois ou mais motores estão
sincronizados, isto é, se estão operando na mesma Rpm.
Carburador
O carburador é a unidade fundamental no sistema, pois deve ser
capaz de dosar a proporção correta de combustível e de ar
requerida nas diversas faixas de operação do motor. Existem dois
tipos de carburador: o carburador de bóia (nível constante) e o
carburador de pressão.
O carburador de bóia consiste em uma cuba, também chamada de
câmara de flutuação, onde estão instaladas uma bóia e um
estilete, que são responsáveis pela manutenção do nível de
combate da cuba. Existe também um bico injetor por onde sai a
gasolina pulverizada para misturar-se com o ar, passando da
borboleta que é comandada pela manete de aceleração ou de
potência. A gasolina ao sair do bico injetor pulveriza-se, já que o
bico está localizado na garganta do venturi do carburador, e
quando o até vindo da borboleta, e que passa pela garganta,
provoca uma depressão causando assim a mudança de estado da
gasolina.
Gicleur – São furos calibrados que regulam a passagem de ar ou
de gasolina.
Bolhas de vapor
O combustível permanece no estado liquido até ser descarregado
do fluxo de ar. Esse combustível pode vaporizar nas linhas e nas
outras unidades e nessa situação formam-se as bolhas de ar ou
vaporloc (ar na linha). Nessas condições restringe o fluxo de ar,
causando assim problemas parciais do motor que pode ocasionar
uma parada total.
Três causas podem ocasionar as bolhas de vapor:
Redução de pressão, excessiva turbulência de combustível
causada pelo trabalho da bomba e alta temperatura.
Em grandes altitudes a pressão do combustível no tanque é muito
baixa. Essa condição diminui o ponto de ebulição do combustível e
provoca a formação de bolhas. Na potência da decolagem usa-se
uma mistura rica para evitar a detonação ou o superaquecimento,
visto que esse tipo de mistura refrigera o motor. Se a mistura é
excessiva pobre poderá ocorrer o retorno de chama, um jato de
fogo que sai pela entrada de ar do carburador. Poderá acontecer
devido à queima lenta da mistura e o fogo migra pelo sistema de
indução.
Sistema de carburador
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O carburador de bóia possui cinco sistemas: injetor principal,
marcha lenta, sistema de aceleração rápida, sistema de controle
mistura e sistema economizador.
Injetor principal
Esse injetor credita combustível para o carburador de bóia em
todas as velocidades com exceção da marcha lenta, isso porque
quando em marcha lenta, pouco ar passa pelo venturi,
conseqüentemente pouca depressão há para vaporizar gasolina,
sendo assim, não confiável.
Quando em baixas velocidades (em marcha lenta) a borboleta está
quase fechada e a gasolina não é pulverizada pelo bico injetor,
nesse caso a gasolina percorre outro caminho (canal auxiliar).
O sistema de controle de mistura determina a quantidade de
combustível para o ar que vai alimentar o motor. Ao mesmo
momento a esse contato manual, temos também o controle
automático de mistura também conhecido como corretor
altimétrico.
O sistema de corte de mistura serve para isolar a quantidade de
combustível fornecida ao motor provocando assim sua parada. O
motor de uma aeronave sempre deve ser cortado pela mistura e não
pela ignição.
Quando o motor é cortado pela mistura, as velas de ignição
continuam a centelhar e queimar a misturar até que o carburador
cesse mandar gasolina / ar. Para que haja o bombeamento de ar
fresco através do sistema de indução do motor, os fabricantes
aconselham que antes das hélices pare, a manete de aceleração
deve permanecer totalmente aberta, para que seja bombeado ar
fresco para o motor. Quando o motor estiver parado a chave de
ignição deverá estar na posição OFF.
O sistema economizador economiza apenas em vôo cruzeiro,
também conhecido como vôo econômico, está interligado com a
manete de potência e entra em funcionamento quando a borboleta
está acima de 65% da abertura da borboleta. Numa decolagem
normal ou em uma arremetida, esta válvula aciona uma quantidade
extra de combustível no bico injetor.
Congelamento do carburador
Existem três tipos de congelamento: gelo na evaporação do
combustível; gelo na borboleta; gelo por impacto.
O gelo na evaporização se dá pela diminuição da temperatura do
ar, causado pela evaporização do combustível. Por essa razão que o
venturi é a parte mais fria do carburador. O gelo na borboleta
acontece quando a mesma está parcialmente fechada e nessa região
há uma umidade congelada; caso haja essa situação poderá haver
um trancamento dos comandos, podendo inclusive criar uma
situação angustiante para os tripulantes.
A presença de água na atmosfera em forma de nuvem, forma o
gelo de impacto. Este pode forma-se quando a temperatura alcança
a marca de 3º. Nos filtros do carburador podem se formar o mais
perigoso ar de impacto, causando o estrangulamento do fluxo de ar
e conseqüentemente o de potência; todavia o mais perigoso gelo de
impacto se dá na parte dianteira (bordos de ataque) das superfícies
que compõe a estrutura do avião.
Obs: Quando houver formação de gelo no carburador a primeira
característica visível é a perda de potência.
Carburador de bóia (nível constante)
O fluxo de gasolina não deve ser afetado por outras forças a não
ser o efeito de sucção provocado pela passagem de ar no
carburador. O carburador do tipo bóia possui varias desvantagens.
Temos que salientar que a baixa pressão que o combustível é
descarregado no bico injetor, de no máximo de três libras, a
operação brusca que é observada sobre o combustível na cuba, e
finalmente a principal desvantagem é a tendência ao
congelamento.
As partes principais do carburador de bóia são as seguintes:
-mecanismo de bóia e sua câmara.
-sistema principal de medição
-sistema de marcha lenta
-sistema de controle de mistura
-sistema de aceleração rápida
-Sistema economizador
Mecanismo de bóia
A câmara de flutuação (ou cuba) fica instalada entre a bomba e o
sistema de medição (bico injetor). A câmara de flutuação ou cuba
credita ao bico injetor um nível constante de combustível
obedecendo ao principio dos vasos comunicantes. Esse nível está
abaixo da saída do injetor cerca de 1/8”, para evitar que o
combustível vaze quando o motor estiver parado. O nível de
gasolina é mantida constante por meio da bóia e do estilete, que
por sua vez repousa em sua sede quando o combustível alcança o
nível pré determinado.
A equalização da pressão na câmara é feita através de uma
abertura na parte superior da cuba, que é interligada à tomada de ar
do motor.
Sistema principal de medição
Esse sistema fornece combustível para o motor em todas as
velocidades em exceção da marcha lenta e compõe de: venturi;
injetor principal de descarga; passagem auxiliar para o sistema de
marcha lenta; borboleta.
- Proporciona uma mistura perfeita ar / combustível.
- Diminui a pressão no injetor, que fica localizado na área da
garganta do venturi. O principio de funcionamento de um
carburador é a diferença de pressão entre a atmosfera e a depressão
na garganta do venturi. O combustível sai do injetor como uma
névoa fina atomizada e minúsculas partículas de combustível
rapidamente se vaporizam no ar.
Sistema de marcha lenta
Com a borboleta quase fechada na velocidade de marcha lenta, a
passagem do ar pelo venturi é tão baixa que não há condição do
combustível ser pulverizado; todavia existe sucção dos pistões
quando dá partida nos motores para marcar o fornecimento de ar
que se mistura com o combustível. Nessa situação o combustível
não sai pelo injetor e sim por um canal auxiliar que lança o
combustível pulverizado acima da borboleta que é chamada jato da
marcha lenta. Esse processo é aplicado somente no carburador de
bóia. É considerada marcha lenta até 10º de abertura da borboleta.
A regulagem da marcha lenta é feita no eixo da borboleta.
Sistema de aceleração rápida
Quando a borboleta é aberta rapidamente, grande volume de ar
passa pelo venturi, todavia o débito de gasolina que sai do bico
injetor não é proporcional à quantidade de ar que é admitido. Nesse
momento a mistura se apresenta paupérrima. Para vencer essa
tendência os carburadores possuem uma unidade chamada de
aceleração rápida. Esse sistema consiste de uma bomba de pistão
simples, operável através de haste pelo controle da manete de
potência, abrindo uma linha de combustível no sistema principal
(injetor ou na garganta do venturi).
Quando a manete de potência é levada para frente lentamente, o
liquido vaza através de uma passagem para a câmara de flutuação;
mas, se for empresada rapidamente emitirá uma carga de
combustível e enriquecerá a mistura do venturi.
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Sistema economizador
Para obtermos uma proporção de mistura mais uniforme possível
temos nos carburadores um dispositivo chamado de economizador,
cuja função é dosar a adição de gasolina, para que não haja uma
mistura muito rica em baixo regime. Esse regime consiste em geral
de um estilete ou agulha comandada após certo ângulo de abertura
da borboleta, deixando então passar uma quantidade mais rica de
gasolina no vaporizador.
A partir de 65% de abertura da borboleta, inicia-se a abertura do
economizador adicionando combustível para corresponder à
exigência do motor.
Corretor altimétrico
O ar atmosférico modifica de pressão, temperatura e densidade. O
volume de ar, que passa pelo venturi e o combustível que sai pelo
vaporizador, sem dúvida são proporcionais à sucção, logo que o
avião ganha altura, o volume de ar que passa pelo carburador sem
dúvida continua proporcional à sucção, porém seu peso decresce,
assim como sua densidade.
O débito de combustível, no entanto, permanece praticamente o
mesmo, independente da altura. Como o débito de combustível
também é proporcional à sucção, teremos uma maior peso do ar e
teremos um enriquecimentoda mistura. Para compensar essas
tendências de desequilíbrio da proporção ar / gasolina existe nos
carburadores um dispositivo chamado de corretor altimétrico.
A variação da mistura pode ser feita de dois modos:
- Agindo sobre o débito da gasolina. Ex: diminuindo a pressão
sobre o nível de gasolina na cuba e o outro admitindo o ar adcional
no sistema de admissão.
- Controle automático de mistura consiste de uma cápsula metálica
corrugada que corresponde as variações de pressão e de
temperatura. Os movimentos de expansão é a retração da cápsula,
comanda uma agulha que tem a função da válvula. Deve
considerar que a densidade do ar varia com a pressão e a
temperatura.
No interior da cápsula existe nitrogênio e óleo inerte. O
nitrogênio, que está sobre determinada pressão na cápsula tem a
função de responder com regularidade as variações de pressão e
temperatura. O óleo inerte funciona como amortecedor evitando a
vibração do conjunto. Com a variação da densidade, a cápsula se
expande ou contrai, comandando a agulha que varia a entrada de ar
para a cuba do carburador. Concluímos que o corretor altimétrico
funciona baseado na variação da densidade do ar.
Carburador de pressão
O carburador de pressão, assim como o de bóia mede e dosa a
gasolina e o ar que passa para o motor. No entanto, esse tipo de
carburador é dosado através de um gigle sobre pressão positiva que
é um injetor localizado abaixo da borboleta que regula a passagem
de ar. As vantagens que esse carburador oferece são em resumo as
seguintes:
- Não há formação de gelo pela vaporização do combustível.
-Malecibilidade completa, efeitos de gravidade e energia
desprezíveis.
-Dosagem de ar e gasolina correta para qualquer regime de motor.
- A pulverização da gasolina sob pressão possibilita uma maior
economia.
-Há uma maior proteção contra ebulição da gasolina e na formação
de vapor (vapor lock).
Para fins de descrição, esse tipo de carburador pode ser dividido
em cinco partes: Unidade das borboletas; unidade reguladora;
unidade controladora; controle automático de mistura (CAM);
unidade do adaptador do injetor.
O sistema de tubos é composto de um venturi principal e no
centro um venturi de baixa pressão. Na borda superior deste
venturi principal uma série de tubinhos, que se chamam tubos de
impactos. Nos carburadores de bóia há formação de mistura ar e
gasolina dentro do tubo de venturi, nos carburadores de pressão
não há formação de mistura neste local, havendo apenas passagem
de ar. Vejamos o que ocorre quando fazemos passar o ar pelo
carburador: O ar, ao entrar pelo duplo venturi encontra os tubos de
impacto com os bocais de entrada variadas em sentido contrario a
entrada de ar. O ar, entrando pelos tubos de impacto cria uma
pressão de ar dentro do canal de impacto e vai diretamente para a
câmara “A”. No venturi de baixa pressão temos o ponto de menor
diâmetro o rasgo que se comunica através de um canal com a
câmara “B”. A passagem de ar por esse venturi provoca depressão
na câmara “B”. As duas câmaras A e B são divididas por um
diafragma fino de borracha sintética ligada ao centro por uma
delgada haste metálica chamada de “poppet valve” (válvula de
gatilho). São conhecidas como câmaras pneumáticas. As forças de
pressão e sucção das câmaras A e B são aproveitadas para o
comando da unidade de controle de gasolina. Temos uma força
controladora pelo diafragma, que divide as câmaras C e D da
unidade de controle de gasolina. A essa força chamaremos de força
de dosagem gasolinal. No centro do diafragma dessa unidade está
ligada a válvula principal, por onde entra a gasolina enviada pela
bomba. A câmara “D” chama-se câmara de gasolina não calibrada
e a câmara “C” de câmara de gasolina calibrada. A gasolina flui da
câmara “D” para câmara “C” através de gigles. Devido às
restrições dos gigles temos uma diferença de pressão entre a D e C,
sendo que a de “D” é mais alta que a segunda ou 8 para 5 libras
que é a pressão mínima com a gasolina pulverizada ao sair do bico
injetor. Obs: A pressão do combustível é tirada do filtro.
Principais misturas
Em qualquer combustão é necessária a presença de combustível;
comburente e a temperatura de combustão. Nos motores
convencionais o combustível é a gasolina; o comburente é o
oxigênio e a temperatura de combustão é a temperatura de centelha
das velas. A gasolina para queimar, precisa primeiramente
vaporizar. As moléculas de gasolina que não se combinam com o
oxigênio não queimam e saem os produtos de combustão no
escapamento do motor. A proporção ideal da mistura ar / oxigênio
é de 15 por 1. A mistura 16 por 1 é pobre porque tem maior
quantidade de ar. A mistura 12 por 1 tem menos ar, logo é
considerado uma mistura rica. As principais misturas são:
-5,6 por 1 > Limite rico de queima. As misturas mais ricas que 5,6
por 1 não queimam por falta de oxigênio.
-12,5 por 1 > É a mistura de maior potência em qualquer condição
operacional.
-15 por 1 > É a mistura quimicamente correta. Os gases de
escapamento que aparecem na combustão dessa mistura não
apresentam nem oxigênio nem gasolina.
-16 por 1 > É a mistura econômica. Quando o motor recebe esta
mistura, ela produz maior potência com o menor consumo.
- 25 por 1 > Limite pobre de queima. Misturas mais pobres que
esta não queimam por falta de gasolina.
Sistema de super alimentação
-Motor não superalimentado > num motor comum não
superalimentado, o pistão aspira o ar através da rarefação que ele
cria o cilindro. Portanto a pressão no tubo de admissão é sempre
menor que a pressão atmosférica. Os motores não
superalimentados perdem potência devido à altitude devido à
diminuição da quantidade de ar.
-Motor superalimentado > num motor superalimentado o ar é
aspirado por um compressor que o comprime e envia sob pressão
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para o carburador. A pressão de admissão pode ser maior do que a
pressão atmosférica. Um motor superalimentado pode funcionar
em altitude como estivesse no nível do mar, porém acima de uma
altitude critica, ele começa a perder potência.
Obs: A pressão de admissão é controlada pelo piloto através de um
manômetro de polegadas de mercúrio. Quando a aeronave está no
solo com o motor parado este manômetro marcará a pressão
barométrica local.
Sistema de injeção direta
No sistema de injeção direta o combustível é pulverizado dentro
dos cilindros. A bomba injetora alimenta a válvula distribuidora,
que por sua vez, reserva um fluxo continuo para cada cilindro de
acordo com o tempo de admissão. O ar vem por um caminho e o
combustível vem por outro e a mistura se forma dentro da câmara
de combustão, do lado da válvula de admissão.
Cada cilindro é provido de um bico injetor que é identificado
através de letras ou números no sextavado. Algum sistema de
injeção direta não possui válvula distribuidora, pois o combustível
é injetado no tubo de admissão antes mesmo de ramificar para os
vários cilindros do motor.
A injeção pode ser feita na entrada do compressor de
superalimentação. A vaporização do combustível torna o ar mais
frio e denso, aumentando a massa de ar admitida e, portanto, a
potência do motor.
Sistema de ignição
Quando a mistura ar / combustível é admitida dentro do cilindro, o
próximo passo é a ignição. Uma combustão total é obtida por meio
de centelha elétrica surgidas entres os eletrodos de uma vela de
ignição instalada na câmara de combustão. A maioria dos aviões
está equipada com um sistema de ignição dupla.
Além das vantagens que oferece o sistema duplo de ignição, a
probabilidade de falta também diminui. O sistema duplo de ignição
consiste em dois magnetos para cada motor e duas velas de ignição
para cada cilindro. As essências de um sistema de ignição são:
- Uma fonte de alta voltagem, ummecanismo de distribuição para
dirigir a alta voltagem aos vários cilindros na seqüência correta
(ordem de fogo), velas de ignição, chave de ignição e cablagens.
As fontes de alta voltagem poderá ser uma bobina de indução
energizada pela bateria ou um magneto acoplado ao motor do
avião.
O magneto de alta tensão é um gerador de eletricidade de alta
voltagem, e não depende de fonte de energia elétrica externa. Os
sistemas de ignição podem ser: sistema de ignição por bateria e
por magneto.
Sistema de ignição por magneto
O magneto de alta tensão gira através de engrenagens acopladas ao
eixo de manivelas. O principio de funcionamento de um magneto
de alta tensão é baseado nas propriedades de um imã permanente.
O campo magnético do imã pode ser representado por linhas
invisível chamada linhas magnéticas. Quanto maior o número de
linhas magnéticas maior é o imã. A resistência que qualquer
material oferece ao fluxo das linhas magnéticas é conhecida como
relutância.
Basicamente o magneto é composto de:
-um imã;
-um conjunto de bobinas (primária e secundária);
-um núcleo de ferro doce;
-um conjunto de platinados;
-um bloco distribuidor;
-dois dedos de arrasto;
-um condensador;
-um came;
-um conjunto de engrenagens
O magneto possui dois circuitos elétricos. Obs: Folga E – ponto de
tensão máxima do magneto.
O imã é acionado pelo motor e gira na folga entre as sapatas
polares para fornecer linhas de forças magnéticas necessárias para
produzir uma voltagem elétrica, sendo que o seu deslocamento é
da esquerda para a direita. O imã se encontra de movimento de
rotação e pode alcançar posições equivalentes à 90º e sua posição
entre as sapatas. Nessa posição, os pólos do imã não estão
coincidindo com os extremos do núcleo da bobina, sendo assim
nulo o fluxo magnético.
Toda vez que o ima alcançar a posição considerada neutra, dá-se
o máximo de variação no campo magnético e nessa posição
deveria ter sido introduzido o máximo de corrente no enrolamento
primário, porém isso não ocorre, mas, quando o imã alcança um
determinado ângulo depois da posição neutra. É na diferença
angular que o imã atinge depois da posição neutra é denominada
folga E. O circuito elétrico primário consiste em um par de
contatos chamados de platinados (visto que recebem um banho de
platina, melhorando a condição elétrica e evitando a corrosão), um
condensador e uma bobina de fios eletricamente isoláveis. A
bobina primária é constituída de varias esferas de frio grosso de
cobre, com uma suas extremidades aturadas no próprio núcleo e
outra concentrada no platinado que não se encontra aterrado. O
circuito primário é fechado somente quando os dois contatos se
juntam. A terceira unidade do circuito é o condensador que está
ligado em paralelo com o platinado e tem a finalidade de proteção
contra a queima, além de acelerar o colapso no campo magnético
sobre a bobina primária.
Quando os contatos do platinado se tocam, o circuito está fechado
e a rotação do imã induz um fluxo de corrente na bobina.
Essa por sua vez gira um campo magnético que possui a
tendência de se opor a qualquer mudança no fluxo gerado pelo
circuito de imãs permanentes a folga “E”, é o ponto de tensão
máximo do magneto, é o momento que se dá o inicio da abertura
dos platinados.
A abertura dos contatos interrompe a circulação de corrente no
circuito primário e permite que o motor de imãs inverta
rapidamente o sentido do fluxo magnético da bobina. Essa revisão
produz uma mudança brusca no sentido do núcleo, que é
transmitida a uma segunda bobina (secundária) e de lá para as
velas. O came, o dedo de arrasto e o êmbolo do cilindro a ser
ignizado, estão sincronizados de tal forma que quando o came abrir
os platinados o dedo de arrasto se encontra com um determinado
ângulo antes do PMA de compressão.
A bobina secundária é feita de um enrolamento contendo
aproximadamente 13.000 voltas de fio puro e isolado com um
terminal eletricamente aturado na bobina primária ou ao núcleo.
Outro terminal é conectado ao rotor do distribuidor. Ambas as
bobinas são revestidas com um material não condutivo como
baquelita, e por fim o conjunto é fixado em sapatas polares por
parafusos e braçadeiras.
Quando o circuito primário está fechado, a corrente que flui
através da bobina primária produz linhas de força magnética que
atravessam o enrolamento secundário é atravessado pela linha de
força. O magneto de alta tensão necessita de uma voltagem de
aproximadamente 20.000 volts para que a centelha venha entre os
eletrodos de um ampere.
Platinados
Esse conjunto usado em sistemas de magneto de alta tensão abre
e fecha o circuito primário no devido tempo em relação à posição
do pistão do cilindro, esse conjunto nada mais é que um interruptor
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constituído de dois contatos, geralmente de liga de platina, sendo
um móvel e um fixo.
Uma corrente alternada flui pelo rolamento da bobina primária
induz na bobina secundária uma corrente continuamente pulsada
ou alternada.
O platinado móvel é aberto pela came e fecha por intermédio de
molas, nos motores radiais é chamado de compensador, porque o
motor que possui os ressaltos, tantos quantos cilindros existentes
no motor, é o espaçamento entre eles é desigual, para compensar o
movimento das bielas articuladas. Obs: o came compensador ó
existe em motores radiais.
Essa compensação é devido às variações do PMA de cada
cilindro que comporta a biela articulada. A regulagem da abertura
do platinado varia entre 13 e 15 milésimos da polegada. O filtro de
óleo instalado sobre a lâmina lubrifica e evita a corrosão do came.
Condensador
É constituído em geral por uma série de lâminas de papel estanho
isoladas umas das outras por lâminas de mica. Num momento de
abertura do platinado cria-se uma corrente chamada de “extra
corrente de ruptura” que carregará o condensador.
O sentido da corrente do condensador será contrário na descarga
do sentido como foi carregado. A finalidade do condensador é
proteger os platinados contra queima e aumentar a tensão da
corrente secundária que estão ligados em paralelo. Para fins de
estudos o magneto possui as seguintes partes:
-imã
-núcleo da bobina (primária e secundária)
-platinado e condensador
-distribuidor
Distribuidor
A alta tensão induzida da bobina secundária é enviada ao
distribuidor, que é dividido em duas partes:
-rotativa, denominada rotor do distribuidor;
-estacionária, denominada de bloco do distribuidor;
A parte estacionária contém um material não condutor e possui
terminais, pelas quais a fiação é conectada. O rotor do distribuidor
gira com a metade da velocidade do eixo de manivela e terá tantos
terminais quantos cilindros no motor.
Chave de ignição
A chave de ignição e o dispositivo que permite o funcionamento
dos magnetos individualmente ou ângulos. A chave de ignição está
em paralelo com os platinados e externamente possui quatro
posições: off (desligado), left (esquerdo), right (direito) e both
(ambos).
Na posição off internamente a chave está fechada ligando,
portanto o circuito primário a massa, desta maneira o magneto fica
inoperante porque não ocorre interrupção da corrente primária,
mesmo quando os platinados se abrem. Não havendo cortes de
corrente primária não haverá indução no secundário, e o magneto
não funcionará.
Quando se coloca a chave para uma das posições L,R ou both o
circuito interno da chave está aberto e o magneto está operando
normalmente porque a corrente primária está sendo interrompida
intermitentemente pela ação dos platinados. O magneto só começa
a emitir centelhas após cem rotações no eixo de manivela.
Velas
A finalidade da vela em um sistema de ignição é conduzir um
curto e um pulso de corrente em alta voltagematravés de espaço na
câmara de combustão. Em cada cilindro operando à 2.100 Rpm
aproximadamente 17 reparados e distintas pontes de centelhas de
alta voltagem soltam em uma vela de ignição por segundo. Isso
parece para nossos olhos como disparos contínuos, soltando aos
eletrodos a uma temperatura de 300 Fº ou 149 Cº, ao mesmo tempo
a vela suporta alta pressão de gás cerca de 2000 psi e uma tensão
elétrica da ordem de venturi e volts. Os principais conjuntos de
uma vela são: Os eletrodos centrais e de massa, o isolante (mica) é
a cobertura externa que deve ser blindada. Cada vela possui uma
arruela de bronze no final da rosca para evitar o vazamento do gás,
com exceção da vela onde é tomada a temperatura da cabeça do
cilindro, que em vez de arruela de cobre possui o thermocouple
(par térmico). Existem diversos tipos de disposição dos eletrodos
nas velas: Topo, batera e tangencial.
Manutenção e inspeção das velas
A operação da vela pode freqüentemente ser o maior responsável
pelo mau funcionamento do motor, devido ao acúmulo de chumbo,
grafite, carbono e também a erosão entre os eletrodos da vela. A
carbonização das velas de aviação é uma condição provável em
qualquer motor que use combustível com chumbo. O chumbo é
adicionado ao combustível para melhorar suas qualidades
antidetonantes. Todavia ele tem feito indesejável na formação de
óxido durante a combustão. Esse óxido de chumbo se torna sólido,
com vários graus de dureza e consistência. Depósitos de chumbo
nas superfícies da câmara de combustão são bons condutores
elétricos e em elevadas temperaturas causam a pré-ignição. Os
tipos de velas usados em diferentes motores variam em relação ao
calor, faixa e tamanho da rosca. Os tipos de velas de ignição é
medida pela sua capacidade de transmitir calor para a cabeça dos
cilindros. As velas são classificadas como velas frias e velas
quentes e permitem uma transferência de calor muito rápida para a
cabeça do cilindro.
Velas quentes
Possui um isolador mais longo, que retém mais o calor, nessa
situação, eleva-se a temperatura a ponto de provocar a pré-ignição
da mistura e rachadura do isolante, deixando a alta tensão fugir
para a massa nos eletrodos.
Distância entre os eletrodos
É de grande importância à regulagem da distância dos eletrodos,
pois demasiadamente próximos terão uma centelha muito pequena
e fraca, dificultando a inflamação dos gases; muito distantes
poderão danificar o isolante do cabo, soltando a alta tensão para a
mossa antes de alcançar a vela. A distância dos eletrodos de mossa
é regulada em média de 12 e 16 milésimos da polegada.
Tempo de funcionamento
A vela de ignição funciona em condições normais por longo
tempo. As causas falhas de ignição podem ser:
-corrosão dos eletrodos;
-isolante rochoso ou defeituoso
-roscas danificadas;
-sextavado danificado.
Nos motores de avião, a vida da vela é em média de 600 a 800
horas de funcionamento, período para a revisão que varia entre 100
e 300 horas. Uma vela, com alcance apropriado, irá determinar
com quanto à extremidade do eletrodo penetrará no cilindro. O
alcance de uma vela de ignição é a quantidade de rosca inserida na
bucha do cilindro.
O crispamento da vela ou combustão incorreta do cilindro são
causas prováveis de vela com alcances errados em uso.
Material dos eletrodos
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Geralmente o material empregado na confecção, deve ser bom
condutor e altamente resistente à corrosão. Emprega-se um
material com liga de platina, nível e cobalto.
Roscas
As velas hoje em dia são fabricadas obedecendo às roscas com as
seguintes medidas: 14 por 1,25 e 18 por 1,5. Para evitar a formação
de depósitos de chumbo na vela é adicionado ao combustível
dibromido de etileno como agente que limpa. Toda vez que uma
vela não centelha, o combustível não queima e o óleo acumula nos
eletrodos, na borda dessa vela. Isso ocorre quase invariavelmente
com o ajuste incorreto da marcha lenta, isto é, um mau
funcionamento do carburador que provoca o enriquecimento da
mistura em marcha lenta. Uma mistura ar / combustível muito rica
é detectada pelo aparecimento de fuligem ou fumaça negra na
descarga é pelo aumento de Rpm. A fuligem que se forma é
resultante do excessivo enriquecimento da mistura em marcha
lenta que se acumula dentro da câmara de combustão devido ao
baixo calor do motor é a baixa turbulência na câmara de
combustão. Uma vela quente é empregada em motores de baixa
potência, onde não há altas temperaturas. A área de absorção do
calor é assim induzida e o trajeto de condução de calor tem efeito
menor. Como o resultado, a pré-ignição causada por uma ponta de
eletrodo muito quente é evitada. As velas de ignição não blindadas
são usadas em aeronaves não equipadas com sistema de rádio. Os
vários tipos de velas usados em aeronaves são designados das
seguintes maneiras: com relação ao tipo de isolador, o isolante
poder ser de cerâmica ou de mica, com referência ao comprimento
da rosca a vela pode ser de rosca comprida ou de rosca curta.
Antes da instalação das velas, deve-se passar pasta grafitada no
alcance para que não fique colada, facilitando assim sua retirada.
Deve-se ter o maior cuidado para não aplicar grande quantidade de
pasta, pois o excesso cairia nos eletrodos, tornando a vela
inoperante. Nunca devemos instalar velas num motor muito
quente, a razão que o motor esfriar haverá dificuldade em removê-
la, devido ao processo antagônico. A tensão normal para instalação
de uma vela é de 300 libras polegadas, e nunca deve ultrapassar
360 libras polegadas.
Folga por erosão das velas
A erosão dos eletrodos é causada quando a faísca salta entre os
eletrodos. A centelha reduz a porção do eletrodo acoplado em
outro eletrodo. Como a folga é alargada pela erosão a resistência
que a faísca deve superar para saltá-la também aumenta. Isto
significa que o magneto deve produzir uma voltagem mais elevada
para superar a resistência. Para minimizar esse problema, os
fabricantes de velas estão usando tungstênio ou uma liga de níquel
para as tomadas dos eletrodos como também a galvanização da
platina.
Remoção velal
As velas são substituídas nas revisões gerais como nas horas
recomendadas pelo fabricante. Se porventura houver um mau
funcionamento do motor que implique em troca de velas. Somente
as defeituosas devem ser substituídas. Quando se fizer necessária a
retirada das velas, seu armazenamento deve ser numa bandeja
furada, que previne as tomadas contra choque de uma com as
outras que prejudicam e inutilizam as roscas e isoladores. Se uma
vela cair no chão ela não deve ser instalado no motor. Antes de ser
removida, a cablagem de ignição deverá ser desconectada tanto na
retirada quanto na instalação de uma vela. Deve se usar soquete de
vela e não as chaves de boca que poderão danificar tanto o
sextavado quanto a própria chave.
Compressores
Os compressores usados na superalimentação são do tipo
centrifugo. Elas possuem uma ventoinha que gira em velocidades
elevadíssimas, arremessando o ar por efeito centrifugo contra os
difusores colocados ao seu redor. Nos difusores, a velocidade do ar
diminui e a pressão aumenta.
Acionamento dos compressores
Os compressores podem ser acionados pelo eixo de manivelas,
através de engrenagens que aumentam a rotação. Nos rotores turbo
alimentado ou turbo ventoinha o compressor é acionado por uma
turbina que aproveita a energia dos gases de escapamento girando
em velocidades que chegam a 70.000 Rpm.
A superalimentação obriga o piloto a vigiar constantemente os
seguintes instrumentos:
-tacômetro e o termômetro do motor
-termômetro da cabeça do cilindro
-manômetro de admissão
Limites indicados nos instrumentos são críticos se ultrapassados
que podem dar origem aosuperaquecimento, pré-ignição e
detonação. Para evitar esses problemas o uso da superalimentação
pode ser inclusive proibido em baixas altitudes.
ANCE – Aeronave não completamente equipado
IPRL - Item paralisando linha de revisão (revisão geral).
AIFP – avião indisponível por falta de peça.
Hélice
Forças que atuam na hélice girando:
A- Força centrifuga – tende a expulsar a pá do cubo.
B – Força de flexão de torque – causada pelo torque na forma de
resistência ao ar, tende a dobrar as pás para trás na direção oposta à
rotação.
C – Força de flexão de empuxo – é causada pelo o empuxo, tende a
dobrar as pás para frente quando a aeronave é puxada para frente.
D – Força de torção aerodinâmica – atua no centro de pressão e
tende a levar as pás para ângulos maiores.
E – Força de torção centrifuga - sempre maior do que a torção
aerodinâmica, dessa forma as pás da hélice quando gira tem
sempre a tendência de ir para ângulos menores.
-Uma hélice girando sofre força de torção, de centrifuga e de
flexão.
-Centrifuga é a força que tende a arrancar as pás do cubo da hélice.
-Flexão é causada pelo torque e tende a dobrar as pás no sentido
contrário ao da rotação.
-Flexão causada pelo o empuxo tende a dobrar as pás no sentido
contrário a tração.
-A força de torção centrifuga, sendo maior que a torção
aerodinâmica tende a levar as pás para o passo mínimo.
-Severos esforços atuam na hélice principalmente próximo ao
cubo, causados pela força centrifuga e tração, que é proporcional a
rotação.
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-A face da pá está sujeita a tensão causada pelas forças centrifugas
e enflexionamento, por isso as pás não podem ter corte ou
arranhões.
-A hélice também tem que ser rígida para evitar flutuações, que são
vibrações nas pontas das pás que torce a pá para frente e para trás.
Elementos de uma pá de hélice
Face da pá – lado plano da pá.
Flanco – destina-se a dar resistência à pá.
Bordo de fuga – Parte mais fina da pá por onde o ar escoa.
Costa da pá ou lado da cambra – lado curvado ou arqueado da
pá.
Base ou raiz – É a extremidade de fixação da pá do cubo da
hélice.
Corda da pá – linha imaginária que vai do bordo de ataque até o
bordo de fuga.
Bordo de ataque – Parte mais grossa da pá que vai de encontro ao
ar quando a hélice gira.
Ponta – é a parte mais afastada da pá e é definida como suas
últimas seis polegadas.
Estações – medidas a cada seis polegadas a partir do centro do
cubo (linha básica de referência). É uma forma de facilitar a
identificação da pá.
A corda de um aerofólio é uma linha reta que liga o bordo de
ataque ao bordo de fuga.
Passo da hélice – É o ângulo formado entre a corda e o plano de
referência. É comum dizer que o passo é o ângulo da hélice, pois
suas variações são proporcionais, ou seja, quando aumenta um
aumenta o outro. As hélices podem ter o passo fixo ou variável.
Ângulo de ataque - é o ângulo formado entre a corda e o vento
relativo.
Ângulo de incidência – ângulo formado entre a corda da pá de
uma hélice e o plano de rotação.
Passo geométrico - é a distância que uma hélice deveria avançar
em uma revolução.
Passo efetivo – é a distância realmente percorrida.
Recuo da hélice - é a diferença entre o passo geométrico e o
passo efetivo.
A eficiência de uma hélice varia de 50% a 87% dependendo de
quanto à hélice recua.
Operações de uma hélice
Idêntico a uma asa, montada na posição vertical, a diminuição de
pressão é na parte frontal (tração), então a nossa tração é o
resultado do formato da hélice e do ângulo de ataque das pás, uma
aplicação de força que seja igual ao arrasto, mas atuando para
frente.
A tração é a massa de ar manipulada. Na média a tração constitui
80 % do torque, os outros 20% são perdidos no recuo e na fricção.
A finalidade do aumento e da diminuição do ângulo da hélice e
para manter a velocidade do motor constante.
Quanto maior o ângulo (passo) da hélice maior será o arrasto e a
sustentação e vice versa.
Tipos de hélice
Hélices de passo fixo – Onde o ângulo da pá não pode ser
modificado, elas geralmente são feitas de madeira ou de liga de
alumínio.
Hélices ajustáveis em solo – Operam em passo fixo, mas podem
ter seu passo ou ângulo mudado quando as pás não estiverem
girando (em solo).
Hélices de passo controlado – Permite uma mudança no passo ou
ângulo enquanto a pá estiver girando.
É a hélice que tem o melhor desempenho para o vôo. Usadas em
aeronaves de grande potência e para grandes altitudes.
Hélices automáticas - O sistema controla o passo para uma
rotação ajustada pelo operador, nas mais variadas condições de
vôo. São chamadas de hélices variáveis com velocidade constante.
- Permite que o sistema ajuste o passo sem atuação do operador.
-Caso o motor aumente a rotação os controladores automáticos
aumenta o angulo da pá.
Hélices reversíveis – São hélices controláveis na qual o ângulo
pode ser mudado para negativo durante a operação, usado na
aeronave como um freio aerodinâmico durante o pouso (também
chamado de reverso). OBS: O manual fala em uso em vôo para
descida em rota.
Passo nulo – Não produz nenhuma tração, nem positiva nem
negativa, usado durante o pouso e táxi.
Hélices embandeiráveis – É uma hélice controlável em que o
mecanismo de controle de passo é levado para uma posição em que
o arrasto é mínimo (efeito “cata-vento” em uma hélice sem
potência). São usadas normalmente em aeronaves multi-motoras
em caso de falha do motor para reduzir o arrasto.
Classificação das hélices
Hélices tratoras – São colocadas à frente das aeronaves, puxando
as aeronaves. A maioria das hélices é tratora. A maior vantagem
são os baixos esforços, porque trabalham geralmente em ar calmo.
Hélices propulsoras – São montadas na parte de trás do eixo.
Podem ser de passo fixo ou variável. São muito utilizadas em
aeronaves anfíbias, por isso são montadas em geral na parte
superior da aeronave.
Hélices contra rotativas – São montada duas hélices no mesmo
eixo, cada uma girando em sentido contrário a outra.
Hélices usadas em aeronaves leves
Hélices de passo fixo, de madeira
-Algumas aeronaves ainda usam (ultraleves)
-Seu passo não pode ser mudado após a construção
-A escolha do ângulo da pá é decidida pela melhor eficiência em
vôo cruzeiro.
-É utilizada em motores de pouca potência, devido a pouca
variação de eficiência em vários regimes de vôo.
- Possuem baixo peso, rigidez, economia de produção, fácil
substituição e própria para pequenas aeronaves.
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-Varias camadas (de 5 a 9) de madeira. Ex: mogno, cerejeira,
nogueira preta e carvalho, mas a mais usada é de vidoeiro.
-Um friso de metal (aço inox) é colocado no bordo de ataque para
proteção.
-São feitos furos nas pontas das pás, entre o metal e a madeira para
drenagem ou expulsão pela força centrifuga a umidade.
-É colocado um verniz impermeabilizante.
-Existem vários tipos de cubos: de aço forjado, eixo cônico, etc.
Hélice de passo fixo de aço
-Semelhantes às de madeira, só com a seção da pá mais fina.
-Muito utilizada em aeronaves leves.
-As hélices antigas eram feitas de duralumínio.
-Eram mais leves do que as hélices de madeiras e seu cubo eram de
uma peça só.
-Dentro dos limites, o passo podia ser modificado, torcendo-se a
pá. Hoje são feitas de alumínio anodizado.
Hélices de velocidade constante
- Hartzell, Sensenick e McCauley.
- Elas são bem semelhantes em operação, usam a força centrifuga
nos contrapesos para aumentar o seu ângulo.
Hélices de velocidade constante para aeronaves leves
-A maioria das aeronaves usa hélices de velocidade constante, com
governador de duas ou três pás.
-Pode ser embanderável, passo reverso ou não.
-O cubo de aço suporta as pásde alumínio.
-Um cilindro hidráulico está montado no eixo rotacional,
conectado a pá para a mudança de passo.
-A força centrifuga é de aproximadamente 25 toneladas, onde as
braçadeiras de fixação das pás suportam todo o esforço.
-Os contrapesos fixados as braçadeiras tendem a levar as pás para
o passo máximo.
-O controle do passo se da através de um conjunto hidráulico
pistão cilindro, montado na parte frontal do cubo. O pistão é
atuado para frente, pela pressão hidráulica suprida pelo
governador, vencendo a força dos contrapesos.
Hélices de passo constante não embandeiráveis
- Se a velocidade do motor for menor do que a regulagem da mola
do governador, a válvula piloto será comandada para baixo.
- Com a rotação igual a da regulagem.
-Com a rotação maior que a da regulagem a válvula piloto é
acionada para cima e o óleo é drenado, e a força centrífuga leva o
passo para um ângulo maior.
-Esse controle se dá pela compressão da mola, pela manete da
hélice na cabine.
Hélices de passo constante embandeiráveis
-As hélices embandeiráveis operam de modo semelhante às não
embandeiráveis, com a diferença que as embandeiráveis possuem
uma mola de embandeiramento, que auxilia os contrapesos a
aumentarem o passo.
Embandeiramento
O embandeiramento é executado pelo alivio da pressão de óleo
através do governador, permitindo que os contrapesos e a mola de
embandeiramento comandem as pás para a posição bandeira. Isto é
feito pelo comando do controle do passo do governador, sendo
puxado para o limite do seu curso, abrindo uma passagem que
permite o escoamento do óleo da hélice de volta ao motor .
-O tempo depende da quantidade de óleo que passa pelo
governador e da força da mola com os contrapesos.
-O tempo normal com esse sistema é de 3 a 10 segundos.
-O tempo de desembandeiramento não é tão preocupante nas
aeronaves bimotoras.
-Apesar de a apostila mencionar que não existe a possibilidade de
embandeiramento errado isso pode acontecer.
-Sistema de embandeiramento automático ex: EMB110.
-Pouso com motor cortado ou desembandeirar antes do pouso.
Desembandeiramento
O desembandeiramento é executado pela reposição do controle do
governador para o curso normal de vôo e para reacender o motor.
-Logo que o motor gira algumas voltas o governador inicia o
desembandeiramento das pás, seguindo-se a rotação em cata-vento,
que acelera o processo desembandeiramento. Para facilitar a
rotação do motor o ângulo da pá em bandeira, em um ponto a ¾ na
pá é de 80° a 85°, permitindo que o ar auxilie a partida no motor.
-Existem sistemas auxiliares de desembandeiramento que pode ser
de um acumulador de óleo conectado ao governador, para acelerar
o processo.
-Para evitar que a mola de embandeiramento atue na hélice quando
a aeronave estiver em solo com o motor parado são instalados
batentes do aumento de passo, automaticamente removíveis. O
sistema consiste em fechos acionados por molas, fixados ao cubo
estacionário, o qual engraza no disco batente do passo máximo
preso por parafusos nas braçadeiras moveis das pás. Quando a
hélice ultrapassa 600 RPM a força centrifuga atua para
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desengraxar os fechos do disco batente do passo máximo para que
o passo da hélice possa ser aumentado para a posição bandeira.
Quando o motor estiver girando com uma baixa rotação ou parado
a mola engraza o fecho com o batente do passo máximo, evitando
que o passo aumente sob a ação da mola de embadeiramento.
Hélices Hartzell compacta
-O cilindro hidráulico de mudança de passo está na parte frontal do
cubo.
-Essas hélices apresentam pouco peso e simplicidade no projeto.
-São montadas em motores com flange.
-As de velocidade constante utilizam a pressão de óleo para
aumentar o passo (redução de velocidade) e no momento de
torção centrifuga leva o passo para o mínimo.
-As hélices embandeiráveis utilizam a pressão do óleo vinda do
governador para mover as pás para diminuir o passo (aumento de
rotação). O momento de torção centrifuga das pás tendem também
a mover as pás para diminuir o passo. A oposição a essas duas
forças é uma força produzida pela compressão do ar, bloqueado
entre a cabeça do cilindro e o pistão, o qual tende a mover as pás
para um aumento do passo na ausência da pressão do óleo do
governador. Assim, o embandeiramento é executado pela
compressão do ar, na ausência da pressão de óleo do governador, e
é executado pelo movimento de retorno do controle do governador
para a sua posição extrema.
O desembandeiramento pode ser executado por qualquer um dos
vários métodos apresentados a seguir:
Na partida do motor, o governador pode bombear óleo de volta ao
interior da hélice para reduzir o passo. Na maioria das aeronaves
leves, bimotoras, este procedimento é considerado adequado, pois
a partida do motor, em geral, não apresenta problemas.
Prover um acumulador conectado ao governador, com uma válvula
para bloquear uma carga de óleo quando a hélice estiver
embandeirada, mas solta-la para a hélice, quando o controle de
rotação estiver retornado para a posição normal.
Prover um sistema que permita ao óleo que opera a lubrificação do
motor, desembandeirar a hélice de um motor parado. Isto consiste
de uma linha de óleo conectando os dois governadores com uma
válvula no meio, operada manual ou eletricamente.
O governador pode ser de ação simples ou dupla:
-Ação simples a pressão do óleo é dirigida para a parte traseira
para diminuir o passo, e o aumento se dá pela diminuição dessa
pressão, que é vencida pela força dos contrapesos. As hélices que
usam contrapesos têm governadores simples.
-Governadores de ação dupla ele manda pressão de óleo tanto para
aumentar o passo (parte dianteira do cilindro) quanto para diminuir
o passo (parte traseira do cilindro).
Hélices Hidromáticas Hamilton Standard
A maioria dos modelos tem o mesmo principio de funcionamento.
Principais componentes:
- Conjunto do cubo
-Conjunto da cúpula
-Conjunto da válvula distribuidora (para embandeiramento de
hélices de ação simples, ou conjunto de extensão do eixo motor,
para hélices não embandeiráveis ou de ação dupla).
-Conjunto anti-gelo.
-O conjunto do cubo é o mecanismo básico da hélice. Ele contém
tanto as pás como os meios de mantê-las em posição. As pás são
suportadas pela aranha e retidas pelo cubo. Cada pá e livre para
girar em torno do seu eixo sob o controle do conjunto da cúpula.
-Muitas partes estruturais da maioria das hélices hidramáticas são
semelhantes. A pá e o conjunto são quase iguais, e os governadores
são também semelhantes em construção e princípios de operação.
-A principal diferença é o mecanismo de passo.
-Nas hélices hidramáticas não são usados contrapesos.
-A pressão de óleo a torção centrifuga são usados para levar para o
passo mínimo.
As maiores vantagens da hélice hidramática são: o grande curso do
ângulo da pá, as características de embandeiramento e reversão.
- As forças básicas de controle da hélice que atuam na Hamilton
Standard são: a força de torção centrifuga e a alta pressão do óleo
fornecida pelo governador.
-a pressão do óleo é atuada nos dois lados do pistão, o lado que não
estiver recebendo a força é ligado à linha de retorno do óleo do
motor.
-Operação de baixa rotação, o óleo passa pela válvula de
distribuição. Operação de alta rotação.
Principio de operação
-O mecanismo de mudança de passo das hélices hidramáticas é um
sistema hidráulico mecânico no quais as forças hidráulicas, atuadas
por pistão, são transformadas em forças mecânicas de torção
atuando nas pás. O movimento linear do pistão é convertido em
movimento rotativo por um came cilíndrico. Uma engrenagem
cônica na base do came engraza com segmentos também cônicos,
fixados na base das pás, fazendo com que estas girem.Operação de embandeiramento
-Com o acionamento do botão de embandeiramento, um solenóide
alimentado pela bateria manterá o botão energizado. O motor da
bomba de embandeiramento é alimentado, e o óleo do sistema de
lubrificação do motor é injetado sob pressão através da válvula de
transferência do governador.
-Ao atingir o embandeiramento total, um batente mecânico evita o
movimento adicional.
-Um aumento de pressão cortará o circuito do solenóide de
embandeiramento.
-A pressão dos dois lados do pistão cai a zero e a hélice permanece
em passo bandeira.
Governadores hidráulicos
-Três forças fundamentais, são usadas para controlar as variações
do ângulo das pás requeridas para a operação de velocidade
constante. Essas forças são:
1- Movimento de torção centrifugo, um componente da força
centrifuga atuando em uma pá rotativa, o qual tende a mover a pá
para uma diminuição de passo.
2-Óleo sob pressão do motor, no lado externo do pistão,
suplementado pelo momento de torção centrifuga no sentido do
passo mínimo.
3-Óleo do governador da hélice, na parte interna do pistão,
mantendo o equilíbrio das primeiras duas forças, e movendo as pás
na direção de aumento de passo.
Mecanismo do governador
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-O governador da hélice girado pelo motor recebe o óleo do
sistema de lubrificação e reforça a pressão ao nível necessário à
operação do mecanismo de mudança de passo. Ele consiste de uma
bomba de engrenagens, para aumentar a pressão do óleo do motor,
uma válvula piloto, atuada por contrapesos, nos quais controlam o
fluxo de óleo através do governador, e um sistema de válvula de
alivio, na qual regula a pressão de operação do governador. Em
adição ao reforço de pressão de óleo do motor, produzindo assim
uma das forças de controle fundamentais, o governador mantém o
necessário equilíbrio entre as três forças de controle para medição,
para a drenagem da parte interna do pistão da hélice numa exata
quantidade de óleo, necessário para manter o adequado ângulo da
pá para a operação de velocidade constante. Uma mola sobre o
suporte da válvula piloto.
Uma retorna-o para uma posição intermediária na rotação de
cruzeiro no caso de uma falha do controle do governador.
Regulando o governador:
-Após a instalação de uma hélice
-Desatarraxar todo o parafuso do batente do governador.
-Verificar durante o giro no solo se a rotação é a máxima para a
decolagem.
-Com a rotação correta, regular no parafuso do governador uma
rotação menor que a máxima, pois essa rotação será atingida
durante a decolagem.
Sincronização das hélices
-As aeronaves multi-motoras costumam ter sincronismo da hélice
(não há sincronismo em aeronaves monomotoras).
-A sincronização reduz a vibração, ruídos e elimina o desconforto
da descincronização.
-Os sistemas mais antigos utilizavam alternadores, que enviavam
sinais trifásicos para uma caixa de controle, e esse controle
regulava a RPM dos outros motores de acordo com a RPM do rotor
mestre.
-Em aeronaves bimotoras (EMB-110), o governador esquerdo
possui um mecanismo de ajuste por cabo teleflex.
-O motor direito é o motor escravo.
-Os governadores mandam sinais elétricos de rotação de seus
motores para uma caixa de controle, que após comparar as rotações
envia um sinal elétrico para a caixa de atuação no governador,
tanto para aumentar como para diminuir a rotação, fazendo o
sincronismo dos motores, dentro do limite possível.
Degelo
Efeitos do gelo na hélice:
-Desconfigura a seção do aerofólio, provocando perda de
eficiência.
-Devido à formação desigual do gelo, provoca desbalanceamento e
vibração destrutiva da hélice.
Sistema de fluidos:
-Normalmente usa-se álcool isopropílico, devido ao baixo custo e
facilidade de obtenção.
-Um sistema de controle bombeia o fluido para a hélice na
proporção da formação do gelo.
-Esse esguicho sai na frente frontal do eixo da hélice
-O fluido sob pressão da força centrifuga é transferido para cada
espiga da pá.
-São instalados botas ou sapatas para evitar a dispersão do fluido,
sendo que essas botas vão até 75% do raio da hélice.
-O fluido segue ao longo da pá pela força centrifuga.
Degelo elétrico
-Consiste de uma fonte de energia, que vai passar por uma
resistência nas pás, removendo o gelo.
-Existe um controle de temperatura para evitar um degelo desigual
no qual possa provocar um desbalanceamento da hélice.
-Se o calor fornecido derreter o gelo não for suficiente para a
evaporação do mesmo, um novo gelo será formado, possivelmente
em áreas não controladas pelo degelo.
-Existem temporizadores, que normalmente acionam o
aquecimento em intervalos de 15 a 30 segundos, em ciclos de dois
minutos.
-Esse sistema só pode ser usado com uma hélice em movimento, e
por pequenos períodos para evitar o superaquecimento.
Inspeção e manutenção da hélice
Existem inspeções grandes previstas nos manuais, mas
normalmente as diárias incluem cheques visuais de:
-Excessivo acumulo de óleo e graxa em todo o conjunto.
-Partes soldadas, possíveis falhas.
-Cortes ou arranhões nas pás ou nos cubos, onde pode ser
necessário utilizar a lente de aumento.
-Aperto nos parafusos de fixação.
-Nível de óleo.
-Sempre que a hélice for envolvida em acidentes, ela deverá ser
desmontada, normalmente ela é enviada para revisão geral (onde é
checado tudo).
-A cada remoção deve-se observar o eixo do motor, cones, outra
parte de contado, devido o desgaste.
-Pode ser feito ensaios não destrutivos (liquido penetrante ou
partículas magnéticas).
Vibração
Normalmente é difícil se determinar de onde vem a vibração, do
motor ou da hélice.
-Durante o giro em baixas rotações pode ser observado o cubo,
quanto à oscilação em uma pequena órbita (vibração da hélice),
caso contrario o motor é a fonte da vibração.
Se a hélice for à fonte da vibração o problema pode ser:
-Desbalanceamento das pás estático ou dinâmico.
-Incorreta centralização das pás.
-variação incorreta dos ângulos.
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Centralização das pás
-É a determinação da trajetória das pontas das pás.
-Existe uma tolerância determinada pelo fabricante.
-O objetivo da centralização das pás é o alinhamento de uma com
as outras.
-A verificação das pontas não determina o traking das pás.
Procedimento:
-Instalar um arame duro ou uma vareta na asa até que toque
ligeiramente as pontas das pás.
-Girar a hélice e observar a distância de uma pá para outra.
Cheque e ajuste dos ângulos das pás
-Obter dados na TO.
-Marcar a estação de referência (não usar material pontiagudo ou
cortante).
-Utilizar um transferidor universal (pode ser usado em bancada
ou na aeronave).
Balanceamento da hélice
-O desbalanceamento pode ser estático ou dinâmico. O estático é
quando o centro de gravidade da hélice não coincide com o eixo de
rotação e o dinâmico é quando o conjunto não segue o plano de
rotação.
-Também pode ocorrer o desbalanceamento aerodinâmico, que é a
tração desigual, normalmente eliminado pelo cheque de contorno
de pás ou pelo cheque dos ângulos das mesmas.
Balanceamento estático:
-Pode ser por suspensão ou pelo método fio de faca.
-suspensão utiliza corda é pouco usado.
-No cheque do fio de faca todo o conjunto deverá estar com o
mesmo ângulo.
-Na bancada de teste deverá estar em local desprovido de ventos e
vibrações.
-São normalmente utilizados chumbos nas pás para realizar o
balanceamento.
Serviço nas hélices
Limpeza nas pás – Nunca utilizar produtos ou materiais que
possam arranhar ou corroer as pás, de preferência sabão neutro
com água ou produtos de polir que não removam materiais.
Lubrificação das hélices – Hélices hidramáticas que operam com
óleo do motor muitas vezes não necessitamde lubrificação. Já as
hélices elétricas existem pontos de engraxamento e lubrificação
(óleo e graxa). Para se checar o nível de óleo é necessário
posicionar a pá na posição correta.
Turboélice
São hélices operadas por motor a reação turboélice.
-É utilizado em várias aeronaves, pequenas, médias e grandes.
-O impulso é produzido indiretamente pela hélice, na qual produz
quase todo o empuxo.
-O motor e a hélice trabalham conjugados, ou seja, suas manetes
dependem uma das outras.
-No solo em marcha lenta, também chamada limite beta. Nesse
limite o comando da hélice se dá pela manete do motor, nas
posições muito atrás ele aciona o passo reverso.
-Durante o vôo, a hélice mantém a velocidade do motor constante,
que é de 100%.
-Com o aumento da potência, a quantidade de combustível e o
torque também aumentam. A hélice para absorver esse aumento de
torque aumenta o passo da hélice, mantendo a velocidade do
motor.
- O sistema de controle da hélice é dividido em duas partes: uma
para a operação em vôo e a outra em solo.
Sistema de controle do torque negativo (NTS)
-Proporciona um sinal e aumenta o ângulo da hélice para limitar o
torque negativo.
-O sistema funciona nas seguintes condições:
>Temporária interrupção
>Rajadas de ar na hélice
>Altas sangrias de ar do motor com baixa potência
>Descida normal com baixa vazão de combustível
>Durante o corte do motor
Sinal sensitivo de potência (TSS)
-É um dispositivo de segurança de embandeiramento automático
da hélice.
-Em caso de perda de potência durante a decolagem, reduzindo o
arrasto.
-Quando o torque positivo da hélice ultrapassa um valor
determinado o sistema é armado automaticamente.
-Após armado, se houver uma perda de potência da hélice o
sistema energiza o sistema de embandeiramento automático.
-O sistema só opera com torque negativo excessivo.
Conjunto de engrenagens de redução
-Em motores turboélice consistem de um eixo de hélice, um
sistema NTS, um TSS, um acoplamento de segurança, um freio da
hélice, um sistema de óleo, cárter seco e sistema de engrenagens. O
freio da hélice é destinado a evitar a sua rotação quando a hélice
está embandeirada, e diminuir tempo de parada do corte do motor.
Conjunto turboélice
-É um eficiente meio de utilização da potência dos motores a
reação.
-Mantém a rotação do motor constante em qualquer condição de
marcha lenta de vôo (alcance alfa).
-Em operações de solo e reverso (alcance beta), ela pode ser
operada para produzir empuxo zero ou negativo.
É denominado limite beta o limite não governado da hélice que
compreende a posição do reverso até a marcha lenta (0° até 34°) e
limite alfa compreende o a posição de marcha lenta de vôo até a
posição de decolagem (34° até 90°).
-O conjunto de controle instalado atrás da hélice, e nele são
contidos todos os componentes para a sua operação ex: óleo,
bombas, etc.
-Existe um sistema de sincronismo de fase, mas um ajuste manual
antes de ligar o sistema se faz necessário, pois o sistema só corrige
variações de +- 1%.
-O sistema de embandeiramento é separado das demais funções da
hélice, o sistema de embandeiramento pode ser iniciado através do
botão de bandeira ou pelo sistema automático, no caso e
acionamento uma válvula de embandeiramento desvia outras
funções do controle e rotas de mudança de passo, enviando óleo
diretamente para a hélice.
-Após a hélice atingir a posição bandeira a pressão do sistema sobe
e desenergisa a solenóide e o botão volta para a posição normal.
-Para desembandeirar é necessário puxar o botão de
embandeiramento.
Bainha da pá
-Estrutura de metal, madeira ou plástico, destinada ao acabamento
da espiga da pá com a superfície externa, transformando a forma
circular da espiga em seção do aerofólio.
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-Tem a função primária de aumentar o fluxo de ar de refrigeração
da nacele do motor.
-Podem ser fixadas por dispositivos mecânicos ou coladas.
Adesivos a base de epóxi ou de borracha geralmente são usados
como agente de colagem.
Rotores
O rotor é dividido pela cabeça, pelas pás e pelo mastro.
Quando o rotor principal de um helicóptero gira em uma direção
a fuselagem tende a girar na direção oposta. Essa tendência que a
fuselagem tem de girar é denominada torque. Para que a fuselagem
não gire é necessário produzir o anti-torque, que no helicóptero é
fornecido pelo rotor de cauda, também chamado rotor anti-torque.
Divisão dos rotores
O mastro é fixado na caixa de transmissão principal, (CTP). Ela
aciona a cabeça, transmite para a estrutura a sustentação do rotor e
é acionado pela CTP.
A cabeça é fixada ao mastro suporta a pá e suporta os esforços do
rotor, (força centrífuga, batimento e arrasto).
As pás transformam energia mecânica em sustentação. Podem ser
de madeira, liga leve, material composto (mais usado).
Articulações dos rotores
A articulação de passo possibilita a variação de passo e o controle
do helicóptero.
A articulação de batimento anula a tensão na raiz da pá e o
movimento de batimento, devido à dessimetria de sustentação
(diferentes velocidades relativas).
A articulação de arrasto permite o movimento de avanço e recuo,
que surge devido ao movimento de batimento, pois a pá ao subir
avança e a pá ao descer recua (princípio de curiolis). Pode causar
ressonância com o solo.
Eixos de vôo do helicóptero
O helicóptero possui três eixos em vôo: Vertical, longitudinal e
lateral.
Controle dos rotores
São realizados através do cíclico, coletivo e pedal.
O movimento em torno do eixo lateral produz o levantamento ou
abaixamento do nariz do helicóptero. Esse movimento é realizado
pelo cíclico para frente e para trás.
O movimento em torno do eixo longitudinal (chamado de
rolagem) é realizado pelo cíclico, movimentado o para direita ou
para esquerda.
O movimento em torno do eixo vertical (chamado de guiada) é
realizado pelos pedais (direito ou esquerdo).
O controle do passo coletivo varia a sustentação do rotor
principal. Levantando o manche do coletivo aumenta o passo das
pás do rotor principal, aumentando assim a sustentação.
Abaixando o manche do coletivo diminui o passo das pás e
consequentemente diminui a sustentação.
Tipos de rotores
Rotores rígidos - Possui somente variação de passo (ex: BO- 105,
BK-117). Demais movimentos realizados por articulações virtuais
Rotores semi-rígidos - Permitem batimento e variação de passo
com articulações, demais movimentos por articulações virtuais (ex:
AS 350). O rotor semi-rígido, referente à movimentação das pás
não realizam o movimento de avanço e recuo.
Rotor articulado - Possui movimentos de avanço-recuo,
batimentos e passo realizados por articulações (ex: AS 332).
OBS: O rotor de cauda só realiza o movimento de batimento e
mudança de passo.
OBS: Para permitir o movimento de avanço e recuo são
incorporados braços de arrasto, a fim de evitar a vibração.
Aerodinâmica
Perfil simétrico - O centro de pressão não varia com a mudança
do ângulo de ataque. Com ângulo de ataque zero não há
sustentação. É de fácil construção.
Perfil assimétrico - Tem grane variação do centro de pressão em
relação ao ângulo de ataque, tem sustentação com zero de ângulo
de ataque. É de difícil construção
Resistência ao avanço - Força que tende a resistir à passagem do
aerofólio através do ar. É paralela ao vento relativo e perpendicular
a sustentação
Tração - É a força, que vencendo a resistência do ar, imprime a
um aerofólio uma determinada velocidade. A tração é sempre
paralela ao vento relativo e perpendicular a sustentação
Envergadura - É a distância entre a raiz da pá e a ponta da
mesma.
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Alongamento - É a razão entre a envergadurae a corda.
Trajetória da extremidade da pá - É o caminho percorrido pela
extremidade da pá numa volta de 360°
Disco do rotor - É a projeção sobre um plano da trajetória da pá.
Plano de rotação - É perpendicular ao eixo de rotação e não ao
eixo de fixação, é limitado pelo cone das pás.
Eixo de rotação - É uma linha imaginária perpendicular ao plano
de rotação
Solidez parcial do disco - É a razão entre a área da pá e a área
total do disco
Solidez total do disco - É a razão entre a soma da área das pás e a
área do disco
Razão de carga - É a razão entre o peso bruto da aeronave e a área
do disco
Área útil de sustentação - É a projeção do disco principal sobre
um solo ou plano.
Torção - Algumas pás são torcidas ao longo da envergadura para
proporcionarem a mesma sustentação em todo seu comprimento.
Batimento (flapping) - É o movimento vertical das pás do rotor
durante o giro.
Avanço e recuo - É o movimento de “vai e vem” de uma pá no
sentido de deslocamento da aeronave.
Mudança de passo da pá - É a variação angular das pás (ângulo
de ataque).
Asa rotativa
O rotor é um conjunto mecânico, característico de helicóptero.
O rotor pode ser principal ou de cauda.
As principais funções do rotor principal são de sustentação,
propulsão e pilotabilidade.
Os helicópteros podem ser classificados em função dos rotores:
Convencionais ou simples, Tandem, lado a lado, engrenantes,
coaxiais, notar, rotor jato.
Fenômenos inerentes ao helicóptero
Geradas por: dessimetria de sustentação no RP; dessimetria de
sustentação no RC; desbalanceameto de massa. Dispositivos
rotativos: motor; eixo de acionamento do RC; caixas de
transmissão principal e traseira. Atenuadas por: dispositivos anti-
vibração (amortecedores) e manutenção constante.
Força Centrífuga e Torque - Helicóptero em vôo executa uma
curva. (proporcional ao ângulo de inclinação e velocidade).
Força centrífuga - Ação sobre as pás do RP (função da velocidade
de rotação do rotor e do peso da pá); varia entre 10 e 20 toneladas,
em função do helicóptero. Mantém as pás alinhadas, durante a
rotação do rotor.
Torque (conjugado de reação) - Se houver pane do motor, o torque
de reação será nulo. Porém a tração do rotor de cauda não será nula
se houver passo aplicado. (o rotor de cauda permanece girando).
Tendência Translacional – O rotor de cauda produz tração
lateral; Esta tendência de deslocamento é contrariada inclinando-se
ligeiramente o disco do rotor para o lado oposto ao da tração do R/
C; Auto-rotação no pairado: uma tendência de deslocamento lateral
da aeronave para o lado oposto surge como resultado desta
inclinação, paralela à tração do rotor de cauda.
No UH-50 o RC "puxa" para a esquerda, sendo necessário
inclinar o disco do rotor para a direita para manter o pairado;
Devido à diferença de altura (h) na aplicação das forças, o esqui
direito fica mais próximo do solo que o esquerdo; Sentido de giro
contrário essa situação se inverte.
Carga no Disco - Vôo reto e nivelado, o rotor suporta apenas o
peso do helicóptero (L = W).
Nas curvas, paradas rápidas e recuperações de mergulho, a carga
suportada pelo rotor é aumentada pela ação da força centrífuga.
Efeito Cone - O efeito cone surge na decolagem vertical, onde a
combinação das forças de sustentação e centrifuga ocasiona uma
espécie de dobramento das pás para cima.
Esse efeito aumenta com o aumento excessivo de carga e a
diminuição da rotação.
Resultados do excessivo efeito cone: Sobrecarga das pás,
diminuição da amplitude (área) do disco do rotor e perda de
sustentação.
Dessimetria de Sustentação - Sustentação desigual na área do
disco do rotor, criada pelo vôo com deslocamento à frente ou pela
ação do vento.
A assimetria de sustentação é a tendência da pá que avança
subir e da pá que recua descer (deslocamento horizontal).
Articulação de Batimento - reduz a instabilidade gerada pela
dessimetria: A pá, ao subir pelo aumento de sustentação
(avançante) tem seu ângulo de ataque reduzido; A redução de
AOA faz com que a pá não suba tanto (redução da sustentação). A
pá que desce sofre processo inverso.
Ligação “K” (auxiliar da articulação de batimento) - ligação da
haste de comando de mudança de passo num ponto situado fora do
eixo de articulação em batimento. Reduz o passo na pá que sobe
(avançante) e aumenta o passo na pá que desce (recuante). É
utilizado também no rotor de cauda
Efeito de Curiolis - Produto da velocidade pela distância do
centro de massa ao eixo de rotação deve permanecer constante (v x
d = k). Batimento para cima: a distância do centro de massa ao
eixo de rotação diminui; velocidade de rotação da pá deve
aumentar.
Batimento para baixo, a velocidade de rotação da pá deve diminuir.
Aceleração/desaceleração é absorvida pelos amortecedores de
avanço e recuo (nos rotores articulados) ou pela própria estrutura
da pá (nos rotores rígidos e semi-rígidos).
Ressonância com o solo - O efeito solo surge quando o
helicóptero se aproxima do solo, na distância de meio diâmetro do
rotor. Oscilações violentas, que surgem com o helicóptero em
contato com o solo e tem seus rotores girando (táxi, pouso ou
decolagem); É mais comum nos helicópteros que usam rotores
articulados e que possuem trem de pouso tipo esquis. Progressiva,
e pode destruir um helicóptero em poucos segundos; O movimento
de avanço de recuo provoca um desalinhamento das pás,
deslocando o CG do rotor do centro de rotação; Durante a rotação
o CG movimenta-se no plano de arrasto, balançando fortemente a
fuselagem. Causas: Os trens de pouso com amortecedores
desregulados, ou o rotor principal com amortecedores de arrasto
desgastados podem permitir o aumento da intensidade da vibração;
A correção será feita tirando imediatamente o helicóptero do solo e
tentando outro pouso. Ao pousar, cortar imediatamente o motor e
frear o rotor principal; Os sistemas amortecedores devem ser
checados com critério.
Efeito Pendular - Tendência do mastro em alinhar-se
perpendicularmente ao plano de rotação e vice e versa; É agravada
com o uso de comandos e correções bruscas.
Efeito Giroscópico - Baseado no princípio da precessão
giroscópica; O rotor principal, como um conjunto rotativo,
apresenta a particularidade giroscópica de reagir a 90º depois do
ponto onde sofre a ação. As tesouras rotativas adiantam o comando
do cíclico em 90º, a fim de que esse comando atue na direção
desejada.
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Rigidez do giroscópio - É denominada rigidez do giroscópio a
dificuldade de alterar o plano de rotação do rotor.
Estol
Estol de vórtex - É o estol das pás do rotor sob interferência do
ar turbilhonado por ele mesmo, também chamado de estol de
turbilhonamento.
Ele ocorre em descidas rápidas motorizadas, ou ainda, quando se
afunda verticalmente na falta de potência para manutenção do
pairado e em descidas sem potência com aplicação súbita de
coletivo.
Fluxo do ar soprado pelo rotor tem velocidade próxima ou igual
à velocidade do vento relativo (inicia a 360 ft/min e vai até
aproximadamente 1.500 ft/min).
Deve-se ter atenção especial em vôos pairados FES, longe de
referências no solo, bem como em auto-rotações na vertical. Seus
principais efeitos são de redução de eficiência de comando; perda
de sustentação (perda de altura) e aumento geral de vibração. Na
região próxima à raiz da pá que recua (velocidade tangencial da pá
tende a zero) o fluxo de ar se inverte; À medida que a velocidade
aumenta, temos o aumento desta área, causando aumento de
arrasto. Potência negativa (a pá é impulsionada pelo arrasto); Zona
de Fluxo Reverso.
Zona de Estol da Pá que Recua - Ocorre devido ao aumento do
ângulo de ataque, associado à velocidade relativa cada vez menor;
Causa tendência a cabrar (momento cabrador); O momento
cabrador do helicóptero reduza velocidade de deslocamento,
retirando naturalmente o helicóptero do estol.
Efeitos reduzidos: Reduzindo a velocidade e reduzindo a potência.
Estol de Mach ou de Compressibilidade - Com o aumento de
velocidade à frente, pode-se chegar a escoamento supersônico na
ponta da pá que avança;
Onda de choque (o perfil não é projetado para vôo supersônico)
provoca estol da pá que avança.
Acentuado momento picador, agravando o fenômeno.
Pode ocorrer nas proximidades da VNE. Também chamado estol
de ponta de pá.
Correção: Reduza a velocidade, através da redução de potência
(coletivo); procure o vôo nivelado; não cabre o helicóptero.
Estol de potência - Ocorre quando pairamos fora do efeito solo,
utilizando acentuado ângulo de passo, com o máximo de potência,
não sendo suficiente para sustentá-lo.
O helicóptero afunda na vertical em ar turbilhonado
Características aerodinâmicas
Efeito solo - Sustentação extra, conseqüente do ar comprimido
contra o solo, formando um colchão de ar.
O efeito solo varia com a altura do helicóptero em relação ao
solo.
Auto-rotação
Auto-rotação é o termo utilizado para a condição do vôo pelo
qual não há o fornecimento de potência do motor, tendo o rotor
principal acionado apenas pelo o vento relativo. A velocidade e a
altura podem tornar impraticável a auto-rotação.
Assegura a manutenção da manobrabilidade do helicóptero e o
pouso com segurança, mesmo com o motor parado. No pouso em
auto-rotação a energia cinética do movimento de rotação das pás é
aproveitada (Ec = 1/2 mv2): transformação da Ec em sustentação.
Consegue-se por intermédio do aumento do passo (coletivo para
cima) no momento do toque;
Unidade de roda livre; Características de cada helicóptero; (FAA-
EUA) ou IFI (Brasil).
O helicóptero depende da (Nr) para voar e ser controlado. Manter
a Nr dentro dos limites de vôo; Nr alta: danos nos sistemas
rotativos (ação centrífuga); Nr baixa.
Efeito cone acentuado (possibilidade de rachar as pás e estrela);
perda de controle.
A taxa de queda de rotação é função: do momento de inércia das
pás (massa do sistema rotativo) e do passo coletivo (arrasto de
perfil das pás).
Diagrama altura velocidade (curva do homem morto)
A curva do homem morto é quando o helicóptero perde potência,
altitude e velocidade. Identifica as partes do envelope de vôo a
partir das quais o fabricante não garante um pouso com segurança
no caso de pane repentina do motor. Combinações de altura e
velocidade não permitem ao piloto manter a Nr dentro dos limites
de controlabilidade para realizar o pouso seguro. Confeccionados a
partir de ensaios em vôo, fazendo parte do processo de
homologação de cada novo modelo de helicóptero a ser
comercializado. Consideram 1 segundo de tempo de reação;
Pilotos experientes, além de estarem “aguardando” a pane.
Vibrex
O balanceamento do rotor pode ser lateral ou vertical.
Lateral - provocado por variações de peso e ou conjunto fora do
traking (pistas).
Vertical - provocado por conjunto fora do traking,
descompensações aerodinâmicas.
Vários tipos de equipamentos são utilizados, ex: Acess,
Chadwick.
É sempre verificado quando for trocado qualquer equipamento do
conjunto rotativo, nas inspeções previstas em manual e quando
forem reportadas vibrações anormais após os vôos.
Em casos de incidentes primeiro verifica as pistas, depois o
balanceamento lateral.
Motor a reação
Para que uma aeronave permaneça voando, em velocidade
constante é necessário aplicar sobre ela uma força propulsiva
atuando em direção oposta ao arrasto aerodinâmico dessa
aeronave Esta força propulsiva é fornecida por um motor
térmico que transforma a energia contida no ar e a liberada pela
queima do combustível em energia mecânica. O tipo de motor
que será aqui abordado é o motor de propulsão direta pela reação
ou simplesmente motor a reação.
Princípio da propulsão pela reação ou propulsão a jato
A maneira mais simples de compreender o princípio da
propulsão pela reação é observando o que acontece com um
balão cheio de ar. Ex: uma bola de aniversário, a pressão interna
distende a membrana do balão porque é maior que a externa,
como o bico do balão esta fechado, a pressão atua em toda
região interna da membrana e o balão permanece parado porque
a força resultante é zero (F=0).
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Soltando-se a amarração do bico do balão, remove-se uma
região contra a qual a pressão interna vinha exercendo uma
força, esta instabilidade faz com que o balão se desloque
contrário a fuga desse ar.
A explicação para este fenômeno esta na terceira lei de
Newton. ”Toda ação corresponde a uma reação de igual
intensidade e sentido contrário”. De fato foi à velocidade da
saída do ar (ação), que provocou o movimento do balão no
sentido oposto (reação).
Componentes básicos de um motor a reação
Para se construir um motor a reação, baseado no principio de
deslocamento do balão do exemplo, é necessário se colocar
inicialmente um componente para alimentar este motor
continuamente com ar comprimido. Vale observar que o vôo do
balão foi extremamente curto porque rapidamente a pressão
interna se equalizou com a ambiente. O componente que
alimentará o motor com ar é formado por uma série de pequenas
palhetas, semelhante às pás de uma hélice e chamado de
compressor.
O ar comprimido fornecido pelo compressor não possui um
nível de energia satisfatório para realizar trabalho, é necessário
aumentar esse nível de energia. Isto é conseguido através da
liberação da energia contida no combustível a partir da sua
queima, o que faz aumentar rapidamente a temperatura do ar
com conseqüente aumento do volume de cada partícula nele
contida, para realizar a queima do combustível no interior do
motor, é necessário o segundo componente básico do motor a
reação, a câmara de combustão .
O motor precisa a partir de agora manter o seu funcionamento,
por isso é imprescindível um terceiro componente que faça seu
compressor girar, este componente é uma espécie de cata-vento
(turbina) colocada na corrente dos gases, produto da queima da
mistura ar/combustível, que saem da câmara de combustão. Parte
da energia contida nos gases será utilizada para girar a turbina
que esta acoplada ao compressor através de um eixo, a energia
que sobra vai gerar a força de reação no bocal de descarga.
O conjunto formado pelo compressor, câmara de combustão
e turbina formam o gerador de gases do motor e estarão
presentes em vários tipos de motor, é no gerador de gases que se
desenvolvem, as pressões e temperaturas necessárias ao
funcionamento do motor e a produção do empuxo.
Partida simplificada no motor a reação
O principio de funcionamento do motor a reação já foi
entendido, ele esta instalado agora na asa da aeronave, há
necessidade de se entender então o seu ciclo de partida.
O ciclo de partida de um motor a reação é definido como uma
série de eventos que ocorrem a partir do momento que se aciona
o motor de partida até a estabilização do motor no regime de
marcha lenta. Os eventos do ciclo de partida estão numerados no
gráfico e ocorrem na seqüência abaixo.
1-Acionamento do motor de partida e do sistema de ignição
O motor de partida ou starter é um componente instalado na
caixa de acessórios do motor e quando acionado a faz girar. A
caixa por sua vez esta acoplada ao conjunto compressor/turbina,
através de um eixo de transmissão, isso faz a RPM do motor
subir.O sistema de ignição acende os lgnitores (velas de ignição),
que fornecerão calor através de centelha elétrica, ao interior
da câmara de combustão.
2-Abertura do combustível pela manete da partida
O conjunto compressor/turbina está girando, com isso já
esta ocorrendo à admissão de ar que é enviado a câmara de
combustão, aonde parte dele vai se misturar ao combustível.
Assim, já existe no interior da câmara uma quantidade razoável
de ar e calor, com a abertura do combustível, estão criadas todas
as condições necessárias para a produção dos gases de
combustão que irão acionar a turbina.
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3-Acendimento do motor
A chama se forma no queimador (também chamado de bico
injetor), aquecendo o ar no interior da câmara de combustão
provocando sua expansão, a mistura ar/gases de combustão, sairá
de dentro da câmara com alta velocidade, indo de encontro à
roda da turbina que será acelerada.
4-Velocidade de auto-sustentação
A partir desse ponto, o motor já pode funcionar sem o auxilio
do motor de partida, mas o sistema elétrico da aeronave só ira
desligá-lo acima dessa rotação.
5-Cancelamento automático do motor de partida e da ignição
O motor já possui velocidade mais que suficiente para
continuar aumentando seu giro, por isso o motor de partida é
cancelado automaticamente.
A chama também já se estabilizou no queimador, semelhante ao
queimador de um fogão a gás, assim a centelha (ignição) pode
ser cancelada e a chama será alimentada continuamente pelo
querosene de aviação pulverizado.
6-Motor estabiliza em marcha lenta
O motor mantém seu funcionamento porque estão sendo
produzidos no interior da câmara de combustão, gases
suficientes para mantê-lo estabilizado. A roda de turbina extrai
energia dos gases de combustão para transformá-la em
potência no seu eixo para girar o compressor, fazendo o
motor funcionar.
A partir desse ponto para gerenciar a rotação e a potência
desenvolvida pelo motor é necessário atuar na unidade de
controle de combustível, através da manete de aceleração ou
potência, a fim de aumentar a quantidade de combustível
entregue aos queimadores.
No inicio da partida o motor de arranque gira a caixa de
acessórios e essa o conjunto compressor/turbina. A partir do
regime de marcha lenta o sentido se inverte, pois é o conjunto
compressor/turbina através de um eixo de transmissão que vai
girar a caixa e todos os acessórios necessários ao funcionamento
e controle do motor.
Comparações entre o motor à reação e o motor convencional
O motor a reação ou motor de turbina a gás é um motor de
combustão interna, com quatro tempos (admissão, compressão,
explosão e escapamento), que utiliza o ar como meio de trabalho,
logo ele pertence à classe dos motores aspirados como o
convencional a pistão, porém existem diferenças fundamentais
entre ambos.
No motor a reação, o ciclo de transformação da energia do
combustível em energia térmica, ocorre à pressão constante,
chamado de ciclo Brayton, enquanto que no motor convencional,
o ciclo de transformação da energia ocorre a volume constante ou
ciclo Otto. Pode-se destacar também que no motor convencional,
todas as fases do ciclo de transformação de energia, ocorrem
dentro de único componente, o cilindro, enquanto que no motor a
reação, cada fase ocorre em componentes diferentes. Assim a
admissão se aproveita de um aumento de pressão, que ocorre no
duto de admissão. Devido à pressão de impacto, a compressão é
executada por um compressor com alta taxa de compressão, a
combustão é continua e realizada dentro de uma ou mais câmaras
de combustão, dependendo do seu tipo e os gases que movimentam
a turbina são em seguida acelerados e expelidos para a atmosfera
gerando a força propulsiva.
Admissão
Eventos no MRE: No solo – Admite ar sugado pelo compressor
quando o motor gira. Em vôo – Admite ar sugado pelo
compressor, mais o ar de impacto pelo deslocamento da aeronave.
Eventos no MCV: Admite a mistura ar/combustível dosada pelo
carburador, devido à abertura da válvula de admissão e o
movimento descendente do pistão.
Compressão
Eventos no MRE: O compressor comprime o ar admitido,
diminuindo seu volume e aumentando sua pressão.
Eventos no MCV - Comprime a mistura ar/combustível pela ação
do pistão que sobe no interior do cilindro.
Ignição
Eventos no MRE: O salto da centelha, que fornece calor para a
queima de combustível, é feito de forma aleatória e somente
durante o ciclo de partida.
Eventos no MCV: O salto da centelha ocorre sempre no mesmo
momento, próximo ao término da compressão e durante todo o
funcionamento do motor.
Explosão
Eventos no MRE: Queima do combustível pulverizado no ar que
circula pela câmara de combustão.
Eventos no MCV: Queima da mistura ar/combustível no interior
dos cilindros.
Escapamento
Eventos no MRE: Os gases deixam à câmara de combustão e vão
de encontro a uma roda de turbina, que é ligada ao compressor
através de um eixo. A turbina acionada pelos gases faz o motor
funcionar.
Eventos no MCV: Os gases empurram o pistão para baixo com
firmeza. Esse movimento é transformado pela biela em movimento
rotativo no eixo de manivela fazendo o motor funcionar.
Tipos de propulsão
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A força de propulsão para o deslocamento de uma aeronave é
obtida através da aceleração de uma determinada massa(m) de um
fluido. Este fluido pode ser o ar, os gases de combustão ou ambos.
Isto é sem duvida a aplicação das leis de Newton, para se criar
deslocamento em um corpo é necessário aplicar sobre esse ele uma
força, que é a relação entre a massa do corpo e a aceleração a ele
imprimida, logo: F= m.a, onde {m = massa do corpo e, a =
(aceleração)}.
Convencionalmente diz-se que existem três tipos de
propulsão, a de reação direta (propulsão a jato), a de reação
indireta (propulsão a hélice) e a propulsão mista.
Propulsão a jato
O motor a jato é uma máquina que transforma a energia contida
no ar e no combustível em energia cinética e energia mecânica.
Parte da energia cinética é transformada em mecânica pela turbina
para fazer o motor funcionar, o restante da energia cinética dos
gases vai gerar a força propulsiva na descarga. A força propulsiva
na reação direta é obtida pela grande aceleração (a), imprimida a
uma pequena massa de ar (m).
Propulsão a hélice
Neste tipo de propulsão, a força propulsiva é obtida pela pequena
aceleração (a) imprimida a uma grande massa (m) de ar devido ao
diâmetro da hélice. O exemplo clássico desse tipo de propulsão é o
motor convencional a pistão e a hélice por ele acionada.
Pequena aceleração (a) imprimida a uma grande massa (m) de ar.
Propulsão mista
É mais complexo que o turbojato, pois a seção de turbina deve ser
muito bem dimensionada, pois além de acionar o compressor do
motor, aciona a hélice sendo necessário um número maior de rodas
de turbina para essa finalidade, como a RPM das turbinas é muito
alto entre elas e a hélice haverá obrigatoriamente uma caixa de
redução de velocidade.
Motores de propulsão direta e suas características
Turbojato - é o motor a reação mais simples, projetado para que
a turbina extraia da energia cinética contida nos gases, somente o
necessário para gerar a potência que acionara o compressor, o que
representa cerca de 60% a 80% da energia disponível, o restante da
energia não utilizada vai produzir a força de empuxo.
Principais características: Motor com alto nível de ruído, pois
toda tração é produzida na descarga, pela grandeaceleração,
imprimida pelos gases, ótimo desempenho nas grandes altitudes e
velocidade da aeronave e alto consumo de combustível.
Turbojato de compressor duplo - é uma variação do motor
turbojato simples, têm como principal característica a divisão do
seu compressor em dois conjuntos rotativo independentes.
1-O compressor de baixa pressão (LPC-Low Pressure
Compressor), assim chamado porque sua pressão de admissão de
ar é a pressão de impacto. É acionado pela roda de turbina traseira,
chamada de turbina de baixa pressão (LPT-Low Pressure Turbine).
2-O compressor de alta pressão (HPC-High Pressure Compressor),
que recebe esse nome porque sua pressão de admissão é
aproximadamente igual à pressão de descarga do compressor de
baixa. É acionado através de um eixo curto pela turbina dianteira,
chamada de turbina de alta pressão (HPC-High Pressure Turbine).
OBS - no motor de compressor duplo o conjunto rotativo acionado
na partida através da caixa de acessórios é formado pelo
compressor e turbina de alta (HPC+HPT).
Principais características: Conjuntos rotativos independentes,
com rotações proporcionais aproximadas, acionados por eixos
concêntricos, redução de possibilidade de estol de compressor em
toda faixa de operação do motor e alta taxa de compressão.
Motor de propulsão mista e suas características
Turbohélice - é mais complexo que o turbojato, pois a seção de
turbina, além de acionar o compressor do motor, aciona também a
hélice, sendo necessário um número maior de rodas de turbina para
essa finalidade. Como a RPM das turbinas é alta entre elas e a
hélice haverá obrigatoriamente, uma caixa redutora de
velocidade com razão de redução constante.
Principais características: Fornece mais tração que o turbojato
nas baixas velocidades, aeronaves equipadas com motores
turbohélice utilizam pouca pista nas decolagens, são ideais para
aeronaves de médias velocidades; possui baixo nível de ruído, pois
cerca de noventa por cento (90%) da tração é obtida na hélice
e o restante (10%) na aceleração dos gases na descarga;
Apresenta perda de eficiência com o aumento da velocidade do
vôo, em virtude da queda do rendimento propulsivo da hélice;
Menor consumo de combustível.
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Motor turbohélice típico
Turboeixo - motor de turbina a gás onde a seção de turbina,
além de acionar o compressor, aciona o eixo de potência que
produz energia mecânica para diversos fins (propulsão de
embarcações marítima, de trens, acionamento de geradores
elétricos, bombas, etc.). No campo aeronáutico, os motores
turboeixo são utilizados para girar os rotores de helicópteros.
Os modernos motores turboeixo e turbo hélice possuem dois
conjuntos rotativos independentes, o primeiro é o conjunto
formado pelo compressor e sua turbina de acionamento como no
turbo jato. O segundo é o conjunto composto por uma turbina
independente, que aciona o eixo de potência ou a hélice,
dependendo do tipo do motor. Essa turbina, que não tem qualquer
ligação mecânica com a turbina do compressor, é chamada de
turbina livre.
Outras formas de propulsão pela reação
Motor turboventoinha - a principio é um motor semelhante ao
turbohélice, com a hélice sendo substituída por uma ventoinha
axial, que gira dentro de um duto. O principio geral de
funcionamento desse motor é fazer a ventoinha transformar o
máximo da energia do combustível em pressão, quanto maior
quantidade de energia for convertida em pressão, maior força é
obtida. Como a ventoinha é fornecedora de grande parte do
rendimento propulsivo é necessário adicionar rodas de turbina para
seu acionamento a fim de aumentar a expansão dos gases nesse
estágio.
Os motores turboventoinha possuem duas correntes de fluído para
descarregar para a atmosfera, o ar frio de “BY PASS” e os gases de
combustão. A definição sobre divisão de fluxo de ar nos motores
turbofan são bastante confusas, para simplificar deve-se entender
que o fluxo de ar admitido pelo fan é dividido em duas correntes
principais, uma que não penetra no motor, ou seja, é desviada e por
isso chamada de ar “BYPASS” ou corrente secundária. A outra já
previamente pressurizada pelo fan é entregue ao compressor do
motor para a produção dos gases de combustão. O motor precisa
descarregar essas duas correntes para a atmosfera, o que pode ser
feito de duas maneiras:
Quando essas duas correntes, a do ar de “BYPASS” e a dos gases
de combustão, se misturam dentro da carcaça do motor e só então
descarregada para a atmosfera numa corrente única, diz-se que o
motor é de corrente misturada e quando essas duas correntes são
descarregadas em dutos distintos, o motor é classificado como de
descarga não misturada.
De acordo com a quantidade de força propulsiva fornecida pelo
fan, o motor vai ser classificado como de baixa razão de “By-pass”
ou alta razão de “By-pass”. Quando a força propulsiva fornecida
pelo fan esta na faixa de até 40%, o motor é considerado de baixa
razão de “bypass”, quando essa força se encontra acima dessa faixa
ele é considerado de alta razão de “By-pass”, existem atualmente
motores turboventoinha que o fan produz 90% da força propulsiva.
Estatorreator - a forma mais simples de propulsão pela reação. A
compressão do ar é obtida pelo ar de impacto quando o
estatorreator se desloca, o combustível é injetado na câmara de
combustão e inflamado, os gases em expansão são então
descarregados para a atmosfera pelo bocal de descarga, gerando a
força propulsiva. Por ter a compressão do ar feita pelo movimento
relativo, entre o Estatorreator e o ar (ar de impacto), é necessário
ele estar se deslocando para funcionar, outra forte característica
dessa forma de propulsão é ela não possui qualquer peça móvel.
Pulsojato - é uma variação do estatoreator, na sua entrada de ar
está montada um conjunto de válvulas mantidas fechadas por
ação de molas. Essas válvulas se abrem pela pressão de impacto e
pela redução da pressão interna quando os gases são expelidos para
a atmosfera (compressão do ar pela combustão). Essa forma de
propulsão tem a característica de vibrar muito e produzir grande
barulho durante seu funcionamento , tem seu emprego limitado a
projéteis e transporte de bombas.
Foguete - É a única forma de propulsão pela reação, que não
precisa do ar atmosférico para queimar combustível, pois o foguete
carrega seu próprio comburente (oxidante), por isso é a única
forma de propulsão que pode funcionar fora da atmosfera terrestre.
Possui poucas peças móveis e seus problemas de manutenção são
mínimos.
Empuxo-tração
Para que ocorra deslocamento de uma aeronave é necessário que
sobre ela atue uma força chamada de empuxo ou tração. As
unidades de força mais utilizadas no ramo aeronáutico são a libra
força e o quilograma força, vale a pena observar que essas
unidades são das forças propulsivas a jato desenvolvida pelos
motores jatopuro.
No caso dos motores turbohélice deve-se considerar a potência
desenvolvida no eixo do motor, o que torna a forma de aferir o
desempenho desse motor bastante diferente e as grandezas físicas
mais comumente utilizadas são o SHP, o CV e o KW. Em alguns
tipos de motores turbohélice considera-se também a força
propulsiva dos gases já que esses motores são classificados como
motores de propulsão mista.
Tração nos motores turbojato
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O motor a jato aspira uma determinada massa de ar, em função
da velocidade do compressor, que por sua vez é função da rotação
do motor, é fácil concluirque no regime de marcha lenta a rotação
do compressor e a força propulsiva fornecida serão pequenas. À
medida que o motor vai sendo acelerado, pela injeção de maior
quantidade de combustível na câmara de combustão, maior tração
é obtida, sendo que no regime de decolagem é onde ocorre seu
maior desenvolvimento.
A massa de ar aspirada pelo motor (ma) é feita à pressão
atmosférica ambiente e penetra no motor com uma velocidade
inicial Va, ela é em seguida comprimida. Parte desse ar (25%)
servira para se misturar e queimar com o combustível e o restante
(75%) será utilizado na refrigeração. Os gases formados pela
queima da mistura AR/COMBUSTÍVEL e o ar de refrigeração
sairão do bocal da descarga com uma velocidade final Vj, pois
existe uma quantidade de movimento variada imprimida ao ar em
função da aceleração efetuada pelo motor nessa massa de ar
admitida.
Considerando-se que a F=m.a, onde F é a força onde cria
deslocamento m é a massa de ar admitida e a é a aceleração
imprimida a essa massa de ar que importa é o resultado do que
ocorre com essa massa de ar dentro do motor. Pode-se concluir de
uma forma livre, que a formula da tração será dada pela expressão
F= ma (Vj-Va).
Os gases e o ar de refrigeração nele misturado sairão do motor
com grande velocidade, mas também com uma pressão que
contribui para o aumento da força propulsiva e virá da fórmula
P=F/A, de onde se pode concluir que a força é igual à expressão
F=P.A. Levando-se em consideração que a massa de ar admitida
entra com pressão ambiente no motor e sai com uma pressão bem
mais elevada em função do trabalho que o motor faz nessa massa
de ar. Chega-se a conclusão que a pressão de saída dos gases será
igual à pressão de descarga (Pd) menos a Pressão cujo ar foi
admitido (Pa), assim a fórmula completa da tração será:
F= Ma(Vj-Va) + (Pd-Pa)A
OBS: a massa de um corpo é a relação entre seu peso e a
aceleração da gravidade, para usar a formula na sua configuração
mais utilizada, substitui-se Ma por Wa/g, onde Wa é o peso do ar e
g a aceleração da gravidade.
Assim a formula final e usual da tração será:
F= Wa/g(Vj-Va) + (Pd-Pa)A
Fatores influentes da tração
A unidade controladora de combustível tem a capacidade de
compensar alguns fatores que influenciam a tração porque a
variação desses fatores altera a massa de ar admitida, dessa forma
durante a operação do motor alguns fatores estarão influenciando a
variação da tração produzida mais o controlador de combustível
faz as devidas compensações. Dos fatores que mais influenciam a
tração pode-se destacar: Pressão atmosférica; Temperatura
atmosférica; Altitude; Velocidade do vôo e a pressão de impacto.
Pressão Atmosférica
O aumento da pressão atmosférica acarreta um aumento da
tração, pois ocorre um aumento da densidade do ar com
conseqüente aumento da concentração das moléculas, no caso
inverso ocorre à diminuição da tração já que a tração, a
densidade do ar e a pressão atmosférica são fatores
diretamente proporcionais.
Temperatura Atmosférica
O aumento ou diminuição da temperatura do ar acarreta a
diminuição ou aumento da tração, porque a densidade do ar è
inversamente proporcional à temperatura e esta é diretamente
proporcional à tração, assim um aumento na temperatura acarreta
uma diminuição da tração e queda dessa temperatura concorre para
um aumento da tração.
Altitude
A tração do motor a reação, como já foi visto, sofre tanto a
influencia da variação da temperatura como da pressão pela
variação da densidade, à medida que a aeronave sobe, a
temperatura do ar cai e a sua pressão diminui como a ação da
pressão é superior a da temperatura ocorre uma diminuição
gradativa da tração.
Velocidade do vôo versus pressão de impacto
O aumento da velocidade do vôo acarreta uma diminuição da
tração desenvolvida pelo motor (ver formula da tração), entretanto
atuando junto com o aumento da velocidade do vôo esta a pressão
de impacto, o que faz aumentar a massa de ar admitida
contribuindo para o aumento da tração.
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Sistema de admissão de ar
Um duto de admissão de ar para motores a reação, deve possuir
certas características, que permitam a ele exercer duas importantes
funções, uma para a aeronave e outra para o motor.
Para a aeronave, o duto deve fornecer o mínimo de resistência ao
avanço. Para o motor deve fornecer ar na entrada do compressor
com um bom nível de energia, (o que corresponde a um aumento
de pressão), na quantidade requerida e livre de turbilhonamento,
isso é necessário para que o motor possa produzir uma grande
quantidade de empuxo. Para atender essas exigências um duto de
entrada de ar, deve fornecer um fluxo de ar com as seguintes
características:
1- Máximo possível de pressão - quando o ar penetra no duto de
admissão, que tem a configuração divergente, ele ocupa o espaço
disponível e sofre um processo de difusão, com isso ele tem a sua
energia cinética transformada em energia de pressão. Ao converter
a velocidade do ar em aumento de pressão, o duto produz uma
concentração maior de moléculas de ar, provocando um aumento
na sua densidade, o que contribui para o aumento do empuxo. Esse
aumento de pressão, que ocorre na entrada do compressor, devido
à passagem do ar pelo duto de admissão é chamado de pressão de
impacto ou simplesmente impacto .
2- Mínimo de turbulência e sem variação de pressão - durante sua
passagem pelo duto de admissão, qualquer distorção no fluxo de
ar, pode gerar perturbações que venham afetar o desempenho do
motor e contribui para um possível estol do seu compressor. Para
evitar essas turbulências, o duto de entrada de ar deve ter uma
superfície bem acabada, com baixa rugosidade, pois qualquer
ponta de rebite ou chapa de metal mal nivelada, pode contribuir
para uma possível distorção no fluxo de ar.
Tipos de duto de ar
O tipo de duto de entrada de ar vai depender da localização do
motor, do tipo de operação e da velocidade da aeronave, os dutos
normalmente utilizados basicamente é o tipo simples, e o de
entrada dividida. O duto de geometria variável, utilizado em
aeronaves supersônicas, também é considerado do tipo simples,
existe ainda o tipo boca de sino , utilizados em motores em teste no
banco de provas.
Duto de entrada de ar simples - é utilizado na maioria dos
motores de fluxo axial para proporcionar um fluxo direto de ar,
normalmente são dutos de pequeno comprimento, mas dependendo
da posição da instalação do motor na aeronave podem ser mais
longos e complexos.
Duto de entrada dividida - utilizado em aeronaves militares de
alta velocidade, é normalmente usado em situações onde ocorre a
interferência de equipamentos. Esse tipo de entrada de ar pode
estar na raiz da asa ou nas laterais da fuselagem, no primeiro caso
quando a entrada de ar esta localizada muito para traz, o duto
apesar de curto, terá uma considerável curvatura, para que possa
entregar a quantidade adequada de ar ao compressor. Quando a
entrada de ar estiver nas laterais da fuselagem, elas devem estar
localizadas de modo a permitir uma curvatura suave, para se
aproximar o máximo da configuração de um duto de entrada
simples.
Duto boca de sino – utilizado para ensaiar motores em banco de
provas, é de fácil remoção e instalação, o que torna muito prático
seu uso. Tem suas bordas cuidadosamente arredondadas para não
oferecer resistência à passagem de ar e na sua entrada esta
instalada uma tela, para evitar a ingestão de objetos estranhos que
podem danificar as palhetas do compressor. A utilização desse tipo
de duto causa perda de performance do motor,não só pela
utilização da tela, mas também pelo seu formato convergente,
porem são perdas tão mínimas que são consideradas desprezíveis.
Duto de geometria variável - um duto de entrada de ar, como
já foi visto, deve fornecer ar na quantidade requerida e com um
bom nível de energia, para isso ele deve funcionar como um
difusor, diminuindo a velocidade do ar e aumentando sua pressão.
Em aeronaves subsônicas o duto terá uma passagem divergente e
manterá essa configuração ao longo do seu comprimento. Uma
aeronave que atinge velocidades superiores à mach1 e por isso
chamada de aeronave supersônica, vai precisar de um duto que
funcione como um difusor supersônico acontece que as leis da
física para uma corrente de fluído em velocidade supersônica são
diferentes daquelas que se aplicam abaixo de mach1. Em
velocidades superiores à mach1, para produzir um efeito de difusão
deve ser usada uma passagem convergente no lugar de uma
divergente, isso é necessário porque em velocidades supersônicas,
a razão de variação do volume de um fluido é maior do que a razão
de variação da sua velocidade, em velocidades supersônica um
fluido se expande mais rapidamente que acelera. Dessa forma um
duto para aeronaves supersônicas deve combinar duas seções, a
primeira convergente que constitui um difusor supersônico, cuja
área diminui gradativamente e mantém essa configuração até que a
velocidade do ar admitido seja reduzida à mach1. A partir desse
ponto, a seção traseira do duto terá sua área gradativamente
aumentada, pois deve funcionar como um difusor subsônico
semelhante aos dutos de entrada simples.
Em aeronaves de velocidade supersônica muito alta, a
configuração interna do duto será modificada por dispositivos
mecânicos de acordo com a velocidade do vôo, pois uma aeronave
supersônica também voa em velocidades subsônicas, como por
exemplo, no pouso e decolagem. Esses dutos são conhecidos como
dutos de geometria variável e sua área interna é modificada por
dispositivos automáticos, em função da variação da velocidade,
eles também possuirão válvulas para controlar o volume de ar
admitido.
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Proteção contra o “FOD”
Durante o funcionamento de um motor a reação no solo, existe
grande possibilidade de junto com o ar admitido, o motor ingerir
objetos de tamanho reduzidos tais como, parafusos, porcas, rebites,
panos e pequenas ferramentas esquecidas nos pátios dos hangares
de manutenção. São impressionantes as avarias que o compressor
de um motor a reação pode sofrer e os grandes prejuízos que isso
acarreta.
Os danos causados por esses objetos estranhos ao motor quando
ingeridos, são conhecidos pela sigla “FOD” (FOREIGN OBJECT
DAMAGE). Alguns sistemas foram desenvolvidos para tentar
impedir que tais objetos sejam sugados e compreendem:
Tela – utilizada para proteger a entrada de ar do motor, apresenta
algumas desvantagens como o perigo de formação de gelo , perda
de pressão de impacto e problemas de fadiga. Uma tela avariada
pode desprender pedaços que serão sugadas pelo motor, causando
mais problemas do que se nenhuma proteção estivesse instalada.
Separação inercial – é constituída de uma chapa metálica, que
acionada se interpõe a corrente de ar na parte superior do duto de
admissão, impedindo que objetos estranhos sejam sugados pelo
motor, pois os deslocam para a parte inferior da corrente. Esses
objetos serão expelidos por uma saída que se abre no final do duto
de admissão.
Dissipador de “Vortex ” – é um sistema utilizado em aeronaves
equipadas com motores turbojato ou turbofan, para eliminar
redemoinhos (vortex) que podem ser formar durante a operação do
motor no solo. Esse “vortex” é capaz de levantar, por força de
sucção, pequenos objetos que podem ser sugados pelo motor.
O dissipador é um pequeno jato de ar, sangrado do compressor,
direcionado para o chão na altura do bordo de ataque inferior da
entrada de ar do motor, de modo que possa destruir a base do
redemoinho. O controle do jato de ar dissipador do “vortex” é feito
por uma válvula localizada na carenagem do motor, essa válvula
normalmente tem duas posições, aberta e fechada. Ela se abre pela
chave de segurança do trem de pouso, quando a aeronave toca o
solo e se fecha quando a aeronave decola e seu peso é removido do
trem de pouso.
Ventoinhas de motores turbofan – a maioria dos motores
turbofan usa ventoinhas dianteiras, que são projetadas para
arremessar para a ponta das palhetas do “fan”, qualquer objeto que
venha ser sugado, dessa forma esse objeto será descarregado na
corrente de ar de “bypass” do “fan”, sem passar pelo compressor
do motor.
Seção do compressor
O compressor no motor de turbina a gás terá várias funções
durante o seu funcionamento, sendo a principal fornecer ar para se
misturar ao combustível no interior das câmaras, que se
transformarão nos gases de combustão. Ocorre que a mistura
ar/combustível, a pressão ambiente, não é considerada a ideal, pois
o ar com essa pressão tem baixa densidade e grande volume, é
necessário comprimi-lo para que com o aumento da sua pressão,
ele tenha maior densidade (maior concentração de moléculas) e
como conseqüência tenha seu volume reduzido.
No ciclo de trabalho do motor a reação, essa função exercida pelo
compressor é a chave principal sob todos os aspectos, da boa
performance do motor.
O trabalho realizado pelo compressor possibilita que uma grande
quantidade de ar, com um volume reduzido, seja colocada em um
recipiente de volume razoavelmente pequeno que é a câmara de
combustão. A maneira de se medir a eficiência com que o
compressor comprime o ar é pelo cálculo da sua taxa de
compressão. Essa taxa será dada pela relação existente entre a
pressão de descarga do compressor (CDP), medida após todo o
processo de compressão e a pressão de ar na entrada do compressor
(CIP), ela indica o número de vezes que a pressão de admissão foi
aumentada, pode-se estabelecer então a seguinte relação:
Taxa de compressão = CDP/CIP
.
Quanto maior for à taxa de compressor de um motor, maior
empuxo ele produzirá, outro fator que influenciará muito a
eficiência de motor a reação é a quantidade de ar admitido por ele,
que vai variar em função da sua área frontal e da rotação do
compressor. Deve-se observar que a quantidade de ar admitida por
um motor no regime de marcha lenta, é muito menor do que no
regime de decolagem, isso é uma relação direta com a variação da
rotação do compressor, que por sua vez esta subordinada a rotação
de sua turbina de acionamento.
Como funções secundárias, o compressor deve suprir com ar
pressurizado, diversas regiões do motor e alguns sistemas da
aeronave, essas sangrias de ar realizadas no compressor, são feitas
em vários pontos ao longo dos estágios de compressão.
Tipos de compressor empregados nos motores à reação
Os dois tipos principais de compressor utilizados nos motores a
reação, são o compressor centrífugo e o compressor axial,
dependendo do tipo de compressor utilizado, o motor vai ser
classificado como de fluxo centrífugo ou fluxo axial.
Nos motores que usam compressor centrífugo, o ar é sugado
quando o compressor gira e entra axialmente no compressor, isto é
paralelo ao eixo principal do motor próximo ao cubo de rotação, na
seqüência o ar é acelerado por ação centrífuga saindo da parte
rotativa do compressor com sua direção modificada em 90°, ou
seja, radialmente.
.
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Nos motores queusam compressor axial, o ar também é sugado
axialmente e mantém essa trajetória ao longo de todos os
componentes do compressor, saindo do compressor com a mesma
direção que entrou.
Existe ainda um terceiro tipo de compressor, muito utilizado em
motores de baixa e média potência, principalmente motores
turbohélice e turboeixo, chamado de compressor misto. Este
compressor possuirá componente (estágios), de compressor axial e
componente (estágios), de compressor centrífugo. Desse modo o ar
sugado por esse tipo de compressor entra axialmente e mantém
essa trajetória até atingir a parte centrífuga do compressor, onde
muda sua direção saindo da parte rotativa do compressor centrífugo
radialmente.
Componentes do compressor centrifugo
Este tipo de compressor é composto basicamente de uma
ventoinha rotativa, um difusor que é a sua parte estacionária e
um coletor.
A ventoinha é feita de aço, que estão sendo substituído por ligas
de titânio, para reduzir seu peso. O compressor centrífugo devido à
robustez da sua ventoinha, sofre pouca erosão causada pelas
impurezas (areia, pó, fuligem), admitidas junto com o ar sugado
pelo compressor.
O difusor e o coletor podem ser separados como também podem
formar uma única peça, mas com funções distintas durante o
funcionamento do motor.
Funcionamento do compressor centrifugo
Durante o funcionamento do compressor é impressa na ventoinha
uma grande velocidade, uma vez que ela é acionada pela turbina do
compressor onde está acoplada através de um eixo. Por isso a
ventoinha consegue captar o ar externo, que vai penetrar próximo
ao eixo de rotação do compressor, imprimindo-lhe uma grande
aceleração, por ação centrífuga, o que faz aumentar a velocidade do
ar. O caminho percorrido pelo ar na face da ventoinha é formado
por aletas, que criam passagens divergentes, o que acarreta também
um aumento da sua pressão. Na seqüência o ar é encaminhado à
parte estacionária do compressor ou difusor, onde a energia
cinética do ar é transformada em energia de pressão com baixa
velocidade. O difusor também serve para orientar o fluxo de ar de
modo que ele possa ser captado pelo coletor que o direciona
axialmente para as câmaras de combustão. O gráfico abaixo mostra
as variações que ocorrem com a velocidade e a pressão dentro do
compressor centrifugo.
Tipos de compressor centrifugo
O compressor centrífugo é chamado de face simples (ver fig.
acima), quando somente uma das faces da sua ventoinha possuir as
abetas orientadoras de ar, sendo a sua outra face lisa. Já o
compressor que tem aletas em ambas as faces da ventoinha,
podendo processar uma quantidade maior de ar, é chamado de
compressor de face dupla. Esse compressor tem seu desempenho
parcialmente prejudicado, por complicações que envolvem a
condução do ar do seu duto de admissão até a face traseira da
ventoinha.
Existe ainda o compressor centrífugo de múltiplos estágios,
que é constituído de dois ou mais estágios de compressão com
ventoinhas de face simples. Normalmente o compressor de mais
de dois estágios não é utilizado, devido às complicações
relacionadas ao direcionamento do ar dos estágios iniciais aos
estágios seguintes, porém o compressor de dois estágios quando
utilizado pode ter às ventoinhas montadas em um eixo comum
ou em eixos distintos, formando estágios de compressão
independentes.
Componentes do compressor axial
Esse compressor é composto das seguintes partes
principais: a rotativa; a estacionária; IGV (aletas
guias da entrada); OGV (aletas guias da saída) .
A parte rotora é basicamente de dois tipos, a de tambor ou a
tipo disco . A primeira é constituída de anéis flangeados
montados uns contra os outros, sendo o conjunto fixado através
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de parafusos. O segundo tipo é formado por uma série de discos
usinados em aço e onde na sua periferia são fixadas as palhetas.
Elas possuem a raiz tipo rabo de andorinha , que vai se encaixar
de forma lateral nos entalhes existentes no disco. Essa forma de
encaixe vai suportar as cargas radiais que tentam arremessar as
palhetas para fora do disco. Entre esses discos são montados
anéis espaçadores, cuja função será suportar as cargas axiais das
palhetas e em alguns casos servem também como pista de
vedação para as pontas das abetas estacionárias. Alguns tipos de
palhetas possuem na ponta um ligeiro rebaixo cuja finalidade é
criar uma região mais frágil já que em caso de roçamento da
palheta ela se desgasta mais o risco dela partir é extremamente
menor.
A estatora do compressor axial é formada por uma série de
aletas, que vão formar passagens por onde o ar impulsionado
pelas palhetas rotoras vai fluir. Essas aletas estão fixadas a
carcaça do compressor e projetam-se radialmente em torno do
eixo do compressor.
Um conjunto formado por uma série de palhetas rotoras e uma
série de aletas estatoras irá formar um estágio de compressão,
quanto maior for o número de estágios de um compressor, maior
será sua taxa de compressão.
As IGV’S (aletas guias da entrada), são fixas na entrada de ar
do compressor e tem a função de dirigir o fluxo de ar admitido, no
ângulo correto para o primeiro estágio de compressão. No final do
compressor axial esta a OGV (aletas guias de saída), que serve para
corrigir o fluxo de ar, eliminando a tendência que o ar tem em
turbilhonar, para entregá-lo a câmara de combustão com fluxo
uniforme.
Funcionamento do compressor axial
Durante o funcionamento do motor a parte rotora do compressor é
velozmente acelerada pela sua turbina de acionamento, de modo
que o ar é continuamente admitido, passando primeiramente pela
IGV, que o orienta no ângulo correto para as palhetas rotoras do
primeiro estágio de compressão, onde o ar é acelerado e
encaminhado as aletas estatoras do mesmo estagio.
As palhetas conseguem impulsionar e acelerar o ar, aumentando a
sua velocidade, porque possuem um ângulo de ataque e perfil de
aerofólio semelhante às pás de uma hélice.
O ar após passar pelo primeiro estágio de compressão é entregue
as palhetas rotoras do estágio seguinte e depois enviado as aletas
estatoras do mesmo estagio, esta seqüência se repete até o último
estágio onde termina a compressão.
Já o aumento da pressão do ar é conseguido pela sua difusão nas
passagens divergentes existentes nos espaços compreendidos entre
as palhetas de uma mesma carreira no rotor e nas passagens
também divergentes, existentes nos espaços entre as aletas de uma
mesma carreira do estator, que vai transformar a energia cinética do
ar em energia de pressão. As aletas estatoras vão exercer uma
segunda função, pois corrigem a deflexão que o fluxo de ar sofre ao
passar nas palhetas do rotor, de modo que o ar possa atingir as
palhetas do estágio seguinte no ângulo correto.
À medida que o ar vai sendo comprimido estágio após estagio,
ocorre um aumento da sua densidade o que acarreta a diminuição
do volume do ar, tornando-o cada vez mais compacto, assim para
compensar esse efeito, o tamanho das palhetas rotoras e das abetas
estatoras vão diminuindo de tamanho à medida que os estágios vão
se sucedendo.
A razão de compressão por estágio no compressor axial é bem
modesta (1.25:1), quando comparada ao compressor centrifugo que
chega a ser de até 5:1, limita-se a taxa de compressão a valores tão
baixos, para que não ocorram fortes deflexões no fluxo de ar, que
podem acarretar fugas e conseqüente estol de compressor. A
pequena taxa de compressão por estagio juntamente com o fluxo
uniformedo ar, contribuem para uma grande eficiência de todo o
compressor axial.
No gráfico abaixo, pode-se observar o que ocorre com a pressão e a
velocidade do ar dentro do compressor axial.
Quadro comparativo entre os compressores axial e centrifugo
Características Axial Centrifugo
Alta taxa de compressão por estágio (5:1) X
Maior taxa de compressão total. X
Menor área frontal para determinado fluxo de ar X
Menor resistência ao avanço. X
Elevação da taxa de compressão
através do aumento do número de estágios
X
Facilidade de fabricação com baixo custo. X
Baixo peso. X
Eficiência em grande faixa de operação. X
Maior vida útil X
Facilidade de fabricação com
baixo custo de manutenção
X
Utilização de sangrias de ar realizadas no compressor
As sangrias de ar no compressor de um motor a reação
podem ser feitas em qualquer ponto nos diversos estágios de
compressão. O ponto exato vai depender da pressão e da
temperatura necessária a realizar determinado propósito. As
sangrias podem ser feitas para uso no próprio motor ou para
utilização em determinados sistemas da aeronave.
Tipo de sangria para utilização no próprio motor.
-Refrigeração da seção quente do motor (câmara de combustão,
estatoras e palhetas da seção de turbina).
-Pressurização dos retentores de óleo e alojamentos dos rolamentos
principais (selo labirinto).
-Aquecimento da entrada de ar do motor (sistema anti-gelo).
-Sistema Vortex.
-Partida pneumática dos motores.
Para utilização na aeronave
-Sistema de pressurização de cabine e ar condicionado.
-Aquecimento das superfícies de vôo (sistema de degelo).
OBS: Toda vez que é executada uma sangria de ar no compressor,
o motor terá uma perda de tração proporcional a essa sangria, isto
ocorre porque uma pequena massa de ar foi desviada da função
principal que ela se destinava, a formação dos gases de combustão.
Estol de compressor
Ocorre com uma razoável freqüência, de o motor a reação
“engasgar”, isso acontece devido a um problema característico nos
motores que usam compressor tipo axial. Esse problema é
conhecido como estol e o compressor de um motor entra nessa
condição, quando existe uma diferença de pressão nas palhetas de
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qualquer estágio que impede que o ar siga o contorno delas, pois as
palhetas precisam imprimir ao ar energia cinética suficiente para
que ele possa circular vencendo a alta pressão existente.
A palheta de um compressor é um aerofólio semelhante a
uma asa. A asa é projetada para criar sustentação e a palheta para
imprimir velocidade ao ar para fazê-lo circular. Ambas só
funcionam corretamente quando o ar as atinge no ângulo correto e
livre de turbilhonamento. Quando por qualquer motivo o ângulo de
ataque esteja muito grande ou o fluxo do ar turbilhonado, a asa
perde sustentação o que corresponde na palheta à perda da
capacidade de imprimir velocidade ao ar para fazê-lo circular no
interior do compressor. Isso é conhecido como condição de estol.
Diferença entre estol e surge
A palavra estol deveria ser aplicada para se referir ao fenômeno de
instabilidade aerodinâmica que ocorre em uma determinada palheta
do compressor, como já foi dito isso é caracterizado pela perda do
fluxo laminar, pois a palheta por qualquer motivo distorceu o fluxo
de ar , o que corresponde, comparando-se com um aerofólio de
uma asa, a um estol.
Já a palavra surge deve ser usada para definir, o conjunto das
reações de todo o compressor, ou seja, os fenômenos que ocorrem
em todo o motor. Por uma questão da força do uso, o termo estol é
utilizado genericamente para qualquer uma das situações.
Fenômenos que ocorrem quando um compressor estola:
-Ele perde momentaneamente a capacidade de bombear o ar
acarretando a queda dos parâmetros do motor.
-Em seguida ocorre o retorno do fluxo de ar com conseqüente fuga
de pressão.
-O retorno do fluxo e a queda da pressão fazem desaparecer a
condição de estol, o compressor recupera a capacidade de
funcionar bombeando o ar para novamente estolar na RPM inicial.
Sintomas característicos de estol
São evidências, que podem ser sentidas, com maior ou menor
intensidade na cabine de comando e compreendem:
-Ruídos tipo “bang-bang”, para estol de grande intensidade e
“choo-choo” para estol de baixa intensidade.
-Variação dos parâmetros do motor (EPR, torque, EGT ou TIT,
fluxo de combustível).
-Vibrações no motor.
-Pobreza de respostas durante a aceleração.
Dos sintomas evidenciados no estol, os que causam mais danos ao
motor são as bruscas oscilações de temperatura que comprometem
as peças a ela submetidas, principalmente as da seção de turbina.
Outro fator altamente danoso ao motor é a vibração, que pode
comprometer principalmente os rolamentos principais, que apóiam
os eixos do motor.
Causas do estol
Durante a operação do motor no solo o fator que mais
contribui para o estol, normalmente de baixa
intensidade, é uma forte condição de vento cruzado, em
vôo são as fortes turbulências atmosféricas ou as
manobras bruscas, acompanhadas de fortes acelerações.
Câmara de combustão
A câmara de combustão de um motor de turbina a gás está
localizada entre o compressor e a seção de turbina, sendo o local
onde ocorrerá o processo de combustão. No seu interior haverá a
formação e queima da mistura ar/combustível, com o ar
comprimido, sendo fornecido pelo compressor e o combustível
pelo seu sistema através dos seus componentes e tubulações.
Câmara tipo caneca
Os gases resultantes da queima dessa mistura sofrerão as
seguintes transformações no interior da câmara de combustão:
A expansão - cada molécula de ar terá um grande acréscimo no
seu volume.
A aceleração - os gases terão considerável aumento na sua
velocidade.
O resfriamento - será misturada aos gases uma grande quantidade
de ar para baixar sua temperatura.
Para que uma câmara de combustão seja considerada aceitável
ela deve possuir as seguintes características principais:
1- Permitir a queima da mistura ar/combustível com perda
mínima de pressão, pois no motor a reação à queima é feita à
pressão constante (ciclo Brayton).
2-Toda queima deve ocorrer dentro da câmara, sem tendência ao
deslocamento da chama.
3- Não pode haver tendência à extinção de chama, porque a
ignição no motor a reação só ocorre durante o ciclo de partida.
4-Ter distribuição homogênea de temperatura para a seção de
turbina e características satisfatórias para a partida.
Existem vários tipos de câmara atualmente em uso nos motores de
turbina a gás (caneca, anular, anular de fluxo reverso e canular),
todavia qualquer que seja o seu tipo, ela é projetada de modo que,
do total de ar a ela entregue, somente 25% participe da mistura e
queima com o combustível (ar primário). Os 75% restantes
serão usados na refrigeração, sendo conhecido como ar
secundário , desse total parte será usado para o resfriamento da
câmara de combustão e parte para o resfriamento dos gases.
As câmaras de combustão, independente do seu tipo, possuem os
seguintes elementos básicos: camisa; carcaça; difusor; orifícios
secundários (zona primária); orifícios de ar de diluição (zona de
resfriamento); orifícios de ar do filme de refrigeração; local de
instalação dos queimadores; local de instalação dos ignitores.
A camisa ou tubo de chamas é a câmara de combustão
propriamente dita , pois no seu interior é que se realizam as fases
funcionais do processo de adição de calor a corrente de ar, para sua
expansão, aceleração e resfriamento.
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A carcaça da câmara serve de suporte para a camisa e no espaço
existente entre elas vai circular ar secundário de refrigeração,
dependendo do tipo de câmara, a sua carcaça pode ser a própria
carcaça do motor.
O difusor terá a função de diminuir a velocidade axial do ar
entregue pelo compressor a câmara de combustão para evitar a
extinção da chama no queimador, alguns motores possuem,
dependendo do tipo de câmara que usa a seção difusora que fará a
mesma função do difusor.
Os orifícios secundários se encontram na zona primária da
câmara. Nesta região vai ocorrer à mistura e queima do ar com o
combustível pulverizado, fornecido pelos bicos injetores de
combustível ou queimadores, que são assim chamados porque
vão ancorar a chama após o cancelamento da ignição, como um
queimador de um fogão a gás. Parte do ar que penetra na zona
primária, para se misturar ao combustível, passa através dos
orifícios secundários, que podem ser facilmente identificados na
camisa, pois ficam próximos ao local de instalação dos
queimadores.
Os orifícios de ar de diluição estão localizados na zona de
resfriamento da câmara, é por eles que o ar secundário para
resfriamento dos gases vai penetrar. Isso é necessário porque os
componentes da seção de turbina (orientadores, discos e palhetas),
não suportariam a alta temperatura que os gases possuem na região
da queima, onde atingem valores teóricos próximos a 2000ºC. Com
a introdução de grande quantidade de ar de resfriamento, os gases
deixarão a câmara de combustão com a temperatura entre 850ºC e
950ºC, que são perfeitamente suportáveis pela seção de turbina.
Os orifícios que formam um filme de ar de refrigeração são furos
de diâmetros reduzidos existentes ao longo de toda a camisa da
câmara. O ar ao penetrar na camisa da câmara por esses orifícios,
vai de encontro a anteparos, fendas ou venezianas, formadas por
chapas metálicas instaladas logo abaixo deles, assim ocorre à
orientação do ar de refrigeração criando uma película entre a
camisa e a chama para moldá-la , impedindo que essa chama toque
e queime o material da camisa.
Toda câmara de combustão deve prover meios para a instalação
dos atomizadores de combustível, bem como para os ignitores que
irão fornecer calor, através de centelhas para o inicio da queima do
combustível. Atualmente estão em uso nos motores à reação dois
tipos de queimadores, o simplex e o duplex, o número de
queimadores usados vai depender do tamanho, tipo de câmara de
combustão e do projeto do motor em questão, o estudo dos
atomizadores de combustível será detalhado no capítulo sistema de
combustível do motor.
Os ignitores usados nos motores à reação também são de dois
tipos o de resistência e o de descarga por capacitor, independente
do tipo de ignitor e do projeto do motor, haverá sempre dois por
motor, que funcionarão somente durante o ciclo de partida. O
estudo e recursos de atuação dos ignitores serão abordados, com
detalhes no capitulo referente ao sistema de partida e ignição.
As câmaras de combustão necessitam ainda de um sistema para a
drenagem de combustível residual não queimado, essa drenagem
evita a formação de goma nas tubulações e bicos injetores. Outro
sério risco causado por combustível residual é o perigo de
explosão, pois uma tentativa de partida com combustível residual
na câmara, pode acarretar uma ultrapassagem nos limites de
temperatura do motor, o que implicará em avarias consideráveis
principalmente na seção de turbinas. Por isso, as câmaras de
combustão possuem válvulas drenos, que vai drenar qualquer
combustível que se acumule após cada parada do motor ou durante
a tentativa de uma partida que por qualquer motivo foi perdida.
Processo de combustão no interior de uma câmara
A relação entre o ar e o combustível para efeito de mistura ideal,
deve estar na proporção de 15:1, ou seja, 15 partes de ar para
uma parte de combustível. Como já foi dito, no motor a reação
grande parte do ar entregue pelo compressor a câmara de
combustão, cerca de 75%, vai participar do processo de
refrigeração da camisa da câmara e também dos gases de
combustão. Dessa forma pode-se considerar que a relação entre
todo o ar entregue pelo compressor à câmara, esta próxima da
relação de 60:1, pois desse total 15 partes seriam usadas para se
misturar ao combustível, com as 45 partes restantes participando
da refrigeração.
O processo de combustão, que ocorre no interior de uma câmara
tipo caneca, se inicia com a divisão da corrente de ar, do total de ar
que o compressor entrega a câmara de combustão 15% vai para a
seção de entrada da câmara, onde grande parte aproximadamente
10% penetra pela região do queimador, criando no ar um
redemoinho. Os 5% restantes penetra na camisa da câmara pela
placa perfurada fazendo uma espécie de recirculação. O restante do
ar 85% flui entre a carcaça e a camisa da câmara onde parte dele,
aproximadamente 10%, penetra pelos orifícios secundários e atua
com o restante do ar primário no interior da camisa, criando uma
zona de recirculação com baixa velocidade axial. O encontro
desses três fluxos de ar faz aparecer um redemoinho toroidal, com
a finalidade de estabilizar e ancorar a chama. O fino jato cônico de
combustível pulverizado intercepta o redemoinho de ar no seu
centro, essa ação juntamente com a turbulência geral da zona
primária, contribui fortemente para a mistura do combustível com
o ar, durante o processo de partida esta mistura é “acessa” pelos
ignitores gerando os gases de combustão.
Tipos de câmara de combustão.
Caneca - É comumente empregado em motores que usam tanto
compressor axial quanto centrífugo, porem particularmente
adequada aos motores de fluxo centrífugo. Essas câmaras ficam
dispostas em torno do eixo de ligação compressor /turbina e cada
camisa serão envolvidas por sua carcaça individual. Em cada
câmara caneca está instalado um queimador, sendo que somente
em duas, estão instalados os ignitores para iniciar a combustão.
Durante a partida a queima se inicia nas câmaras onde estão esses
ignitores, por isso é necessário nesse tipo de câmara o uso dos
tubos de propagação de chamas ou tubos de interconexão, que
farão a ligação entre essas câmaras para que a temperatura e a
pressão possam se propagar. As grandes vantagens desse tipo de
câmara são: baixo peso, facilidade de remoção e baixo custo de
manutenção , pois durante o overall do motor será substituída
somente à câmara que se encontra danificada.
A grande desvantagem desse tipo de câmara é que existe a
possibilidade de ocorrer o apagamento de uma das unidades,
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criando uma região com considerável diferença de temperatura, o
que pode vir a empenar orientadores de turbina e causar
deformações permanentes em suas palhetas.
Anular – É normalmente utilizada em motores de fluxo axial e
considerada como a câmara de concepção mais simples. É
composta de duas camisas uma interna e outra externa formando
uma peça única envolvida pela carcaça, que na maioria das vezes é
a própria carcaça do motor. A queima do combustível ocorre no
espaço existente entre essas duas camisas e onde estão atuando os
ignitores e os queimadores. A câmara anular é a que apresenta a
melhor mistura do ar com o combustível e também é a que
permite o melhor resfriamento dos gases decombustão, pois
todo o processo ocorre em um espaço único.
Como desvantagens a câmara anular por ser única e estar em
torno do eixo de ligação compressor/ turbina, despende grande
mão de obra para sua remoção, é mais propensa a empeno e pela
proximidade da chama requer freqüentes ações de manutenção,
com alto custo.
Canular – Resulta da combinação da câmara caneca e da anular,
daí a origem do seu nome. O motor que usa esse tipo de câmara, na
verdade terá várias câmaras anulares, dispostas em torno do eixo
do motor como se fossem canecas, mas diferentemente dessas, a
câmara canular não possuirá carcaças individuais e sim uma única
carcaça envolvendo todas as camisas.
Semelhante a câmara caneca, a câmara canular se interligará
as outras pelos tubos de propagação de chamas. O número de
queimadores nesse tipo de câmara vai depender do tipo do motor,
porém, os de ignitores como em qualquer motor serão sempre dois.
Seção de turbina
Uma das formas mais antigas utilizadas de se obter energia
mecânica, é através da transformação da energia cinética contida
na água em escoamento, O mecanismo inicialmente utilizado para
esse fim, foi à roda d’água para girar moendas de cana sendo
depois substituída pelas turbinas hidráulicas até hoje utilizadas nas
usinas hidroelétricas.
O motor a reação utiliza o mesmo principio de funcionamento
com o uso de turbinas de fluxo axial a gás, que vai transformar a
energia cinética dos gases de combustão em energia mecânica para
girar o compressor e os acessórios através de uma caixa de
engrenagens (gearbox). A seção de turbina mais simples de um
motor turbo jato terá essa única finalidade e a turbina vai absorver
de 60% a 80% da energia total contida nos gases, a quantidade
exata vai depender do tamanho, tipo de compressor e também do
número de acessórios a serem acionados.
Nos outros tipos de motor a reação (turbo hélice, turbo eixo ou
turbo ventoinha), a quantidade de energia extraída dos gases pelas
turbinas será maior, pois nesses tipos de motor a quantidade de
turbinas também serão maiores, porque alem de acionar o
compressor e os acessórios, a seção de turbina terá outras funções,
a saber:
Turbo hélice - aciona a hélice através de uma caixa redutora de
velocidade.
Turboeixo - aciona o eixo de potencia de onde vai ser extraída a
energia mecânica para os diversos fins.
Turboventoinha - aciona a ventoinha, que nesse tipo de motor
fornece a maior parte da tração.
Componentes e funcionamento da seção de turbina
Os principais componentes da seção são à parte estatora e a
rotora, como no compressor, só que na ordem inversa, assim antes
de cada roda de turbina estará sempre presente a estatora, a figura
abaixo mostra os dois elementos que compõem esta seção.
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Alhetas guias da turbina
A estatora de uma turbina é formada por uma carreira de aletas
guias estacionarias, também chamadas de orientadores, de perfil
aerodinâmico formando entre si passagens convergentes, para
escoamento dos gases vindos da câmara de combustão. Dessa
forma os gases são descarregados nas palhetas da parte rotora com
alta velocidade, pois essas passagens convergentes vão transformar
parte da energia de pressão dos gases em energia cinética. As áreas
entre as aletas guias dos orientadores são partes mais criticas da
seção de turbina , se for muito grande não permitira que a turbina
obtivesse o máximo de eficiência, se for muito pequena haverá
tendência ao estrangulamento nos altos regimes com possibilidade
de ocorrências de estol. A estatora da turbina terá ainda uma
segunda função, pois vai orientar os gases para que eles incidam no
ângulo ideal nas palhetas rotoras com isso haverá um melhor
aproveitamento dessa energia contida nos gases. A estatora ao
transforma parte da energia de pressão dos gases em energia
cinética e orientar esses gases no melhor ângulo nas palhetas
rotoras permitirá que estas transformem a energia cinética dos
gases em energia mecânica sob a forma de potência no eixo do seu
disco para acionar o compressor. A quantidade de potência
mecânica medida no eixo de um disco de turbina de um motor de
grande porte, que produz de 40000 a 50000Lbs de empuxo, está na
faixa de 90000HP.
As aletas estacionarias de uma turbina podem ser inteiriças,
formando uma peça única ou pode ser montadas uma a uma dentro
dos anéis de contenção internos e externos ou em pedaços com
duas ou mais aletas, formando o que se chama de segmento de
aletas estatoras.
Quando uma estatora for do tipo peça única soldada, sua
expansão térmica será absorvida durante sua montagem, já no caso
das aletas serem montadas uma a uma ou em segmentos haverá
pequenas folgas entre essas peças para absorção térmica. A fixação
de cada alheta ou segmentos nos anéis de contenção tem algumas
variantes, sendo o método mais comum utilizado a rebitagem.
A parte rotora da turbina é formada por um disco e as palhetas,
que serão montadas na sua periferia formando um conjunto
balanceado tanto estático como dinamicamente, chamado de roda
de turbina que possui um eixo para transmissão de movimento para
a parte rotora do compressor. Esse eixo pode ser parte integrante
do disco formando uma peça única ou separada, quando o eixo e o
disco forem distintos, eles serão acoplados através de um cubo
existente no eixo que coincidira com a superfície usinada na face
do disco, sendo o conjunto fixado através de parafusos. As palhetas
do disco de turbina têm suas raízes com o formato do tipo
pinheiro, que vão se encaixar lateralmente no disco, esse encaixe
vai distribuir e absorver as cargas radiais enquanto que as cargas
axiais serão absorvidas pela forma de fixação das palhetas, que
pode ser martelagem, frenagem ou rebitagem.
O conjunto, formado por uma fileira de aletas guias estacionaria
e uma fileira de palhetas rotoras formará um estágio de turbina.
Entre essas peças existira uma folga verificada durante a
montagem do motor extremamente importante que e a folga axial
“y” ilustrada na figura em detalhe que não pode ser muito pequena
para evitar que as palhetas rotoras toquem nas aletas guias
estatoras nem tão grande que permita fuga ou má distribuição no
fluxo de gás. Outra folga extremamente importante na seção de
turbina que também deve ser verificada durante a montagem do
motor é a folga Radial “x” conhecida como “tip clearance”. Feita
entre as pontas das palhetas e seu anel periférico de vedação, esta
folga não pode estar tão pequena, a ponto das palhetas tocarem o
anel de vedação, nem tão grande que permita a fuga de gases. Caso
isso ocorra, acarretaria perda de desempenho do motor, pois parte
da energia contida nos gases não seria transformada em energia
mecânica pelas palhetas da roda de turbina.
Na maioria dos motores a reação, devido a pesadas cargas
rotacionais, há necessidade do emprego de mais de um estagio de
turbina que podem estar ligados no mesmo eixo ou formar estágios
independentes. Um exemplo pode-se citar motores turbofan com
rotores triplos onde o primeiro estágio de turbina aciona o
compressor de Alta (N2), o segundo estágio de turbina aciona o
compressor de Baixa (N1) e os dois últimos estágios de turbina (3º
e 4º estágios) acionam a ventoinha.
O aumento do número de estágios da seção de turbina implica no
aumento do tamanho das palhetas de um estágio para o outro, isto
e necessário devido a maior expansão dos gases e para compensar
a perda de parte de sua energia que ocorre estágio a estágio.
O aumento das palhetas estágio a estágio, pode contribuir para
que ocorram pequenas oscilações nas pontas das palhetas, o que
pode acarretar vibrações , para evitar esses problemas e
melhorara vedação minimizando a fuga de gases pela ponta,
usam-se palhetas de pontas carenadas .
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Seção de acessórios
A seção de acessório de motor a reação tem diversas funções
sendo a principal possuir espaços para a instalação dos acessórios
necessários à operação e controle do motor, como também para os
acessórios que pertencem à aeronave. Como funções secundárias o
interior da caixa é utilizado como reservatório e/ou coletor de óleo
e também para alojamento das engrenagens acionadoras dos
acessórios com o seu natural sistema de redução de velocidade.
A montagem e acionamento dos acessórios sempre foi um grande
problema nos motores de turbina a gás, isso porque a caixa sempre
se torna um fator do aumento do arrasto aerodinâmico,
independente da sua localização no motor, que pode ser acima, ao
lado ou mesmo abaixo da seção do compressor, independente do
motor se de fluxo axial ou centrífugo.
A caixa de acessórios possui passagens na sua própria carcaça,
bem como tubulações internas, por onde fluirá óleo de lubrificação
desde o inicio da partida e durante todo o funcionamento do motor.
Para lubrificar os rolamentos de apoio e o conjunto de engrenagens
acionadoras dos acessórios, quando a caixa for projetada como
reservatório parcial de óleo possuirá obrigatoriamente um ponto de
drenagem.
O sistema de transmissão de velocidade entre as engrenagens da
caixa e o eixo do compressor tem inicio quando na partida do
motor, o arranque ao ser comandado começa a movimentar a
engrenagem no interior da caixa a qual ele esta acoplado. Essa
engrenagem comandada pelo arranque transmite movimento a todo
trem de engrenagens e também ao eixo do compressor tirando o
motor da inércia fazendo o compressor girar. Após o término do
ciclo de partida (cancelamento automático do arranque) e
estabilização do motor no regime de marcha lenta, o sentido desse
acionamento é invertido, porque o eixo do compressor passa a
acionar o trem de engrenagens da caixa de acessórios.
O sistema de redução de velocidade da caixa produz velocidades
adequadas para o funcionamento de cada um dos acessórios por ela
comandada, de acordo com o tamanho e o número de dentes de
cada engrenagem, devido à alta velocidade de funcionamento do
motor a redução de velocidade fornecida por cada engrenagem da
caixa também será razoavelmente alta.
Os acessórios pertencentes ao motor e instalados na caixa de
acessórios são:
1-Controlador de combustível (FCU).
2-Bomba de alta pressão de combustível.
3-Bomba de pressão de óleo.
4-Bombas de retorno de óleo.
5-Taco gerador.
6-Motor de partida ou Arranque.
Existem ainda associados aos diversos sistemas do motor, os
acessórios sem acionamento mecânico, que compreendem:
1-Excitadores de ignição.
2-Filtros de combustível e de óleo.
3-Bicos injetores de combustível.
4-Válvula de sangria do compressor.
5-Trocador de calor.
6-Válvulas de alivio, thermostática e “by-pass”.
OBS: Os acessórios acima listados, com e sem acionamento
mecânico, compõem o chamado motor básico e sempre o
acompanharão.
Existem ainda os acessórios que não pertencem ao motor, mas
que estão instalados na sua caixa de acessórios recebendo
acionamento mecânico e necessário aos sistemas da aeronave,
como exemplo pode-se citar o gerador elétrico, a bomba
hidráulica, a bomba de vácuo, etc.
Preservação e embalagem do motor
Um motor removido da aeronave, aguardando ser revisado ou
retornar ao serviço, merece o mesmo cuidado dispensado aquele
que esteja em operação, quando essa atenção é negligenciada as
conseqüências são desastrosas, de alto custo, com perda de peças
importantes, que alguns procedimentos simples poderiam evitar.
Pode-se afirmar que um motor em operação se encontra livre da
umidade, porque o calor da combustão e o óleo lubrificante
aquecido formarão uma camada protetora que inibe esta ação, por
isso antes da retirada de um motor de uso ou imediatamente após
sua revisão, ele deve ser estocado.
Procedimentos para a estocagem do motor a reação
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A estocagem do motor a reação compreende a preservação dos
sistemas de lubrificação, de combustível e ações para protegê-lo
contra a umidade.
A estocagem do sistema de lubrificação é feita pela drenagem
total do sistema, atuando-se nos vários pontos de drenagem
existentes ao longo do motor, como exemplo pode-se citar os
drenos do tanque de óleo, caixa de acessórios, radiador e caixa de
redução de velocidade. Um motor a reação nunca pode ser
transportado abastecido de óleo.
O sistema de combustível é estocado, colocando-se óleo
preservativo ao longo de todo o sistema do motor para a retirada do
combustível residual. Os procedimentos de um modo geral são os
seguintes:
1-um recipiente levemente pressurizado, abastecido com óleo
preservativo é conectado ao primeiro componente do sistema no
motor.
2-a tubulação na entrada de distribuição de combustível para os
queimadores deve ser desconectada (nos queimadores não pode
chegar óleo de estocagem).
3-proceder a uma partida seca (sem combustível e ignição),
aguardar a saída de todo combustível o que será acusado quando
na tubulação na entrada de combustível, sair somente óleo
preservativo sem resíduo de combustível.
4-conectar a tubulação na entrada de distribuição de combustível,
retirar o recipiente e vedar a conexão do primeiro componente.
Proteção do motor contra a umidade
A proteção do motor contra a umidade é conseguida pela
instalação de agentes desidratantes ao longo do motor, uma dessas
substâncias utilizadas é a “sílica gel” que pode absorver a umidade
atmosférica e são instaladas ao longo do motor antes de colocá-lo
na sua embalagem de transporte.
A “sílica gel” quando tratada com cloreto de cobalto permite a
avaliação da umidade relativa dentro da embalagem, pois ela
assume cores e tons variáveis dependendo dessa umidade e são
usadas nos tampões indicadores, claramente visíveis na sua parte
externa. Dessa forma a cor azul brilhante no visor indica uma
umidade relativa baixa no interior da embalagem, à medida que a
umidade vai aumentando a tonalidade do azul vai clareando até
30%. A partir desse valor à “sílica gel” vai atingindo várias
tonalidades do rosa até 60% de umidade quando se torna branca,
sua cor natural. O ideal é que a embalagem tenha umidade relativa
menor que 30%, porque isso assegura total proteção contra a
corrosão, à tonalidade rosa da “sílica gel” indica o momento de
refazer a embalagem fazendo a sua substituição. Nunca se deve
permitir que a “sílica gel” atinja a cor branca, já que nesse ponto
ela esta completamente inerte sem fornecer qualquer proteção
contra a umidade.
Embalagens para transportes de motores à reação
Os cuidados dispensados na embalagem de um motor a reação
são bastante importantes, pois se trata de um item que requer muita
atenção não só pelo seu próprio valor, como também pela sua
importante função.
Os procedimentos para a embalagem do motor se iniciam logo
após a sua preservação, ele deve ter todas suas aberturas
bloqueadas, incluindo a entrada de ar, sua descarga e todos os
possíveis orifícios desprotegidos, devem ressaltar que esses
bloqueios são fornecidos pelo próprio fabricante do motor,
possuindo cada um sua própria identificação através do part
number. Depois de executado todos esses procedimentos, o motor
deve ser envolvidoem plástico ou folha fina de papel laminado,
para em seguida ser colocado em embalagem apropriada, que pode
ser uma caixa de madeira especial para transporte ou container de
ferro pressurizado, que é considerado hoje em dia o tipo de
embalagem ideal. Antes que o invólucro protetor seja selado, sacos
contendo sílica gel devem ser fixados ao longo do motor, com a
quantidade necessária variando conforme o seu tamanho. Após
uma rápida conferência geral, o invólucro de proteção deve ser
dobrado em torno do motor, tomando-se o cuidado de se instalar o
visor indicativo de umidade de modo que ele possa ser visto pela
janela de inspeção. Antes de ele ser selado, todo o ar deve ser
retirado, utiliza-se para isso um aspirador de pó de bom porte para
em seguida vedar o invólucro protetor juntando suas bordas e
fechando-as com calor. Em seguida se fecha a embalagem de
transporte abaixando-se sua cobertura.
Seção de escapamento
A seção de escapamento de um motor a reação esta localizada
logo após a seção de turbina e têm grande importância no seu
desempenho, suas funções são as de orientar os gases axialmente,
livrando-os da tendência ao turbilhonamento e acelerá-los para que
com o aumento da sua energia cinética ocorra o aumento do
empuxo. A seção é formada pelo cone de descarga, duto de
descarga e bocal propulsor, com cada componente exercendo sua
função para alcançar os objetivos acima descritos.
O cone de descarga é formado pelo cone propriamente dito e os
montantes retificadores de fluxo, que alem de fixar o cone ao duto
externo, terão juntamente com o cone de descarga, a importante
missão de fazer o alinhamento axial dos gases criando um fluxo
laminar livrando-os do turbilhonamento que os gases naturalmente
possuem, quando deixam à seção de turbina.
No flange externo do duto do cone logo após a seção de turbina é
conectado o bocal propulsor do motor que pode ser curto ou longo
dependendo da necessidade de afastar os gases da fuselagem;
Quando houver a necessidade de um bocal propulsor longo será
colocado entre o duto externo do cone e o bocal propulsor um tubo
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de descarga, quando for um bocal mais curto este tubo não estará
instalado.
O bocal propulsor, apesar de fixado ao duto externo do cone de
descarga do motor é um componente que pertence à estrutura da
aeronave e pode ser rígido ou flexível sendo nesse caso chamado de
bocal de área variável . Esses bocais aumentam ou diminuem a
área da descarga dos gases através de comandos programados pela
unidade de controle de combustível para proporcionar o melhor
desempenho do motor, esses comandos podem ser elétricos,
hidráulicos e pneumáticos, sendo esse último o mais usado .
Aerodinamicamente os bocais são classificados em convergente
convencional e convergente/divergente (C/D).
Os bocais convergentes convencionais são utilizados nos motores
em que os gases são expelidos com velocidade subsônica , os gases
da seção de turbina para o bocal passam por uma seção em que a
área vai diminuindo gradativamente. Com isso a velocidade dos
gases aumenta, permanecendo subsônica em relação a sua
temperatura e assim mantida até a saída do bocal onde a tração é
desenvolvida.
Os bocais convergente-divergentes são utilizados em motores
onde a pressão dos gases de descarga é suficientemente alta a ponto
de produzir velocidades supersônicas dentro do bocal propulsor ,
assim pode-se ganhar mais empuxo projetando um bocal
convergente/divergente. Os gases ao sair da seção de turbina terão a
velocidade aumentada na passagem convergente do bocal. Ao
atingir a velocidade sônica (mach1) é necessário que o bocal mude
sua forma, tornando-se divergente, com o propósito do aumento de
velocidade dos gases continue ocorrendo, pois é necessário
acomodar a massa gasosa que por estar em velocidade supersônica
ira se expandir mais rapidamente do que acelerar.
Considerações sobre os ruídos produzidos pelo motor a jato e
bocal supressor de ruído
O ruído produzido pela operação de um motor a jato e os recursos
utilizados para sua redução tem sido uma preocupação permanente
dos fabricantes, a utilização de famílias de motores maiores e mais
potentes e que produzem mais ruídos, vem agravando o problema, o
que foi em parte atenuado pela utilização de aeroportos em áreas
menos povoadas.
O nível de ruído produzido por um motor a jato é considerado
aceitável, quando comparado ao de um motor convencional em
condições semelhantes e suas fontes de ruídos são o ar de admissão,
a passagem do ar pelo compressor e os gases de descarga, sendo
esse último o de maior efeito. Os níveis de ruído são proporcionais
à potência é a quantidade de trabalho que o motor faz com o ar
passe por ele. Um motor com um fluxo de ar relativamente baixo
para o empuxo que ele produz, terá um nível de ruído maior,
conseqüência da alta velocidade e alta pressão que os gases de
descarga possuirão, do que um motor trabalhando mais ar e com
mesma potência. Isso acorre porque o ruído produzido na descarga
é conseqüência do elevado grau de turbulência da corrente do jato
dos gases de descarga em uma atmosfera relativamente tranqüila.
Para se diminuir o nível de ruído de um motor a jato é
necessário se reduzir à velocidade da corrente dos gases de descarga
o mais rapidamente possível. Para isso um bocal supressor de ruídos
deve alterar a forma da corrente de descarga, permitindo que o ar
atmosférico arrastado pelos gases de escapamento se misture o mais
rapidamente possível, desacelerando a corrente de descarga. A
atuação do bocal supressor de ruídos faz aumentar o perímetro total
da área do bocal e reduz o tamanho dos redemoinhos criados pela
dissipação dos gases na atmosfera. Isso produz dois efeitos,
primeiro porque aumenta a freqüência do ruído colocando parte
dele acima da gama de audição do ouvido humano e as freqüências
mais altas são fortemente atenuadas pela absorção atmosférica.
Os bocais supressores de ruído utilizados nos motores turbojato,
que produzem maior nível de ruído, pois toda a tração está na
descarga são do tipo corrugado e multitubo .
Nos motores t urbofan de descarga misturada o nível de ruído é
menor, pois o ar frio de “bypass” se mistura aos gases de descarga
dentro do bocal propulsor absorvendo a maior parte das ondas de
choque da mistura das duas correntes, com isso grande parte do
ruído é abafado. Nos motores turbofan de alta razão de “bypass”
com descarga não misturada , a diminuição dos níveis de ruído
vem sendo conseguido com o emprego de melhores isolamentos
acústicos que envolvem a eliminação das IGV ‘s do fan, maior
espaçamento axial entre as palhetas do compressor e das OGV’s.
Reversor de empuxo
Com o aumento das velocidades das aeronaves cresceu a
dificuldade de pará-las durante as aterrissagens, constatou-se que
somente o uso dos freios nas rodas não era suficiente para tornar as
distancias de aterrissagem suficientemente curtas. No inicio do
desenvolvimento das aeronaves a jato utilizou-se o pára-quedas que
se abriam tão logo o avião tocasse no solo, assim com o aumento da
resistência ao avanço a distancia de aterrissagem ficaria reduzida.
O uso do pára-quedas tem considerada desvantagem porque podem
ocorrer problemas indesejáveis tais como, sua abertura prematura
ou incompleta e também o fato do piloto não ter controle do pára-
quedas após seu acionamento. Assim tal método foi abandonado e
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seu uso está restrito a aviões especiais e sem emprego na aviação
civil.
Nos motores a jato foi desenvolvido o sistema de reverso, que é
feito pelo desvio da direção dos gases, nos motores turbohélice .
E sse efeito foi conseguido pela mudança do passo da hélice para
ângulos negativos e nos motores turbofan pelo desvio do ar frio
do fan ou desses, mais os gases de descarga, dependendo do
empuxo desenvolvido pelo ar secundário do fan.
O empuxo reverso no motor turbojato não pode ser igual ao
empuxo normal desenvolvido pelo motor, isso se deve ao fato da
corrente de descarga ser desviada num ângulo de aproximadamente
45º à frente fora do seu trajeto ideal, devido à impraticabilidade de
desviar a 180° o escoamento dos gases de descarga.
A reversão dos motores turbofan é feita de acordo com o tipo de
descarga que o motor possua. Nos motores de descarga misturada é
feito somente um desvio na descarga do motor já que os gases e ar
frio do fan saem misturados em um bocal único. Nos motores de
alta razão de “bypass”, vão existir duas correntes para ejetar, uma
dos gases de escapamento e outra do ar frio do fan, como nesse tipo
de motor a maior parte da tração está no ar de “bypass”, torna-se
imperioso um reversor no ar frio do fan o que é suficiente para o
bom desempenho do reverso.
Um reversor de empuxo deve contribuir decisivamente para
diminuir a distância de parada de uma aeronave, mas não se deve
alterar a operação do motor quer o sistema de reversão esteja sendo
aplicado ou não, deve ser digno de confiança e seguro contra as
falhas. Quando não estiver em uso, o conjunto do reverso não deve
aumentar a área frontal do motor e deve acomodar-se
aerodinamicamente à configuração da nacele do motor. A fim de
satisfazer os requisitos mínimos de frenagem após o pouso, um
reversor de empuxo deve ser capaz de produzir no sentido reverso
pelo menos 50% do empuxo total que o motor é capaz de
desenvolver.
Sistema de Combustível
O sistema de combustível no motor a reação é responsável pelo
fornecimento de combustível aos queimadores, na pressão correta,
livre de vapores, completamente limpo e no fluxo desejado. O
controle da pressão e a limpeza do combustível são feitos por
válvulas e filtros existentes ao longo de todo o sistema, as
exigências vêm se tornando cada vez maior o que torna esse
sistema, talvez o mais complexo entre todos no estudo do motor.
O combustível utilizado em motores de turbina a gás é o
querosene de aviação que segue as especificações das companhias
de petróleo e dos fabricantes dos motores através dos manuais de
vôo e outras publicações correlatas. O querosene de aviação possui
duas principais classificações a civil e a militar.
O JET PETROLEUM (JP) é o querosene para motores a jato
conforme a especificação militar, como exemplo pode-se citar o
JP1, JP2, JP3, JP4, JP5, etc.
Na especificação civil o querosene é denominado como JET A,
JET B e o JET A1. O JET A é o querosene puro, o JET B é o
querosene com frações de gasolina e o JTA A1 é querosene puro,
mais aditivo e anti congelantes par evitar formação de cristais de
gelo devido a baixas temperaturas externas durante os vôos. O JET
B por ser mais volátil devido à presença da gasolina, não é
utilizado com freqüência pelas companhias aéreas, pois existe um
risco maior de incêndio.
O querosene de aviação deve ter alto poder calorífico, um
razoável poder de lubrificação e estar livre de contaminantes
principalmente água e enxofre.
O poder calorífico é definido como a quantidade de calor que
uma determinada porção de combustível libera quando queima,
sendo que os combustíveis de aviação, tanto a gasolina quanto o
querosene, são classificados como de grande poder calorífico.
A capacidade de lubrificação do querosene de aviação é
necessária porque alguns componentes do sistema, principalmente
bombas mecânicas e controladores de combustível possuem peças
móveis que são lubrificadas exclusivamente por ele.
A presença de água e enxofre no combustível tem sido uma
preocupação constante das grandes companhias de petróleo, uma
vez que são agentes corrosivos que atacam os componentes do
sistema. A água prejudica principalmente as peças móveis de
bombas e controladores de combustível e o enxofre porque quando
queima produz acido sulfúrico atacando principalmente câmara de
combustão, seção de escapamento e as palhetas de turbina.
Seqüência do fluxo de combustível
O fluxo de combustível para o motor varia conforme a quantidade
de ar admitido, com a finalidade de manter constante a rotação
selecionada. Os dispositivos de controle são automáticos, sendo a
seleção efetuada pelo piloto conforme as necessidades do vôo,
através da manete de potencia ou aceleração.
O sistema de combustível completo da aeronave pode ser
subdividido em duas partes o da aeronave, detalhado por
informações contidas no capitulo 28 do sistema ATA 100 e do
motor, detalhado no capitulo 73 do mesmo sistema.
O sistema de combustível da aeronave compreende os
componentes instalados no circuito de baixa pressão, na parte
pertencente à célula, como exemplo pode-se citar os tanques, as
booster pumps (bombas auxiliares), as válvulas de corte, seletoras,
de alimentação cruzadas, o filtro de baixa pressão, as tubulações,
etc.
Os componentes pertencentes à aeronave e ao motor estão
compreendidos no diagrama esquemático (anexo) e a função que
cada um dos componentes exerce e a seqüência, se processa
conforme a descrição abaixo:
1- O fluxo começa a partir do momento que no interior do tanque
de combustível (1) é acionada a bomba auxiliar de combustível
(2) pelo piloto, através de comandos elétricos . A bomba fornece
uma pressão suficiente a assegurar um fluxo correto de
combustível na entrada da bomba principal do motor, instalada na
sua caixa de acessórios.
2-O combustível passa em seguida pelo filtro de baixa pressão
(3), aonde serão retidas as impurezas, em paralelo a esse filtro está
instalada a válvula “bypass” (4), que se abre por pressão
diferencial em caso de entupimento do filtro permitindo o
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suprimento de combustível não filtrado ao sistema. Esse filtro deve
ser drenado diariamente junto com o tanque para remover água
decantada, que pode estar presente no combustível.
3- A válvula de corte (5), normalmente operada eletricamente, esta
localizada entre o tanque de combustível e o motor para permitir,
que as linhas possam ser desconectadas no motor, durante a
manutenção sem perigo de vazamentos, bem como permite o
isolamento do motor em emergência, especialmente em caso de
incêndio no motor. Durante toda a operação do motor essa válvula
estará na posição aberta.
4- A bomba principal mecânica (7), que nos motores a reação é
de engrenagens, está instalada na sua caixa de acessórios de onde
recebe acionamento, ela aumenta a pressão do combustível e
mantém um fluxo de alto volume, para satisfazer qualquer
demanda. Toda queda de pressão no sistema deve ser superada a
fim de que seja mantida nos injetores de combustível, uma pressão
suficiente para satisfazer uma grande faixa de solicitação de
empuxo.
5- O combustível, agora com alta pressão, é enviado a unidade de
controle (8), onde passa por uma válvula de medição (11) e
controladora de pressão (18). O combustível que será consumido
pelo motor circula através da válvula de medição ou dosagem, o
restante do combustívelnão utilizado é contornado através do
desvio da válvula (“relief valve”) , para a região de baixa pressão
da bomba. A válvula dosadora é operada pela manete de
potencia ou aceleração (12) e seleciona a potência desejada pelo
piloto desde marcha lenta, inicio da sua operação, até o regime de
decolagem (take off). A válvula dosadora não é programada para
efetuar corte de combustível para parada do motor.
6- Existe também na unidade de controle de combustível, a válvula
de corte de combustível (9-fuel shutoff valve), normalmente
operada pela manete de partida (10), que está programada para
permitir o início da partida ou o corte do motor dependendo da
posição em que ela se encontra.
No inicio da partida do motor ela é colocada na posição cortada
(cut off), impedindo que o combustível chegue aos queimadores no
interior das câmaras de combustão. Após a operação do motor de
arranque e o motor ter atingido uma rotação considerada
satisfatória, a manete de partida é comandada para a posição
marcha lenta (idle), liberando assim o combustível para o inicio da
queima. O corte do motor também é efetuado pela “shutoff valve”,
quando ela é colocada na posição cortada (cut off).
7- Após deixar a unidade de controle, o combustível já medido
passa pelo transmissor de fluxo (19) e a quantidade que esta sendo
consumida é indicada no fluxômetro (20). Atualmente o
transmissor de fluxo esta instalado após a unidade de controle de
combustível, em configurações mais antigas ele pode ser
encontrado na linha de baixa pressão.
8- Uma unidade divisora de fluxo e dreno (11-pressure and dump
valve), que incorpora uma válvula de pressurização (13), divide o
fluxo de combustível em dois canais, o primário ou piloto (14) e o
secundário ou principal (15). No inicio da partida só fluirá
combustível para os queimadores através da linha primária, pois a
secundária esta bloqueada já que a válvula de pressurização (16) se
encontra fechada, isso permite que seja fornecido um fluxo de
combustível reduzido, sob pressão relativamente alta para a partida
e baixas velocidades do motor (marcha lenta). Com a aceleração
do motor um fluxo de combustível maior é obtido, pela abertura do
canal secundário ou principal através da abertura, por aumento
pressão de combustível, da válvula de pressurização ou
transferência (16).
9- Os injetores de combustível (17), também chamados de
queimadores, debitam o combustível pulverizado nas câmaras de
combustão. São de dois tipos: simplex, e o duplex (mais usado
atualmente nos grandes motores à reação), que combinam o
fluxo de combustível da linha primária e da linha secundária.
Durante a partida do motor a dispersão do fluxo de combustível
se faz com um grande ângulo de abertura, porém em quantidade
reduzida, após a abertura do canal secundário o ângulo se torna
menor. Os queimadores recebem um fornecimento de ar
sangrado do compressor, a fim de evitar a formação de carvão
nos orifícios pulverizadores de combustível, durante a parada
do motor, devido a combustível residual.
O queimador tipo simplex é normalmente utilizado em motores
menores e serão alimentados por uma única linha, quando a
alimentação ocorrer pela linha primária logo no inicio da partida
ele será chamado de injetor primário, quando a alimentação ocorrer
após a abertura da válvula de transferência, ou seja, pela linha
secundária ele será chamado de injetor secundário.
OBS: Existe ainda no sistema de combustível o trocador de calor
(6) que pode ter funções distintas dependendo do tipo de motor em
que ele é empregado. Vale a pena observar que nos motores a
reação é necessária refrigerar o óleo lubrificante, que absorve calor
das peças rotativas que ele lubrifica e refrigera como também
aquecer o combustível para evitar a formação de gelo devido às
baixas temperaturas externas. Assim dependendo do tipo de motor
o trocador de calor pode exercer as seguintes funções:
a) nos motores turbohélice, que utilizam um radiador óleo/ar para
refrigerar o óleo, o trocador de calor servirá para aquecer o
combustível e será chamado de “fuel heather”.
b) nos motores turbojato, este componente utilizará o combustível
como refrigerante do óleo lubrificante e será chamado de “oil fuel
cooler”.
Limpeza do combustível
A limpeza do combustível a ser entregue aos queimadores tem
sido uma preocupação constante dos fabricantes de motores a
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reação, essa limpeza é efetuada através de vários filtros instalados
ao longo do sistema tanto no de baixa quanto no de alta pressão.
Os tipos de filtros mais comuns são os de discos metálicos e os
de cartuchos, sendo que todos esses filtros têm capacidade
micrométrica, isto é são capaz de reter partículas de tamanho de
dez, vinte, trinta microns dependendo da sua malha.
O filtro tipo disco metálico é formado por uma série de
discos com malhas micrométricas por onde o combustível flui e é
filtrado.
Os filtros tipo cartucho podem ser do tipo metálico ou de papel,
os metálicos são os mais comumente encontrados e tem capacidade
de filtragem na ordem de 25 a 200 mícrons. Já os de papel são
utilizados para absorver água dissolvida presente no combustível
prevenindo que essa água passe através das peças móveis de
bombas e controladores (FCU), quando esses filtros saturam, a
água causa danos nos elementos desses componentes,
principalmente corrosão, já que esses elementos utilizam o
próprio combustível como meio de lubrificação.
Controle de combustível do motor
Nos motores convencionais a pistão, o combustível é controlado
pela variação da quantidade de ar que entra no motor, o carburador
dosa a quantidade de combustível proporcionalmente ao peso de ar
admitido.
No caso do motor a reação, a massa de ar admitida é tão grande,
que um mecanismo semelhante ao do motor convencional, para
medir essa massa de ar e dosar o combustível teria proporções
muito grandes, um peso considerável e enorme complexidade. Por
isso e pelo próprio principio de funcionamento do motor é mais
conveniente controlar o fluxo de combustível em relação à rotação
do motor, o que torna o sistema de alimentação do motor a reação
completamente diferente do motor a pistão.
Dessa forma o carburador foi eliminado e substituído por uma
nova unidade de controle, conhecido por: FUEL CONTROL
UNIT, conforme a PRATT & WITNEY ou MEC (MAIN ENGINE
CONTROL), conforme a GE. Esse controle tem por finalidade
fornecer ao motor fluxo de combustível necessário para produzir o
empuxo determinado pela posição da manete de potencia e pelas
condições particulares de operação do motor.
O controle de combustível consiste do sistema de dosagem e o
sistema de computação, o de dosagem seleciona a razão do fluxo
de combustível a ser fornecida a câmara de combustão, conforme o
empuxo solicitado pelo piloto, sujeito às limitações de operação
programadas pelo sistema de computação em função de diversos
parâmetros, como exemplo pode-se citar:
-posição da manete de potência.
-velocidade de rotação do compressor.
-temperatura da entrada de ar no compressor.
-pressão de descarga do compressor.
Podem estar incluídas em alguns tipos de controladores mais
complexos, as temperaturas de controle da seção de turbina ou
escapamento.
Todos esses parâmetros afetam e podem ser afetados pelo fluxo
de combustível, o que torna o processo inegavelmente complexo,
porem a finalidade básica de cada uma é a de debitar um fluxo de
combustível proporcionalmente dosado e correto para todas ascondições de operação do motor.
Sistema de injeção água /metanol
Nos dias quentes com o aumento da temperatura do ar, o motor a
reação perde tração em função da diminuição da densidade
atmosférica. Essa perda só é sentida durante a decolagem , porque
nesse momento é que são feitas as maiores exigências do motor,
por isso o sistema só consegue ser armado, quando a manete de
potencia se encontra próxima à posição de potencia máxima. Para
se restaurar a potencia perdida o recurso utilizado é a injeção de
água ou de uma mistura na proporção adequada de água e
metanol, sendo o metanol usado apenas como um líquido
refrigerante para baixar o ponto de congelamento da mistura.
Apesar de ser um combustível a contribuição do metanol no
processo de combustão do motor é pequena, pois a sua eficiência
de combustão é normalmente baixa.
O sistema de injeção de água é projetado para ser usado em
duas regiões do motor: na sua entrada de ar ou no alojamento
do difusor , próximo à câmara de combustão . Quando a injeção é
feita na entrada do compressor, ocorre um significativo aumento da
densidade do ar, o que provoca um aumento da potência
desenvolvida em função do aumento da massa de ar admitida, o
outro sistema dentro do alojamento do difusor permite a
refrigeração do ar da região de queima, possibilitando ajuste de
potência para fluxos de combustíveis mais altos.
Sistema de lubrificação
O sistema de lubrificação do motor a reação têm por finalidade
levar óleo lubrificante limpo, na pressão correta e na temperatura
ideal de trabalho do óleo aos pontos do motor que precisam ser
lubrificados. Esses pontos internos do motor são os rolamentos
principais onde se encontram apoiados os eixos principais do
motor, basicamente o compressor e sua(s) turbina(s) de
acionamento e também as engrenagens internas da caixa de
acessórios (Gear Box).
Esses conjuntos giram em grandes velocidades e seus rolamentos
de apoio devem possuir alto desempenho para suportar as cargas
por eles impostas. Os rolamentos são numerados a partir da
entrada de ar do motor até o escapamento em números inteiros
e fracionados e podem ser de roletes ou esferas .
Os rolamentos de roletes possuem uma espécie de pequenos
cilindros que fazem contato com o eixo por ele apoiado e são
utilizados para absorver as cargas radiais , pois tem maior área de
apoio. Os rolamentos de esferas possuem canais ranhurados
interna e externamente onde são instalados um conjunto ou dois de
esferas (rolamento simples ou duplo). É utilizada para absorver as
cargas axiais do eixo em que está montado , normalmente um eixo
de um motor a reação possuirá dois ou mais rolamentos de apoio,
mas no mesmo eixo estarão sempre presentes os dois tipos de
rolamentos.
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A presença do óleo nessas partes móveis fazendo a lubrificação
diminui o atrito, sendo o óleo também utilizado como liquido
refrigerante o que gera menor quantidade de calor. O óleo
participa ainda da limpeza do motor, pois carrega consigo toda e
qualquer impureza gerada no sistema que será retida nos filtros.
Nos motores turbo hélice o óleo será levado ao mecanismo
interno da caixa de redução de velocidade para lubrificar e
refrigerar esse mecanismo e será também utilizado para fazer
mudança de passo de hélice desde o embandeiramento até o
passo reverso.
O sistema de lubrificação de um motor a reação é extremamente
simples quando comparado com o do motor convencional, pois
possui um número menor de peças moveis menores pontos que
necessitam de lubrificação e sua câmara de combustão não
necessita de óleo, pois é refrigerada por ar secundário não utilizado
na queima do combustível.
Lubrificantes para motores a reação
O óleo lubrificante utilizado nos motores a reação são sintéticos ,
não derivado do petróleo, a maioria é derivada de uma base
vegetal, aonde são adicionados produtos químicos para tornar o
óleo capaz de satisfazer os seguintes requisitos de performance:
Baixa viscosidade - o óleo sintético é fino com pequena variação
de densidade para uma grande gama de variação de temperatura, o
que possibilita a operação do motor, principalmente na partida, em
baixas temperaturas.
Baixa volatilidade – essa característica diminui a possibilidade
de perda de óleo por evaporação, principalmente em elevadas
altitudes, torna o seu ponto de inflamação bem elevado e evita a
formação de espuma.
Capacidade de suportar cargas - a película de óleo deve ser capaz
de suportar as elevadas cargas geradas pelas altas rotações dos
rolamentos e engrenagens.
Sistema de lubrificação
O sistema de lubrificação dos motores a reação é do tipo
circulação, onde o óleo é armazenado no seu depósito, vai aos
pontos do motor que necessitam de lubrificação e refrigeração e
depois retorna para executar essas funções o sistema de
lubrificação é subdividido em três sistemas: o de pressão, o de
retorno e o de suspiro.
Componentes do sistema de pressão
- Tanque
- Bomba de pressão
- válvula de alivio e reguladora de pressão
- Filtro principal
- Válvula de desvio (BY PASS)
- Válvula unidirecional
- Radiador óleo/combustível (motor turbojato) ou óleo/ar (motor
turbo hélice).
- Transmissor de pressão
- Alarme de baixa pressão
- filtro de ultima chance
Funcionamento do sistema (esquema anexo)
1- O tanque de óleo (1) pode ser parte integrante do motor ou pode
estar montado próximo a sua estrutura, sendo nesse caso
classificado como motor de cárter seco, os motores classificados
como de cárter molhado, que utilizavam a parte inferior do motor
como depósito de óleo, não será aqui abordado. Todo tanque de
óleo deve ser possuir um bocal de abastecimento, um sistema para
verificação de nível e um bujão de drenagem.
2- O sistema de lubrificação do motor a reação começa a ser
alimentado logo na partida, porque a bomba de pressão (2) esta
montada normalmente no interior do tanque, recebendo
acionamento das engrenagens da caixa de acessórios. Essa bomba,
cujo tipo mais comum é de engrenagens, fornece pressão
necessária para o funcionamento do motor, qualquer que seja o seu
regime. A pressão correta para o sistema é regulada através de uma
válvula de alivio (3), montada na linha de saída da bomba e
qualquer excesso de pressão é desviado para retornar ao tanque.
3- Após deixar a bomba principal, o óleo já com sua pressão
regulada, é enviado para o sistema através do filtro principal (4),
que retém as impurezas nele presentes. Esse filtro é de capacidade
micrométrica, na ordem de 10 a 30 microns, normalmente do tipo
cartucho metálico, com tela de aço inoxidável e com um tempo
limite de vida (TLV) estabelecido pelo seu fabricante.
O filtro incorpora uma válvula de desvio (5 by-pass), que abre
por pressão diferencial, entre a entrada e a saída do filtro, sempre
que ele obstrui, para que a alimentação do óleo lubrificante para o
sistema não seja interrompida.
4- Em seguida o óleo passa pelo radiador (6), que é um trocador de
calor entre o óleo e seu fluído refrigerante. No radiador está
montada a válvula thermostática (7) controladora da
temperatura do óleo, na partida do motor o óleo está na
temperatura ambiente e a válvula thermostática mantém aberta a
tubulação de derivação, fazendo o óleo desviar do radiador para
que ele aqueça e chegue a sua temperatura ideal de trabalho, esse
aquecimento é sentido pelaválvula thermostática. Ela inicia o
fechamento da tubulação de derivação ao mesmo tempo em que
inicia a abertura da passagem da colméia do radiador, para que o
óleo possa trocar calor com o seu fluído refrigerante que pode ser o
combustível (turbo jato) ou o ar (turbo hélice).
5-Uma tomada de óleo é feita, antes ou imediatamente após o
radiador, para lubrificar o trem de engrenagens da caixa de
acessórios do motor.
Na linha de pressão de óleo logo após o radiador, será feito à
tomada de temperatura do óleo através de um bulbo de temperatura
(8), tipo resistivo que é sensibilizado pela temperatura do óleo. A
variação da temperatura do óleo altera proporcionalmente o valor
ôhmico da resistência do sensor gerando sinais que são enviados
por cablagem elétrica ao instrumento indicador de temperatura de
óleo do motor na cabine de comando.
6-Após o bulbo de temperatura está instalado o transmissor de
pressão (10) e o contactor manométrico de alarme de baixa pressão
(12). O transmissor de pressão converte a pressão de óleo do motor
em sinais elétricos e os envia através de cablagens para o
manômetro de óleo (11) localizado no painel de instrumentos. Nas
aeronaves bi motor esse manômetro será duplo com um ponteiro
(R), para indicar a pressão de óleo do motor direito e um outro
ponteiro (L), para indicar a pressão de óleo do motor esquerdo.
O contactor manométrico de alarme de baixa pressão tem atuação
somente durante as baixas pressões do sistema e mantêm acesa no
painel múltiplo de alarme as luzes de indicação de baixa pressão de
óleo, com o motor cortado e durante o ciclo de partida. Durante a
operação normal do motor com a pressão do sistema estabilizada o
contactor está inoperante e as luzes de alarme estarão apagadas.
7-O óleo agora na pressão correta regulada pela válvula de alivio,
limpo, pois passou pelo filtro principal e na temperatura ideal de
trabalho, controlada pela válvula thermostática, chega a cada
rolamento do motor onde vai ser borrifado sob a forma de um jato
de óleo em quantidade suficiente para lubrificar e refrigerar cada
rolamento.
O bico injetor de óleo (15-jet oil) possui no seu corpo um
pequeno filtro de tela ou tipo finger (dedo) que terá a função de
retirar do óleo qualquer tipo de impureza que tenha passado pelo
filtro principal, sendo chamado d e filtro de última chance (14).
Componentes do sistema de Retorno ou Recuperação
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-Bomba de Recuperação
-Filtros de retorno
-Bujões magnéticos
Funcionamento do sistema
O óleo pressurizado que lubrificou os rolamentos principais do
motor precisa retornar ao tanque do motor para novamente ser
enviado ao sistema, quem executa a função de recuperar esse óleo
e enviar ao tanque são as bombas de retorno existentes no motor. A
quantidade de bombas presentes no sistema varia muito conforme
o tipo do motor, embora teoricamente, para cada rolamento do
motor deva existir uma bomba de retorno e mais uma cuja função
será recuperar o óleo que lubrificou o trem de engrenagens da
caixa de acessórios.
Na linha de retorno de óleo antes de cada bomba de recuperação
está instalado o filtro de retorno com sua válvula de desvio e o
pino indicador de bloqueio iminente.
A função do filtro é proteger as engrenagens da bomba e ajuda
na pesquisa de pane do motor, a válvula abre quando o filtro
obstrui e o indicador de bloqueio iminente salta quando o filtro
começa a obstruir e só pode ser reposto manualmente.
Os bujões magnéticos encontram-se instalados nas partes
inferiores do tanque de óleo e caixa de acessórios e é provido de
pólos magnéticos que retém eventuais partículas ferro magnéticas,
quando o acumulo dessas partículas unirem os pólos, o circuito
elétrico ocasiona o acendimento da luz de alarme do sistema.
Retentor tipo selo labirinto
Dentre as várias sangrias de ar feitas no compressor de um motor
a reação, existem aquelas que são utilizadas para pressurização dos
alojamentos e dos retentores de óleo dos rolamentos principais.
Os retentores conhecidos e utilizados nos motores
convencionais, classicamente o retentor de carvão e o de borracha,
se mostraram ineficientes quando em uso nos motores a reação
devido à alta temperatura principalmente as existentes na seção de
turbina. Como solução para tal problema foi desenvolvido um
retentor que utiliza o ar do próprio compressor, cuja pressão irá
sobrepujar a pressão de óleo do sistema de lubrificação e ainda
participa do processo de resfriamento do rolamento .
Esse tipo de retentor chamado de “selo labirinto” é formado
basicamente de duas partes, uma rotora e outra estatora. A parte
rotora, como o próprio nome diz, está associada ao eixo de rotação
que está apoiada no rolamento e a parte estatora encontra-se fixa
no motor. Uma das peças que compõe o selo labirinto é ranhurada
formando uma espécie de “Roscas Paralelas” enquanto que o outro
componente será liso. A folga existente entre a parte rotora e a
estatora deve ser mantida a um mínimo necessário e o ar que
percorre esta passagem (folga mínima) formará uma região de alta
pressão de ar impedindo que o óleo de lubrificação inunde áreas
indesejadas, tais como o compressor e a seção de turbina, por
exemplo.
Sistema de suspiro (Breather) do motor
Parte do óleo de retorno que lubrificou os rolamentos principais
volta carregada de ar que pressurizou os rolamentos, que possuem
selo labirinto.
Quando este óleo retorna ao tanque via gearbox passa por um
separador de ar normalmente associado à engrenagem do starter.
Esse separador possui uma alta rugosidade superficial e o óleo
impregnado de ar irá aderir às paredes rugosas, enquanto que o ar
será eliminado para a atmosfera, a fim de evitar uma sobre pressão
no tanque e para manter a boa performance da bomba principal do
óleo.
Análise Espectométrica de óleo
O programa de análise espectrométrica de óleo vem sendo usado
na aviação há muitos anos com a finalidade de antecipar o
resultado de uma possível contaminação do motor por partículas
metálicas (limalhas). Esta análise está baseada no fato, de que cada
elemento de partícula metálica presente no óleo, reflete uma
determinada faixa de luz, quando a amostra de óleo é analisada
pelo espectrômetro.
Essa analise é realizada em amostras de óleo coletadas, em
recipientes esterilizados, dos motores envolvidos no programa e
enviadas para um laboratório. Para realizar essa analise é
necessário vaporizar o óleo com arco ou centelha elétrica,
liberando átomos e íons que geram um espectro de luz
característico que é único para cada tipo de metal. A posição ou
comprimento de onda do espectro vai identificar particularmente o
metal e a intensidade da sua linha será usada para medir a
quantidade de metal em cada amostra.
Dos métodos utilizados para pesquisa e detecção de contaminação
por limalhas nos motores a reação, ( inspeção em filtros, bujão
magnético e analise espectrométrica ), essa última é a que se
mostra mais eficiente, pois se antecipa a uma possível falha
prematura do motor.
Sistema anti-gelo
A formação de gelo nos motores a reação ocorre devido às baixas
temperaturas externas durante o vôo, em dias muito frios existe
essa possibilidade também no solo, pois no ar estarão presentes
gotículas de água muito resfriadas. O gelo prejudicará o motor a
reação de várias maneiras podendo ser citadas como as mais
comuns:
-A restrição do fluxo de ar admitido, quando o gelo se forma
na entrada do compressor, podendo causar instabilidadeaerodinâmica do compressor (stol) e ainda FOD caso o gelo se
desprenda.
-Obstrução do filtro de alta pressão de combustível.
-Nos motores Turbohélice pode ocorrer o desbalanceamento da
hélice e perda de sua performance aerodinâmica .
Nos motores turbo jato é utilizado na entrada de ar do compressor
o sistema anti-gelo pneumático, desenvolvido para evitar que o
gelo se forme. Com isso a possibilidade de FOD está descartada,
outra vantagem do sistema anti-gelo é que a não formação do gelo
evita a restrição do fluxo de ar admitido o que diminuiria a tração
desenvolvida pelo motor e o aumento da sua temperatura.
O sistema utiliza ar sangrado dos estágios mais traseiros de
compressão, pois o choque das suas moléculas acarreta um
considerável aumento na temperatura desse ar que canalizado
através de tubulações e válvulas vai circular no interior das IGV
’s ou montantes que são ocos, com isso ocorre o aquecimento da
região da entrada de ar evitando a formação de gelo . As válvulas
do sistema que comandam a sangria de ar do compressor são
acionadas eletricamente a comando do piloto dependendo da
indicação da temperatura externa ou por comandos automáticos
através de sinais enviados pelo sistema de detecção de formação de
gelo. O sistema anti-gelo pneumático também é utilizado em
alguns sistemas da aeronave como bordos de ataques de asas e
empenagens, o ar sangrado do compressor é ainda utilizado para
aquecimento e pressurização de cabine e interior das aeronaves.
Toda sangria de ar realizada no compressor implicará na
diminuição da tração desenvolvida pelo motor, pois uma
pequena parcela de ar estará sendo desviada da câmara de
combustão onde se transformaria em gases.
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Sistema de degelo de combustível
A água no combustível pode estar presente de forma
dispersa, ou seja, pequenas moléculas de água espalhadas que
fluem pelo sistema e que nas temperaturas inferiores a 0ºC (32ºF)
podem formar cristais de gelo quando tocam na malha do filtro de
alta pressão existente na bomba mecânica instalada na caixa de
acessórios do motor. Como todo filtro micrométrico o filtro de alta
pressão têm grande possibilidade de entupir, inclusive por gelo.
Por isso ele é provido de uma válvula de derivação ou desvio
(BYPASS), que se abre por pressão diferencial entre a entrada do
filtro e a sua saída quando o filtro começa a obstruir, assegurando
que o sistema será sempre alimentado mesmo com combustível
não filtrado.
Quando o gelo começa a se formar na superfície do filtro a
pressão através dele começa a cair, quando a pressão chegar a um
valor pré-determinado comandará o alarme de entupimento do
filtro no painel de alarmes na cabine de comando. Os sistemas
de degelo de combustível são projetados para serem usados
intermitentemente através de “timer”, que uma vez comandado
pelo piloto abre a válvula permitindo que ar sangrado do
compressor flua através da tubulação do sistema aquecendo o
combustível desobstruindo o filtro.
Sistema anti-gelo dos motores turbohélice
Os motores turbohélice por serem empregados em aeronaves que
voam em altitudes mais baixas correm menos riscos de formação
de gelo e normalmente utilizam sistema anti-gelo elétrico para
aquecer os bordos da tomada da entrada de ar, dos radiadores e
bordo de ataque das pás da hélice. Nessas partes são instaladas
almofadas de pequena espessura e na sua parte interna estarão
presentes resistências elétricas, que transformarão energia elétrica
em energia calorífica.
O material da confecção dessas almofadas normalmente é fibra de
vidro impregnado de resina epóxi e o sistema pode ter
alimentação continua ou intermitente. Quando o sistema
intermitente é empregado existe a possibilidade de formação de
gelo nos períodos sem alimentação, por isso ele possui duas
velocidades a lenta para temperaturas mais baixas (permanece um
período de tempo maior ligado) e o rápido para temperaturas
menos criticas.
Sistema de proteção contra fogo
As falhas e danos que ocorrem nos motores de turbina a gás são
classificados como mecânicas ou termodinâmicas. Essas duas
possibilidades podem gerar condições de superaquecimento ou
fogo no motor criando situações de real perigo principalmente em
vôo.
As falhas termodinâmicas são aquelas decorrentes de problemas
de refrigeração e geram temperaturas acima daquelas que o
material da seção quente do motor, principalmente as palhetas de
turbina, é capaz de suportar levando esses componentes a falhar.
As falhas termodinâmicas estão associadas à formação de gelo,
excesso de sangria de ar, vazamentos, estol de compressor e
excesso de combustível.
As falhas mecânicas são ocasionadas principalmente por quebra
repentina de palhetas de turbina que podem ser por falha de
material ou de projeto, ou ter origem na operação incorreta do
motor, como exemplo seu uso alem dos limites permitidos pelo
fabricante, principalmente de temperatura e rotação. Essas
condições são bastante perigosas, pois podem ser tornar potenciais
fontes de incêndio no motor existindo ainda potencial perigo nos
vazamentos de fluídos inflamáveis e os vapores por eles gerados,
por isso algumas normas de segurança foram desenvolvidas para
evitar o fogo e sua propagação, como por exemplo:
- Todas as fontes e tubulações de fluidos inflamáveis, bombas
de combustível, de óleo, e hidráulica, FCU e outros
componentes do sistema de combustível estão na região fria do
motor, isto é, a seção do compressor e caixa de acessórios. Essa
região é isolada da região quente do motor, câmara de combustão,
seção de turbina e escapamento por painéis contra fogo.
- As tubulações e mangueiras dos sistemas de combustível, de
óleo lubrificante e óleo hidráulico são confeccionados com
materiais resistentes ao fogo.
- Os drenos de bomba hidráulica, de combustível, óleo lubrificante
e câmara de combustão são lançados em um coletor de drenos
comum.
- Acúmulos de vapores inflamáveis são eliminados por ar
de ventilação não admitido pelo motor, que passa entre a sua
carcaça e a carenagem que o envolve (capot).
- As fiações elétricas e plugs são a prova de chamas e
centelhas de eletricidade estática são evitadas, uma vez que todo o
componente elétrico entre a aeronave e o motor é unido
eletricamente.
O sistema de proteção contra fogo nos motores à reação è
composto de dois subsistemas o de detecção e o de extinção , esses
dois sistemas proporcionam proteção não só aos motores e naceles,
como também aos alojamentos do trem de pouso principal.
Sistema de detecção de fogo
O sistema de detecção é composto das unidades
detectoras, unidade de controle, rele de condição teste e
alarmes. Os detectores podem ser sensíveis a fumaça, a
aumento de temperatura, a radiação, etc. Sendo o tipo mais
utilizado o de aumento de temperatura. Esses detectores estão
instalados ao longo de todo o motor, incluindo o compressor, a
caixa de acessório e a região do escapamento.
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As unidades de controle, uma para cada circuito sensor,
possibilitam a interface elétrica entre os detectores e as luzes de
detecção e alarmes, elas também contem um relé de teste que
possibilita a simulação e a verificação correta de funcionamento do
sistema. Um botão de teste, localizado no painel de controle de
fogo próximo