Aeronave                                                                                                                  ...
Aeronaves do tipo Aeródinos                                                                          Avião e planador são ...
Composição de uma aeronave                                                                                   Corpo do aviã...
www.faa.gov/                                                                          www.faa.gov/                        ...
kevlar® é uma marca registada da DuPont para uma                                          Asas – sustentação ao voofibra s...
Perfil de ASA                   Classificação dos aviões quanto à asa                                                     ...
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Fuselagem                                                                          FuselagemFixação de asas e empenagem;  ...
Fuselagem                                                         Empenagem – muito importante para o vooEstrutura Semi-Mo...
Guinar               HOMA, 2005                                                                                           ...
Sistema de controle de voo (comando)Movimentos (resumo)                                                       Rolamento   ...
Flaps e Slats                                                              Dispositivos hipersustentadores                ...
simples                                                           Fowler flap                                             ...
Outra utilidade dos slots                                                          Asa entre em estou iniciando pela ponta...
737 e A320                         SPOILERS                                                   Freios Aerodinâmicos        ...
Controles de Voo                                                61                                   62                   ...
TREM DE POUSO                                   Meio de Operação (terrestre ou aquático)Apoio do avião ao solo (sustentaçã...
Posição das rodas no Trem de Pouso                      Amortecedor do trem de pouso                                      ...
Amortecedores hidropneumáticos – óleo-pneumático                                         Orifício e agulha: tubo-orifícioÓ...
Tipos de roda para aviões                                                                   Freios                        ...
Freio a disco                    Disco gira juntamente com a roda         pastilhas em ambos os lados do disco exercem pre...
Freio de estacionamento                                         Sistema de frenagem de emergênciaFreio normal – pedais tra...
Sistema Hidráulico                                                Sistema hidráulico elementarAciona componentes através d...
Vantagens do Sistema Hidráulico                                                Sistema elétricoAcionamento mecânico       ...
Motores a combustão externa                                                 Motores a combustão internaCombustível queimad...
Aviões a Hélice                                 TurboéliceMotor não produz diretamente a tração;                          ...
Motores turbofan                                           TurbofanMotor turbojato acrescido de um “fan” (ventilador)Eleva...
Eficiência térmica                                                               Leveza Relação entre potencia mecânica pr...
Equilíbrio e regularidade do Conjunto Motor                                 Excesso de Potência na Decolagem              ...
Motores a Quatro tempo                                                     Motores 4 temposCombustível e ar não entra em c...
Primeiro tempo (etapa): Tempo Admissão          Controle de abertura e fechamento de válvulas é realizadoPMA para PMB     ...
Ignição                           Terceiro tempo: Tempo Motor                * Quando a vela produz a faísca inicia-se a q...
* Tempo é o conjunto de fases que ocorrem            quando o pistão percorre um curso;* Ciclo de 4 tempos é denominado ci...
Na prática o ciclo teórico sofre modificações pois:                                                                       ...
Modificações nos tempos de admissão                         Avanço medido em graus em relação ao moente do eixo de manivel...
Avanço na abertura da válvula de escapamento – (AvAE)          Atraso no fechamento da válvula de escapamento - (AtFE)    ...
Primeiro tempo para o motor já em funcionamento                                                                      Pistã...
VantagensSimples;Menor LEVEZA (mais potente e mais leve);Menor custo.DesvantagensPouco econômico – mistura foge junto com ...
1- Corpo do cilindro                                               2- Cabeça do cilindro                                  ...
Pistão ou ÊmboloForma cilíndrica;Geralmente de liga de alumínio (leve e condutora de calor);Desliza no interior do cilindr...
Anel de lubrificação (somente 1) ou anel raspadorElimina o excesso de óleo das paredes do cilindro;Deixa apenas uma fina p...
Eixo de Manivelas       “virabrequim”                                  MancaisPeça giratória que recebe a força do pistão ...
Vídeo: motor de carro                                                        169                                          ...
Materiais resistentes ao desgaste                                                                             Endureciment...
Massa (grandeza)                                           Força (grandeza)•Quantidade de matéria contida em um corpo;    ...
No motor a potência é igual ao torque             Limitações de rotação da hélice          multiplicado pela velocidade de...
Diferentes tipos de potência                                               Diferentes tipos de potência2- Potência indicad...
Potência necessária              (FS9)                               necessidade do avião para voo de cruzeiro            ...
193                                                 194               FASES OPERACIONAIS DO MOTOR                         ...
Fase operacional de Subida                                    Correção de mistura                                         ...
Fase operacional de parada do motorPotencia mínima                        variação de manetes                  201        ...
Sistema de AlimentaçãoFornece a mistura ar-combustível ao motorpressão e temperatura adequadas e livres de impurezas      ...
Motor não superalimentadoPistão aspira ar através da rarefação criada no cilindro (fase de admissão);Pressão no tubo de ad...
Compressores                                                                                                          1 - ...
Benefícios obtidos com o Turboalimentador                                                      Sistema de formação de mist...
Carburador                                                                CarburadorUnidade formadora de mistura mais simp...
Gicleur ou giglê                               Marcha lentaOrifício calibradoDosa a quantidade de gasolina que sai do pulv...
Válvula economizadora                                     Influencia da atmosfera                                         ...
Sintomas de formação de gelo                                                                                              ...
Sistema de injeção direta                                        Pulverização                                      dentro ...
2- Alimentação por pressão      pressão de uma bomba                                                               Bomba p...
Injetor de partida (“primer” – escorva)                           Válvula de corte e/ou seletoraPequena bomba manual (ou e...
Gasolina para motores a pistão                                    Propriedades da Gasolina                                ...
Queima da Gasolina num motor a pistão                                 Queima da Gasolina num motor a pistão2- Pré-ignição ...
Índice de octano (IO) (índice octânico ou octanagem)                               ETAPAS do processo de teste da gasolina...
Classificação da gasolina de aviação                                                         Uso de gasolina de octanagem ...
Sistema de lubrificação / resfriamento                            Funções do Óleo Lubrificante                            ...
Classificação SAE                            Classificação dos óleos para aviação             “Society of Automotive Engin...
Ponto de fulgor                                                FLUIDEZÉ a temperatura que o óleo inflama-se momentaneament...
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  1. 1. Aeronave aparelho capaz de se sustentar e navegar no ar Pontifícia Universidade Católica de Goiás www.faa.gov/ www.faa.gov/ Conhecimentos Técnicos I Prof. Gustavo Montoro 1 www.faa.gov/ www.faa.gov/ 2 Aeronaves do tipo AeróstatosPrincípio de Arquimedes da Física: “Todo corpo mergulhado numfluido recebe um empuxo para cima igual ao peso do fluido deslocado”.- “mais leve que o ar”http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li www.faa.gov/ 3 HOMA, 2005 4
  2. 2. Aeronaves do tipo Aeródinos Avião e planador são aeródinos de asas fixaLei da Ação e Reação (3ª Lei de Newton) – “A toda ação temos um Reação aerodinâmicareação de igual intensidade, porém em sentido contrário”. www.faa.gov/ HOMA, 2005http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li 5 6 Helicóptero e autogiro são aeródinos de asas rotativas www.faa.gov/As pás do rotor gera a sustentação semelhante a asa www.faa.gov/ HOMA, 2005 7 8
  3. 3. Composição de uma aeronave Corpo do avião-fixação dos componentes Estrutura www.faa.gov/ www.faa.gov/ Grupo Moto –propulsor www.faa.gov/ Propulsão - deslocamento www.faa.gov/ Sistemas 9 Informação de dados 10 Estrutura (célula) do avião - Aircraft StructureHOMA, 2005 11 HOMA, 2005 12
  4. 4. www.faa.gov/ www.faa.gov/ 13 14Os componentes básicos da estrutura (célula) do avião Materiais usados na estrutura (célula) dos aviões devem resistir a diversos esforços estruturais Leves e resistentes (ligas de alumínio) Existe aviões feitos de tubos de aço soldados e recobertos por tela www.faa.gov/ http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li Materiais mais modernos: plástico reforçado com fibras de vidro HOMA, 2005 carbono 15 kevlar® 16
  5. 5. kevlar® é uma marca registada da DuPont para uma Asas – sustentação ao voofibra sintética muito resistente e leve. Trata-se de um polímero resistente ao calor e setevezes mais resistente que o aço por unidade de peso. Usado na fabricação de cintos de segurança, cordas,construções aeronáuticas e coletes a prova de bala e nafabricação de alguns modelos de raquetes de tênis. Fórmula básica é: (-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-)n HOMA, 2005 17 18 Célula de avião leve recoberto com tela HOMA, 2005Asa de metal (ausência de tirantes e montantes) www.faa.gov/ 19 20
  6. 6. Perfil de ASA Classificação dos aviões quanto à asa Localização da asa HOMA, 2005 www.faa.gov/ www.faa.gov/ www.faa.gov/ 21 22 Classificação dos aviões quanto à asa Classificação dos aviões quanto à asaFixação Número de asas HOMA, 2005HOMA, 2005 www.faa.gov/ www.faa.gov/ www.faa.gov/ 23 http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li 24
  7. 7. http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li Classificação dos aviões quanto à asaForma (em planta) da asa HOMA, 2005 Reta Trapezoidal Elíptica Geometria variável 25 26 http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=liEnflechamento negativo Ogiva Flecha dobrada Delta dobradaEnflechamento positivo Delta com timões Delta com Canard Em delta 27 28 http://images.google.com/imghp?hl=pt-BR&sa=N&tab=li
  8. 8. Fuselagem FuselagemFixação de asas e empenagem; Estrutura Tubular: Tubos de aço soldados HOMA, 2005 www.faa.gov/Contém os sistemas do avião; Pode ter cabos de aço esticados (esforços de tração) Externamente recoberto com telaAloja pessoas e cargas. ou fibra (AeroBoero 115) www.faa.gov/ www.faa.gov/ 29 30 FuselagemEstrutura Monocoque:Conjunto de Cavernas HOMA, 2005Externamente recoberto revestimentode chapas metálicas (ligas de alumínioe/ou carbono), de plástico reforçadoou até mesmo madeira. www.faa.gov/ 31 32
  9. 9. Fuselagem Empenagem – muito importante para o vooEstrutura Semi-Monocoque: Conjunto de superfícies destinadas a estabilizar o voo.É a mais utilizada ultimamente HOMA, 2005• Cavernas www.faa.gov/ www.faa.gov/• Revestimento• Longarinas www.faa.gov/ 33 34 www.faa.gov/ HOMA, 2005 ↑ cabrar - afargem ↓ Picar tangagem www.faa.gov/ 35 36
  10. 10. Guinar HOMA, 2005 Pedal www.faa.gov/ 37 38 Superfícies de Controle (comando) www.faa.gov/ Partes moveis da empenagem (Geralmente fixadas por dobradiças)www.faa.gov/ www.faa.gov/www.faa.gov/ 39 40
  11. 11. Sistema de controle de voo (comando)Movimentos (resumo) Rolamento Bancagem to bank 41 42 43 44
  12. 12. Flaps e Slats Dispositivos hipersustentadores Maior sustentação Menor velocidade 45 46 Dispositivos hipersustentadores Flap / Flape (aba, lábio) Muda a simetria da asa (assimétrica ou simétrica) Aumenta a curvatura ou arqueamento do perfil = aumento de coeficiente de sustentação;• Coeficiente de sustentação Máximo = turbilhonamento noextradorso• Aumento do coeficiente de sustentação Flapes funcionam como freio aerodinâmico, pois aumentam o arrasto Fowler é o mais importante 47 48
  13. 13. simples Fowler flap A320 B737 fenda 49 50- flap simples: CL aumenta Slot (fenda ou rachadura fixa) Também aumenta o ângulo de ataque critico do aerofólio;- flap ventral: CL aumenta Fenda que suaviza o escoamento no extradorso da asa,- flap tipo "fowler": CL aumenta e S aumenta (este é o tipo de flap evitando o turbilhonamento.mais eficiente) Deslocamento horizontal 51 52
  14. 14. Outra utilidade dos slots Asa entre em estou iniciando pela ponta; Perde de controle do aileron; Torção na ponta da asa (reduz ângulo de incidência) ou; utilizar slots 53 54 Slat (fenda ou rachadura movel)Tipo especial de slotRecolhido durante o voo normal pela ação do ventoPor ação de molas fica estendido Slots e slats tem a desvantagem em relação aos flaps de erguer demasiadamente o nariz do avião nas aproximações e decolagens = prejuízo da visibilidade 55 56
  15. 15. 737 e A320 SPOILERS Freios Aerodinâmicos Podem ter função também de ailerons 57 58Componentes Secundários da Estrutura 59 60
  16. 16. Controles de Voo 61 62 Balanceamento das superfícies Verificações e Ajustes básicosAlinhamentos dos ComandosAjuste dos batentesAjuste da tensão dos cabosBalanceamento das superfícies 63 64
  17. 17. TREM DE POUSO Meio de Operação (terrestre ou aquático)Apoio do avião ao solo (sustentação)Amortece impactos do pousoFrenagemDireção na manobras de operação em solo 65 66 Distância de pouso (Land) e decolagem (TakeOff) Mobilidade do trem de pouso Nota: recolhimento através de sistemas hidráulicos, elétricos e/ou pneumático 67 FS9 F100(MK28) e B737 Emergência: sistema manual 68 Vídeo F-35 Vertical Takeoff
  18. 18. Posição das rodas no Trem de Pouso Amortecedor do trem de pouso Tipo mola (não tem mola) Lâmina/haste/tubo de aço flexível que atua como mola Cirrus SR20 G3 69 Absorve e devolve a energia absorvida no impacto de pouso 70Trem de pouso com estrutura rígida e articulada Amortecedores hidráulicos Haste que desliza dentro de um cilindro contendo um fluído oleosoGrossos aros de borracha- podem de forma de discosou cordas – sandows).Absorve impacto 71 Apresenta um mola externa para suportar o peso do avião 72
  19. 19. Amortecedores hidropneumáticos – óleo-pneumático Orifício e agulha: tubo-orifícioÓleoAr Tesoura: alinhamento da rodaCompressãoSem mola 73 74 Conjunto de rodas Leitura p.18 Rolagem do avião no solo e frenagemPneuRodaFreio 75 76
  20. 20. Tipos de roda para aviões Freios Frenagem diferencial – aplicar freio somente no lado que é executado a curva juntamente com o pedal do leme. Os flanges são montados em pares e geralmente unidos por parafusos, mantendo a superfície de contato entre dois flanges sob força de compressão, a fim de vedar a conexão. 77 78 Freio a Tambor Funcionamento do Freio a Tambor Tambor gira juntamente com a roda Tambor Freios Cilindro Roda Sapata Freiossapatas ou lonas 79 Lona Freios 80
  21. 21. Freio a disco Disco gira juntamente com a roda pastilhas em ambos os lados do disco exercem pressão81 82 Sistema de acionamento dos freios Hidráulico – fluido hidráulico (óleo) Pneumático – ar comprimido Mecânico – hastes, cabos, alavancas, polias e etc.83 84
  22. 22. Freio de estacionamento Sistema de frenagem de emergênciaFreio normal – pedais travados no fundo através de uma alavanca; * Sistema Duplicado – dois sistemas normais que atualFreios independentes (Parking Break) – semelhante ao freio de independentes; vídeo Comte. Dantas mão dos automóveis. * Sistema de Emergência Independente – um sistema especial, separado do sistema principal. Entre em funcionamento somente quando o principal falha. Pode atuar como parking break. 85 86 Sistema Anti-derrapante Controle direcional no solo B737 F100 87 88
  23. 23. Sistema Hidráulico Sistema hidráulico elementarAciona componentes através da pressão transmitida por umfluido Sistema de freios: cilindro mestre (cilindro primário)Lei de Pascal – “A pressão aplicada a um ponto de um fluido 89 e cilindro dos freios (cilindros atuadores) 90transmite-se igualmente para todas as partes desse fluido” Rendimento Mecânico Aplicações Necessidade de aplicar grandes forças sobre um componente Pequenos aviões: acionar freios Grandes aviões: acionar profundor, o leme, o controle da direção do trem do nariz, os flaps, etc. Notas Bomba hidráulica Rendimento < 1 91 92
  24. 24. Vantagens do Sistema Hidráulico Sistema elétricoAcionamento mecânico Formado por motores, contados, cabos e etcSimples Fácil instalaçãoBarato * é pesado e requer medidas especiaisConfiávelDurável Sistema pneumáticoFácil manutenção Similar ao sistema hidráulico, porem utiliza ar ao invés de fluidos * impreciso e manutenção cuidadosaLeitura p 24 93 94 Motores / generalidades Motores térmicos – transformam energia calorífica em energia mecânica. Produz energia mecânica a partir de outros tipos de energia Motores a combustão externa Motores a combustão interna (menor peso) 95 96 vídeo
  25. 25. Motores a combustão externa Motores a combustão internaCombustível queimado fora do motor Combustível é queimado no interior do motorAceita vários tipos de combustível Elevada potência e leve (uso aeronáutico)Excessivamente pesado (muito grande) 97 98 Motores a combustão interna Sistema de propulsão dos aviões * Hélice Notas: Os motores a combustão interna foram inventados no final do século XIX. As máquinas de Otto aspiram uma mistura de ar e combustível (gasolina, álcool, GLP (gás de petróleo liquefeito ), etc). * Reação As máquinas de Diesel aspiram somente ar e depois que ele é comprimido, o combustível (óleo Diesel, ...) é injetado. 99 100
  26. 26. Aviões a Hélice TurboéliceMotor não produz diretamente a tração; Motor turbojato Modificado para girar um turbina (semelhante ao catavento)Transfere a força produzida para uma hélice (lei da Ação e Acionamento da hélice através de uma caixa de engrenagens de reduçãoReação – grande massa de ar em pequena velocidade). Velocidades intermediarias entre pistão e “turbofan”. (+) Economia (+) Leve (+) Baixo custo de operação (-) Baixas altitudesMotores a PistãoMotores Turboélice 101 102 Aviões a Reação Motores turbojatoOs motores impulsiona o ar diretamente * Ar admitido é impulsionado num fluxo de alta velocidadeImpulsiona pouca massa de ar a grandes velocidades (gases aquecidos);Principais: * Em baixas velocidades e altitudes é antieconômico e ineficiente* Motores Turbojato – jato puro * Apropriado para supersônicos+ Motores Turbofanmaioria dos aviões comerciais 103 104
  27. 27. Motores turbofan TurbofanMotor turbojato acrescido de um “fan” (ventilador)Elevada traçãoBaixo ruídoGrande economia de combustível 105 106 Motores a Pistão As qualidades do motor aeronáutico Semelhante ao dos automóveis Segurança de funcionamentoExigências aeronáuticas: DurabilidadeDe leveza Ausência de vibraçõesConfiabilidade EconomiaAlta eficiência Facilidade de manutenção Compacidade (compacto) Eficiência térmica 107 Leveza 108
  28. 28. Eficiência térmica Leveza Relação entre potencia mecânica produzida e potencia térmica Termo técnico L= m liberada pelo combustível Relação entre massa e potencia pMotores aeronáuticos 25% a 30% (pouco) Relação deve ser menor possívelMotores elétricos – 90% de eficiência térmica M T 109 110 Facilidade de manutenção e durabilidade Economia – baixo consumo de combustível Cuidadosa manutenção compreendidas em duas partes: Consumo Horário: quantidade de combustível consumido por hora de funcionamento (10 litros por hora; 20 galões/horas;1- Inspeções periódicas: motores devem ser inspecionados em 1.500 toneladas/horas).determinados intervalos (25, 50 horas de voo) Prova de navegaçãoServiços de: troca de óleo; limpeza e/ou substituição de filtros; regulagens.2- Revisão geral: após determinado número de horas de voo Consumo especifico: cálculo de consumo que leva em(durabilidade) o motor sofre revisão geral (totalmente consideração a potencia do motordesmontado) para verificação e/ou substituição de peças. CE de 0,2 litro/HP/hora – usado para comparação de eficiência TBO (Time between overhauls) – determinada pelo fabricante do motor (geralmente de 2.000 a 2.500 horas de voo) 111 112
  29. 29. Equilíbrio e regularidade do Conjunto Motor Excesso de Potência na Decolagem Indica a suavidade do funcionamento Os motores devem ser capazes de manter por um curto tempo (cerca de 1 minuto) uma potência superior à de projeto durante aEquilíbrio: forças internas do motor devem se equilibrar, decolagemevitando as vibrações no sentido transversal (para cima e parabaixo; ou para os lados) Saiu da solo diminui potênciaRegularidade: indica ausência de vibrações no sentido de Os motores devem ter Pequena Área Frontal para que possamrotação – motor deve girar o mais regular e continuo possível. ser instalados em aviões de fuselagem estreita e aerodinâmica. motores a reação superam os motores a pistão 113 114 Não se aplica aos motores radiais Motor a pistão aeronáuticoSemelhante aos motores dos automóveis, porem comrefinamentos;Queima de combustível dentro de um cilindro 115 116
  30. 30. Motores a Quatro tempo Motores 4 temposCombustível e ar não entra em contado com o óleo do cárter Componentes Motores a Dois tempo Combustível e ar entra em contado com o óleo no cárter “virabrequim” 117 118 Pontos Mortos e Curso Funcionamento do motor 4 tempo Necessita de um impulso inicial – girar algumas vezes até a primeira combustão; Escapamento Após as primeira combustão o funcionamento ocorre através de ciclos (repetições). Ciclo = sequência de 4 etapas (tempos) durante 6 fases PMA — PMB: Curso entre PMA e PMB (distância) pontos extremos 119 120
  31. 31. Primeiro tempo (etapa): Tempo Admissão Controle de abertura e fechamento de válvulas é realizadoPMA para PMB pelo sistema de comando de válvulas.Válvula de admissão aberta Este sistema seráPrimeira fase: “admissão” visto mais a frente(pistão aspira a mistura ar combustível) 121 122Pistão no PMB – válvula de admissão se fecha Segundo tempo: Tempo Compressão Terceiro tempo: Tempo MotorMovimento do pistão do PMB para o PMA Antes do Tempo Motor ocorre a terceira fase: fase “ignição”Válvulas de admissão e escape fechadas CentelhaSegunda fase: “compressão”Ganho de energia pela compreensão Quando a vela produz a faísca inicia-se o tempo motor e a quarta fase: fase combustão 123 124
  32. 32. Ignição Terceiro tempo: Tempo Motor * Quando a vela produz a faísca inicia-se a quarta fase: “fase combustão” * Válvulas de admissão e escape fechadas * Movimento do pistão do PMA para o PMB provocado pela forte pressão dos gases queimados que se expandem quinta fase: “fase de expansão” 125 126 Motor pode já funcionar sozinho Quarto tempo: Tempo Escapamento (ou exaustão) •Movimento do pistão do PMB para o PMA com a válvula de escapamento aberta •Sexta fase: “fase escapamento” •Gases queimados expulsos do cilindro pelo pistão •Após a válvula de escape se fecha encerrando um ciclo 127 128
  33. 33. * Tempo é o conjunto de fases que ocorrem quando o pistão percorre um curso;* Ciclo de 4 tempos é denominado ciclo Otto (ou Otto-Beau de Rochas) em homenagem a seus idealizadores Nikolaus August Otto (1832-1891 129 130 O ciclo de OTTO é completado em 4 tempo ou duasvoltas do eixo de manivela (giro de 720 graus, durante oqual o pistão recebe apenas um impulso motor. 1 ciclo – 2 voltas no eixo de manivela – 720°Continuidade do movimento devido a inércia das peçasgirantes (principalmente a hélice); 131 132Cilindros diferentes – combustão em tempos diferentes.
  34. 34. Na prática o ciclo teórico sofre modificações pois: - A combustão real não é instantânea e as válvulas não se abrem nem fecham instantaneamente; - As válvulas e as tubulações oferecem resistência a passagem da mistura e dos gases pós combustão; - A mistura e os gases pós combustão possuem inércia. 133 134 Modificações no ciclo a quatro tempos Ajustes determinados experimentalmente para máxima eficiência do motor- Avanço na abertura de válvula de admissão;- Atraso no fechamento da válvula de admissão;- Avanço de ignição;- Avanço na abertura de válvula de escapamento;- Atraso no fechamento da válvula de escapamento. As modificações citadas são feitas para as condições de voo de cruzeiro 135 136
  35. 35. Modificações nos tempos de admissão Avanço medido em graus em relação ao moente do eixo de manivelasAumentar a carga de combustível (mistura) admitida pelo cilindro No exemplo abaixo, o avanço é de 15 graus.VA = válvula de admissãoVE = válvula de escapamento Avanço na abertura da válvula de admissão – AvAAAntecipação do inicio da abertura da válvula de admissão, paraque ela esteja totalmente aberta quando o pistão atingir o PMA 137 138 Atraso no fechamento de válvula de admissão (AtFA) Modificações no ponto de ignição Fechamento da VA um pouco depois do pistão ter atingido o PMB; Ângulo de atraso é de 50° . Mais rápido o motor maior será o ângulo de avanço 139 140
  36. 36. Avanço na abertura da válvula de escapamento – (AvAE) Atraso no fechamento da válvula de escapamento - (AtFE) 141 142 Motor a dois Tempo Cruzamento de Válvulas Ciclo constituído por apenas dois tempos; Também apresenta 6 fases Simples com poucas peças móveis Próprio pistão funciona 143 144 como válvula
  37. 37. Primeiro tempo para o motor já em funcionamento Pistão sobe para o PMA, cárter com rarefação Admissão da mistura nova no cárter 145 146Segundo tempoOs gases da combustão se expandem;Descida do pistão;Compressão da mistura no cárter;Abertura da janela de escapamento;Abertura da janela de transferência;Mistura comprimida no cárter invade o cilindro (duas compressões) 1ª tempo = fases de admissão, compressão, ignição e combustão 2ª tempo = fases de expansão e escapamento 147 148
  38. 38. VantagensSimples;Menor LEVEZA (mais potente e mais leve);Menor custo.DesvantagensPouco econômico – mistura foge junto com os gases de escape;Contaminação da mistura pelos gases de escape;Se aquece mais – maior número de combustão (monitorar temperatura);Lubrificação imperfeita;Maior consumo de combustível; Padrão FAAMotor menos flexível a variações de rotação, altitude e temperatura. 149 150 Componentes do Motor Cilindro Parte do motor que admite, comprime e queima a mistura (ar- combustível); Material resistente; Bom condutor de calor 151 152
  39. 39. 1- Corpo do cilindro 2- Cabeça do cilindro Geralmente de liga de alumínio;* Geralmente de aço; Posiciona válvulas (guias de válvulas e sede de válvulas) Posiciona a vela de ignição;* Alhetas de resfriamento Possui alhetas de resfriamento (pode não ter do lado da válvula de admissão);na parte externa* Parte interna endurecida parasuportar o desgaste domovimento do pistão* Pode apresentar camisa (cilindros de liga de metal leve) 153 1543- Câmara de Combustão Taxa ou razão de compressãoEspaço no interior do cilindro para queima da mistura Volume total do cilindro2 (cilindro + câmara de combustão) Volume da câmara de combustão1 (câmara de combustão) Taxa de compressão boa 8/1 Este tópico será discutido mais a frenteHemisférica (ou semi-esférica) é a mais utilizada 155 156
  40. 40. Pistão ou ÊmboloForma cilíndrica;Geralmente de liga de alumínio (leve e condutora de calor);Desliza no interior do cilindro;Aspira, comprimi, expulsa e transmite a força da combustão para abiela 157 158 Anéis de Segmento Devido a uma pequena folga entre o pistão e o cilindro (livre movimento e dilatação pelo calor) Folga vedada com anéis ou molas de segmento na saia do pistão Anéis de compressão (2 ou 3) – vedam a folga; instalados nas canaletas superiores do pistão. 159 160
  41. 41. Anel de lubrificação (somente 1) ou anel raspadorElimina o excesso de óleo das paredes do cilindro;Deixa apenas uma fina película;Canaleta inferior do pistão. BielaAnel bico de pato 161 162 BielaAço resistenteConexão do pistão ao eixo de manivelaApresenta formado de seção em I ou H (↑ resistência e ↓ massa) 163 164
  42. 42. Eixo de Manivelas “virabrequim” MancaisPeça giratória que recebe a força do pistão Peças de apoio e movimento de partes móveis Mínimo de atrito roda de avião 165 166 Válvulas Sistema de comando de válvulas abertura e fechamento de admissão (tulipa) de escapamento (cogumelo) das válvulas; eixo de ressaltos (comando de válvulas); engrenagens girando na metade da rotação do eixo de manivela; ação da vareta e balancim; 2 ou 3 molas (sentidos contrários) por válvula para o retorno. 167 168
  43. 43. Vídeo: motor de carro 169 170 Cárter Berço do motorCarcaça onde estão fixados o cilindro, eixo de manivelas e Fixa o motor ao avião;demais acessórios do motor; Geralmente feito de tubos de aço;Fixa o motor ao avião (torque que e vibrações); Pontos de fixação ao cárter possuem coxins de borracha.Protege o motor contra a entrada de detritos;Deixa o eixo de manivelas alinhado. 171 172
  44. 44. Materiais resistentes ao desgaste Endurecimento artificial Cementação é o tratamento termoquímico que consiste em se introduzir carbono na superfície do aço com o objetivo de se aumentar a dureza superficial do material, depois de convenientemente temperado. Nitretação é um tratamento termoquímico da metalúrgica em que se promove enriquecimento superficial com nitrogênio, usando-se de um ambiente nitrogenoso à determinada temperatura, buscando o aumento da dureza do aço até certa profundidade. O objetivo é difundir o nitrogênio, para isso, um cubico de corpo centrado é melhor para a difusão, portanto, temperaturas abaixo de 720° C são ideais. 173 174 Motores multicilíndricos PERFORMANCE DO MOTORHorizontais opostos Desempenho do motor nas mais variadas situações TORQUE – força produzindo rotaçãoRadial Em linha POTÊNCIA – trabalho por unidade de tempo Horse power = 75 kgf CV (Cavalo vapor) = 76 kgf 175 176
  45. 45. Massa (grandeza) Força (grandeza)•Quantidade de matéria contida em um corpo; Produz ou modifica o movimento de um corpo;•Invariável Para mudar a direção e preciso o uso da força (quebra na inércia)Kg – quilograma (escala) Escalas •Kgf – quilograma-força 1 Kgf = 9,8N (SI) •Lbf – libra-forçaLb – libra (0,4536 Kg) (escala) F = m.a (2ª lei de Newton) - - - - m = F/a 177 178 1 Kgf é a força com que a Terra Trabalho atrai o quilograma padrão ao núcleo Força pelo deslocamento W = F.dDinamômetro = aparelho que mede a força No SI ---- N.M = J 179 180
  46. 46. No motor a potência é igual ao torque Limitações de rotação da hélice multiplicado pela velocidade de rotação Pontas das hélices não podem atingir a velocidade do som Impacto da temperatura em ° C c em m/s C em km/h ρ em kg/m³ Z em N·s/m³ -10 325,4 1.171,4 1.341 436,51. Cilindrada -5 328,5 1.182,6 1.316 432,4 0 331,5 1.193,4 1.293 428,3 Volume total +5 334,5 1.204,2 1.269 424,5 +10 337,5 1.215,0 1.247 420,72. Eficiência ou rendimento +15 340,5 1.225,8 1.225 417,0 +20 343,4 1.237,0 1.204 413,5 construção +25 346,3 1.246,7 1.184 410,0 +30 349,2 1.257,1 1.164 406,63. Taxa (razão) de compressão 8:1 181 182Limitações de rotação da hélice Diferentes tipos de potênciaMotores de baixa rotação e torque elevado 1- Potência teórica Queima de combustível Energia total do combustível CalorímetroGrande cilindradas ou altas rotações com engrenagens 183 184
  47. 47. Diferentes tipos de potência Diferentes tipos de potência2- Potência indicada 3- Potência efetiva (a freio)•Potência desenvolvida pelos gases queimado sobre o pistão; •Potência que o motor fornece ao eixo de manivela (hélice);•Limitação da taxa de compressão já reduz a potência indicada •Potência indicada menos perdas por atrito das peças do motor;para 60% da teórica; •Dinamômetro•Indicadores •Molinetes •Potência não fixa 185 186 Diferentes tipos de potência Diferentes tipos de potência3.1 - Potência (efetiva) máxima P. máxima que o motor pode fornecer 4- Potência de atrito varia conforme a rotação Supera a P. de projeto dinamômetro (motor sem alimentação) P. usada por pouco tempo3.2 - Potência (efetiva) nominal 5 - Potência Útil = potência tratora ( de tração) P. efetiva máxima para uso em tempo indeterminado do motor PU = PN x eficiência da hélice 140 HP (potência máxima contínua) 115 HP 120 HP x 0,90 = 108 HP 187 188
  48. 48. Potência necessária (FS9) necessidade do avião para voo de cruzeiro Potência disponível Potência útil máxima Usa-se apenas uma parte da P. disponível em cruzeiro (75%) melhor rendimento do motor 189 190Operação do Motor 191 192
  49. 49. 193 194 FASES OPERACIONAIS DO MOTOR Fase Operacional de DecolagemEntrada de ar estrangulada (pequena quantidade de ar) Mistura rica (10:1)Mistura rica Altas temperaturasAjuste de mecânico 195 Rápida redução após a decolagem 196
  50. 50. Fase operacional de Subida Correção de mistura Ar rarefeito a grandes altitudes – mistura rica; Empobrecera mistura ate o aumento de rotação – melhor funcionamento do motor. Continue ate a nova queda de RPM volteReduz a rotação do motor (potência máxima contínua) um pouco a maneteMistura ideal (12,5:1) Correção altimétrica da mistura (FS9) 197 198 Fase Operacional de Cruzeiro Fase operacional de ACELERAÇÃOFase mais longa Aceleração rápida - emergênciaPotencia reduzidaMistura pobre (16:1) – economia de combustívelRotação recomendada – verificação no tacômetro 199 200
  51. 51. Fase operacional de parada do motorPotencia mínima variação de manetes 201 202Potência Necessária – potência que o avião necessita paramanter o voo nivelado Pontifícia Universidade Católica de GoiásPotência Disponível – potência útil máxima(voo de cruzeiro usa-se apenas 75% da potência disponível) Conhecimentos Técnicos I Prof. Gustavo Montoro 203 204
  52. 52. Sistema de AlimentaçãoFornece a mistura ar-combustível ao motorpressão e temperatura adequadas e livres de impurezas 205 2061- Sistema de induçãoBocal de admissão; Filtro de ar; Aquecedor de ar; Válvula de arquente; Coletor de admissão 207 208
  53. 53. Motor não superalimentadoPistão aspira ar através da rarefação criada no cilindro (fase de admissão);Pressão no tubo de admissão sempremenor que a atmosférica↓ que 760mm ou29,92 polegadas de mercúrioao MSL/ISA 209 2102- Sistema de superalimentaçãoMotor superalimentado•Pistão aspira ar através de um compressor – sobre pressão nos cilindros•Pressão no tubo de admissão pode ser maior que a atmosférica•Funciona em grandes altitudes com se estivesse ao nível do mar 211 212
  54. 54. Compressores 1 - Carcaça compressora e rotor do compressor: O compressor de arMovimento Centrífugo centrífugo tem a função de aspirar o ar atmosférico e comprimi-lo para o interior do cilindro, chegando a atingirDifusores (diminuição da velocidade e aumento da pressão) até três vezes a pressão atmosférica. 2 - Carcaça central: recebe óleo lubrificante do próprio motor e serve de sustentação ao conjunto eixo da turbina e rotor do compressor que flutuam sob mancais radiais. 3 - Eixo e carcaça da turbina: a turbina centrípeda é acionada pela energia térmica dos gases de escape e tem a função de impulsionar o compressor centrífugo. 213 214 Acionamento dos compressores Cuidados e limitações- Eixo de manivela com engrenagens Vigilância obrigatória: do tacômetro e termômetro de óleo;- Turbina que aproveita a energia dos gases de escapamento termômetro da cabeça do cilindro; e manômetro de admissão.(70.000 RPM) Superaquecimento; pré-ignição; detonação; redução dos tempo entre revisões; danos mecânicos O uso da superalimentação pode ser proibido a baixas altitudes 215 216
  55. 55. Benefícios obtidos com o Turboalimentador Sistema de formação de misturaMaior Potência: Ao se introduzir maior quantidade de ar no cilindro, o Vaporização de combustível (gasolina) e mistura com o armotor automaticamente pode queimar um volume maior de combustível 1- Carburação: ar passa pelo carburadore ter um aumento significativo de potência, que varia em torno de ±20%.Menor Consumo de Combustível: A quantidade de combustívelconsumida por um motor turboalimentado e aproximadamente 10% A- Carburador de sucçãomenor a do naturalmente aspirado. Este fato ocorre, devido ao motorturboalimentado ter um aproveitamento total do combustível. Gasolina é aspirada pelo fluxo de ar de admissãoEliminação de Fumos: Um motor turboalimentado é basicamente ummotor limpo. Ao dispor de um volume maior de ar no cilindro, assegura B- Carburador de injeçãouma queima perfeita dos gases, evitando o desperdício de combustívele eliminando os fumos emitidos para a atmosfera. Gasolina é injetada sob pressão dentro do fluxo de ar 217 218 Sistema de formação de mistura Sistema de formação de mistura2- Injeção indireta: injeção de combustível no fluxo de ar de 3- Injeção direta: combustível é injetado diretamente dentro dosadmissão por uma bomba cilindrosUnidade controladora (reguladora) de combustível – dosagem decombustívelBico injetor – pulveriza o combustível dentro do fluxo de ar admitido 219 220
  56. 56. Carburador CarburadorUnidade formadora de mistura mais simples Controle da potênciaControla entrada de ar e dosa a gasolina na proporção correta para as Manete de potência ligada a borboletadiversas fases operacionais do voo 221 222 Princípio de funcionamento do carburadorTubo de Venturi 223 224
  57. 57. Gicleur ou giglê Marcha lentaOrifício calibradoDosa a quantidade de gasolina que sai do pulverizador principal 225 226 Aceleração 227 228
  58. 58. Válvula economizadora Influencia da atmosfera Mistura torna-se rica com a diminuição da densidade do ar - Redução da pressão atmosférica (altitude ou razões meteorológicas); - Aumento da temperatura do ar; - Aumento da umidade do ar.Potencia máxima – mistura ricaPotência máxima contínua – mistura empobreceReduz potencia para cruzeiro – mistura pobre 229 230 Corretor altimétrico (manete vermelha) Deficiência do carburador 3- Gasolina pode voltar ao estado líquido no tubo de admissão (empobrecendo a mistura) 4- Movimentos do avião balançam a gasolina na cuba (variação de 231 232 mistura)
  59. 59. Sintomas de formação de gelo Carburador de injeçãoEliminação do geloLeitura página 68 233 234 Sistema de Injeção Indireta Alguns sistemas de ii não possuem válvula distribuidoraCombustível injetado na cabeça do cilindro – fluxo contínuo – antes das válvulas de admissão Combustível é injetado no duto de admissão (antes da ramificação) A injeção pode ser feita na entrada do compressor de superalimentação 235 236
  60. 60. Sistema de injeção direta Pulverização dentro do cilindro (fase de admissão) Fluxo descontínuo Qual ≠ a entre direta e indireta? 237 238 Sistema de combustível 1- Alimentação por gravidade (Boero)Armazenar o combustível e fornecer ao motor Alimentação por gravidade ou pressão •Tanques localizado em posições elevadas •Combustível escoa por gravidade até o motor •Tanques com furo de ventilação •Escolha dos tanques a serem usados 239 (seletora) 240
  61. 61. 2- Alimentação por pressão pressão de uma bomba Bomba principal Bomba auxiliar241 242 Liquidômetro Geralmente é um instrumento elétrico com sensor localizado no tanque Ou pode ser um simples bóia ligada a uma haste de arame243 visível externamente (paulistinha) 244
  62. 62. Injetor de partida (“primer” – escorva) Válvula de corte e/ou seletoraPequena bomba manual (ou elétrica)Injeta um pouco de gasolina no tubo de admissão 245 246 Filtro de combustível e prevenção contra água CombustíveisLeitura página 74 Destilação do petróleo (hidrocarbonetos) Aumento da temperatura com posterior resfriamento Mais voláteis: éter; gasolina (aviação); gasolina (automotiva) Menos voláteis: querosene; óleo diesel; óleos lubrificantes 247 248
  63. 63. Gasolina para motores a pistão Propriedades da Gasolina 1- Poder calorífico: quantidade de calor liberada pela queima de um quantidade de combustível (1Kg ou 1 libra). - gasolina tem alto poder calorífico – libera muita energiaQuerosene para motores a reação 2- Volatilidade (pouca temperatura e já se transforma em gás): Auxilia na explosões do motor (torna possível a partida em baixas temperaturas)Combustíveis minerais: derivados do petróleoCombustíveis vegetal: álcool (renovável) 249 250Propriedades da Gasolina Queima da Gasolina num motor a pistão3- Poder antidetonante: capacidade da gasolina resistir a 1- Combustão normal – a queima começa com a faísca da vela edetonação se propaga dentro do cilindro com rapidez, porém progressivamente. 251 252
  64. 64. Queima da Gasolina num motor a pistão Queima da Gasolina num motor a pistão2- Pré-ignição – queima rápida e progressiva, porém ocorre 3- Detonação (batida de pinos) – combustão praticamenteprematuramente, devido a existência de um ponto quente instantânea (explosiva) Explode por compressão – ruim para o motor Mau rendimento mecânico• Vela superaquecida• Pequena quantidade de carvão (chumbo) incandescente nacâmara de combustão ou na cabeça do pistão Energia liberada instantaneamente, causando 253 superaquecimento ao invés de potencia. 254 Queima da Gasolina num motor a pistão 3- Detonação (batida de pinos) Causas: 1- Combustível com baixo poder antidetonante 2- mistura muito pobre 3- cilindro muito quente = pré-ignição 4- compressão muito alta Consequências para o motor 1- fraturas e outros danos nos anéis de segmento, pistões e válvulas; 2- perda de potencia e superaquecimento; 255 3- queima do oleo lubrificante e inutilização do motor (funde) 256
  65. 65. Índice de octano (IO) (índice octânico ou octanagem) ETAPAS do processo de teste da gasolinaNúmero atribuído ao poder de não detonação da gasolina 1- Motor CFR e colocado para funcionar com a gasolina a ser(antidetonante) testada. A taxa de compressão á aumentada até o motor iniciar a detonação (bater pinos) VCMotor CFR (Cooperative Fuel Research) Ccode compressão variável 2- Fixado a melhor taxa de compressão o motor CFR é alimentado com isoctano e heptano Em diversas proporções até também iniciar a detonação (bater pinos) - A porcentagem de octano presente na mistura é o índice de 257 258 octano da gasolina testada.Justificativa do método CFR Para melhorar o índice de octanoIsoctano (hidrocarboneto muito resistente à detonação) Aditivo chumbo tetraetila (tetraetil chumbo) adicionado na gasolinaHeptano (hidrocarboneto facilmente detonável) – torna o Índices superiores a 100funcionamento do motor impossível. Índice 100 de octano e 0 de heptano Efeito da mistura no poder antidetonante Mistura pobre é menos antidetonante que a mistura rica Se misturar os dois hidrocarbonetos Índice duplo – 100/130 80% de octano (iso) e o resto de heptano – mistura índice igual a 80 100 para mistura pobre 130 para mistura rica 259 260
  66. 66. Classificação da gasolina de aviação Uso de gasolina de octanagem incorretaDois tipos principais de acordo com sua octanagem 1- IO baixo: nunca deve ser usada devido a detonação e superaquecimentoAmbas de coloração azul 2- IO alto: pode ser usada pode tempo limitado (emergência) Uso prolongado gera acumulo de chumbo nas velas e corrosão das partes metálicas Para quando você buscar um Cirrus nos EUA. 261 262 Sistema de lubrificação / resfriamento Princípio da lubrificação – duas superfícies metálicas em Pontifícia Universidade Católica de Goiás contado apresentam atrito. Mesmo que polidas sempre haverá atrito devido a impossibilidade de se eliminar as asperezas microscópicas das partes envolvidas. Conhecimentos Técnicos I Prof. Gustavo Montoro 263 264
  67. 67. Sistema de lubrificação / resfriamento Funções do Óleo Lubrificante O uso de 1- Lubrificação óleo lubrificantes entre as 2- Função secundária de resfriamento do motor superfícies forma uma película de A falta de lubrificação coloca as peças em atrito gerando óleo que mantém desgaste e muito calor. as peças O calor pode também queimar o óleo, transformando-o em separadas. uma borra pegajosa impedindo o bom funcionamento das peças Elimina o desgaste 265 266Propriedades do óleo lubrificante Determinação da ViscosidadeViscosidade, ponto de congelamento e ponto de fulgor Instrumento chamado Viscosímetro 1- Viscosímetro Saybolt1- Viscosidade: resistência ao escoamento• se possível, viscosidade constante• Temperatura do óleo deve ser mantida dentro dedeterminados limites Tempo para que 60cm3 do óleo leva para escoar por um orifício e temperatura padrãoMuito quente – diminui a viscosidade – não forma película entre as peças Ex: se o óleo levar 120s para escoar pelo V Saybolt a uma temp. de 210 (98° C) grausMuito frio – aumenta a viscosidade – torna difícil o movimento das peças 267 Fahrenheit – óleo 120SSU210 268
  68. 68. Classificação SAE Classificação dos óleos para aviação “Society of Automotive Engineers” Classificação comercial própriaMétodo muito utilizado – 7 grupos de óleos 65SAE10 menos viscoso 80SAE20 100SAE30SAE40 120SAE50 140SAE60 Números que correspondem ao dobro dos valores daSAE70 mais viscoso classificação SAE (exceto o 65) 269 270 Ponto de Congelamento Temperatura que o óleo deixa de escoar Bom óleo tem baixo ponto de congelamento 271 272
  69. 69. Ponto de fulgor FLUIDEZÉ a temperatura que o óleo inflama-se momentaneamente Facilidade do óleo fluirBom óleo tem alto ponto de fulgor Aspecto correlacionado com a viscosidade Bom óleo tem elevada fluidez (circula facilmente pelo motor) 273 274ESTABILIDADE Neutralidade Indica ausência de acidez no óleoNão sofrer alterações químicas e físicas durante o uso Ácidos atacam quimicamente as peças do motor - corrosãoUm bom óleo deve ser estávelExiste tolerâncias (padrão ASTM)AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS 275 276
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