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Tutorial Fly Higher II. Aviões no ar: O que fazem os motores a jacto. Imagem : Rolls Royce Plc. 2013. Introdução Como conseguem os pássaros voar?.

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Presentation Transcript
tutorial fly higher ii

Tutorial FlyHigher II

Aviões no ar: O que fazem os motores a jacto

Imagem: Rolls Royce Plc. 2013

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Introdução

  • Como conseguem os pássaros voar?

Os pássaros conseguem voar devido a uma série de características especiais. Necessitam de um nível extremo de energia para voar. Esta energia provém dos seus elevados metabolismos. Devido aos seus corpos leves, os pássaros conseguem produzir quer a propulsão, quer o impulso necessário utilizando as suas “penas de voo”.

Elevação

Propulsão

Aplanador

Peso

Imagem: http://gimnasio-altair.com/webquest/flight/

slide3

Introdução

  • Como conseguem os pássaros voar?

Um vídeo curto que demonstra como os pássaros conseguem voar:

Porfavorvisualiza o video 1

Como voamospássaros?

Source Youtube

Acknowledgement : www.pendulumswingmedia.com

Edition Fly Higher

slide4

Introdução

  • Impulso

Tal como acontece com os pássaros, para que os aviões se mantenham no ar é necessário impulso e elevação. De onde provêm? Porque não podemos simplesmente copiar os pássaros?

Elevação

Aplanador

Impulso

Peso

Imagem: http://www.kids.ct.gov/kids/cwp/view.asp?q=330926

O que é o Impulso? Estudemos o conceito básico.

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Introdução

  • A física por detrás do impulso

Baseado na Terceira Lei de Newton:

Toda a ação tem uma reação igual e oposta

Experiência:

Enche um balão de ar e liberta-o num espaço aberto

- O que acontece?

Source http://www.bloodhoundssc.com/shop/balloon-car-kit

Então, o que acontece a um avião com um motor a jacto?

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Introdução

  • Avião em marcha

Os gases de exaustão dos motores a jacto do avião empurram o ar, o que por sua vez produz uma reação oposta nos motores.

Uma vez que os motores estão adaptados de forma segura ao corpo do avião, o avião move-se para a frente.

Quem teve esta ideia brilhante?

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História

  • Como começou?

No século XVIII - Sir Isaac Newton (um físico e matemático inglês) propôs uma teoria de “explosão canalizada na retaguarda” que poderia impulsionar uma máquina para a frente a grande velocidade. Ele previa a aplicação da terceira lei de movimento (que hoje em dia é quase banal para nós).

Carro a Vapor de Newton

Fonte: http://www.globalsecurity.org/military/library/policy/army/fm/1-506/Ch2.htm

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História

  • Como começou?

Em 1903, o ano do primeiro voo dos Irmãos Wright, o seu biplano em madeira e tela usou um motor a gasolina de 12 cavalos.

O motor tinha um design mecânico básico, bastante semelhante a um motor de carro de quatro cilindros moderno.

Imagem: http://wright.nasa.gov/airplane/Images/eng2.gif

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História

  • Como começou?

O seu avião, KittyHawk, dependia da sua hélice para ter impulsão. O motor apenas colocava a hélice a funcionar.

Nos 30 ou 40 anos seguintes, os aviões tornaram-se tubos metálicos, com uma asa, os seus motores tornaram-se mais poderosos e eficientes em termos de gasto de combustível…mas o princípio da impulsão não mudou.

Os aviões mais modernos, mais pequenos e leves, ainda utilizam hélices…. Consegues adivinhar porque motivo?

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História

  • Como começou?

Em 1930 Sir Frank Whittle de Inglaterra patenteou o motor turbojacto.

Em Abril de 1941 (numa fase inicial da 2ª Grande Guerra Mundial), o novo motor estava pronto para testes de voo. O primeiro voo de um Turbojacto, o Gloster E28/39, foi realizado a 15 de Maio de 1941 em Cranwell, Lincolnshire, Inglaterra.

Source: www.frankwhittle.co.uk/content.php?act=viewDoc&docId=15&level=top

SEM HÉLICES!!

O escape do motor impulsionaria o avião.

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Fundamentos

  • Função do motor
  • Operação Básica
  • Entrada: o ar entra
  • Compressão: o ar é comprimido num compressor
  • Combustão: o combustível é então adicionado e inflamado
  • Escape: gases de escape a velocidade elevada (com elevada energia) saem do motor.

Intermitente

Entrada de Ar/Combustível

Compressão

Combustão

Escape

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Fundamentos

  • Função do motor

No “motor de combustão interna” básico, a “combustão” é, na realidade, uma explosão. Esta energia explosiva é utilizada para mover um conjunto de pistões e o escape serve para a expulsão de resíduos.

Hélice

Os pistões podem então movimentar as rodas de um carro, as lâminas de uma bomba…. Ou a hélice de um avião.

Motor de Combustão Interna

slide13

Fundamentos

  • Função do motor

No motor a jacto, o escape não é apenas resíduo, mas a fonte de impulsão que coloca o avião em marcha.

Porfavorvisualiza o video 2

Dentro de um motor a jacto

Source Youtube

Acknowledgement : www.wydea.com

Edition Fly Higher

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Tipos de Motor

  • Porque são utilizados motores diferentes?

Existemdiferentestipos de motor a jacto.

O Airbus A380 – com 525 Passageiros é o maior avião civil de longo curso do mundo – utiliza motores turboventiladores, versões refinadas do original de Whittle, que incluem uma ventoinha enorme para acelerar o ar que entra no motor a jacto e contribui para a impulsão exatamente da mesma forma que uma hélice o faz.

Turbofan

Turbofan

slide15

Tipos de Motor

  • Os Turboventiladores não são a única opção

Diferentes aviões precisam de diferentes tipos de motor… Consegues adivinhar o que são e porque são utilizados?

Turbojacto

http://img.bhs4.com/64/e/64e5d996fcdce95195acd4621cb79fb4f8ec776a_large.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Atlantis_taking_off_on_STS-27.jpg

https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ1V5eCFRbPSkLKrz68Ab_AGlud0UDUDQ0vR7dmp_OhHr1Xqu8NDg

Estatorreator

Foguetão

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Tipos de Motor

  • Os Turboventiladores não são a única opção

Diferentes aviões precisam de diferentes tipos de motor… Consegues adivinhar o que são e porque são utilizados?

Movido com Pistões

Turbopropulsor

http://www.instablogs.com/wp-content/uploads/2012/07/hb350i_vM1uz_25013.jpg

http://air-and-space.com/20050812%20Hawthorne/DSC_3008%20An-2%20N2AN%20cn43798%20left%20front%20landing%20l.jpg

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Tipos de Motor

  • Secção do motor
  • A escolha do motor é baseada em:
  • Impulsão requerida
  • Desempenho
  • Eficiência
  • Custo
  • Manutenção
  • Os aviões civis requerem motores eficientes em termos de combustível.
  • Os aviões militares requerem motores de elevado desempenho.

Estatorreator

Movidos com Pistões

Hélice

Jacto de combustível

Câmara de Combustão

Difusor de Entrada

Motor de combustão interna

Foguetão

Turbina a Gás

Câmara de Combustão

Câmara de Combustão

Turbina

Compressor

Combustível

Turbina

Canal

Entrada de Oxidante

Queimador de Combustível

Tubo do Jacto e Embocadura da Hélice

Entrada de Ar

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Tipos de Motor

  • Turbojacto

Componentes do Motor (Turbojacto)

Compressor

Turbina

Eixo

Embocadura

Câmara de Combustão

O original de Whittle era um motor turbojactocomoeste.

source: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Turbojet_operation-axial_flow-en.svg

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Tipos de Motor

  • Turboventilador

Compressor de alta pressão

Turbina de alta pressão

Ventoinha

A escolha da companhia aérea:

Eixo de alta pressão

Os turboventiladores são como os turbojatos, mas têm também uma grande ventoinha que acelera a entrada de ar no motor e aumenta a impulsão como uma hélice interna.

Eixo de baixa pressão

Turbina de baixa pressão

Compressor de baixa pressão

Embocadura

Câmara de Combustão

source : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Turbofan_operation.png

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Tipos de Motor

  • Turbopropulsor

Os Turbopropulsores têm hélices externas, mas utilizam a ideia do motor a jato como força motriz.

Cárter da Transmissão

Compressor

Hélice

Escape

Turbina

Câmara de Combustão

Eixo

Ao contrário dos motores movidos com pistões, os Turbopropulsores

não têm pistões.

Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/Turboprop_operation.png

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Tipos de Motor

  • Estatorreatores

Os Estatorreatores não têm compressores, ventoinhas e turbinas como outros motores a jacto.

Entrada de Ar

Injeção de Combustível

Embocadura

Estabilizador de Chama

Câmara de Combustão

Escape

Compressão

Tecnicamente, os estatorreatores são a forma mais simples de motores a jacto. Mas estes não podem produzir impulsão a velocidade zero, por isso os aviões com estatorreatores precisam de outros mecanismos para começarem a voar.

source - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Ramjet_operation.svg/300px-Ramjet_operation.svg.png

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Tipos de Motor

  • Motor de foguetão

Câmara de Combustão

Aparelho de oxidação

Embocadura

Combustível

Bombas

Ao contrário dos motores de aviões, os motores de foguetão utilizam combustível e oxigénio para recarregar o combustível na câmara de combustão, antes de sair através de uma embocadura.

Porqueachasqueistoacontece?

source: http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/VirtualAero/BottleRocket/airplane/Images/rockth.gif

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Sumáriosobremotores

  • Animação de motores a jacto

Sumário

Porfavorvisualiza o video 3

Animação de motores a jacto

Source Youtube

Acknowledgement : www.rendermedia.co.uk

Edition Fly Higher

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Prossecução da Aprendizagem

  • Simuladores de Motor da GE

Link paraSimulador de Motores: http://www.geaviation.com/education/engines101/