10 de mai de 2012

Como funciona todo o motor de um avião? Veja com detalhes


Monomotores, bimotores, trimotores, quadrimotores e turbo-hélices são aviões fazem uso de um motor que faz girar uma hélice, criando o empuxo necessário para a movimentação da aeronave para frente. Em particular os turbo-hélices são motores à reação (jato) que impulsionam uma hélice
Entenda com detalhes o funcionamento de um motor a pistão, geralmente usado em aeronaves com hélice:



O pistão ou êmbolo de um motor é uma peça cilíndrica normalmente feita de alumínio ou liga de alumínio, que se move longitudinalmente no interior do cilindro dos motores de explosão.

                                                          Êmbolo de motor a pistão

Durante a sua deslocação no interior do cilindro o pistão deveria aderir totalmente a este de forma a que não houvesse fugas de gases que diminuissem a força da compressão ou da explosão da mistura. Face ao forte atrito que tal provocaria a solução encontrada foi deixar uma pequena folga entre o pistão e o cilindro, tendo aquele um menor diâmetro e colocando uns anéis, também chamados segmentos ou aros do êmbolo, em volta do pistão assegurando o isolamento necessário. Esta folga garante ainda espaço para que o pistão se possa dilatar com o aquecimento do motor sem aderir ao cilindro envolvente ficando impedido de se movimentar.
Os segmentos encontram-se alojados em sulcos efectuados na superfície exterior e são fabricados num material menos duro que o material que constitui o bloco do motor de forma a que sejam aqueles e não este a desgatarem-se com o uso.
Os dois ou três anéis situados mais perto da cabeça do pistão são chamados segmentos de compressão e têm por finalidade assegurar que não haja fuga da mistura gasosa na altura em que o pistão efectua o seu movimento compressor. O anel que se encontra mais perto da câmara de combustão é chamado anel de fogo pois é o que contém a explosão que se dá no cilindro vedando a passagem dos gases. Os anéis de fogo são revestidos a crómio o que lhes aumenta a resistência às condições extremas de funcionamento a que são sujeitos, permitindo simultaneamente uma melhor lubrificação, pois retêm o óleo na sua superfície diminuindo assim o atrito. O uso deste revestimento permitiu duplicar a durabilidade dos segmentos e reduzir em mais de 50% o desgaste dos cilindros.
Na posição mais afastada da cabeça do pistão situa-se o chamado segmento ou anel raspador ou anel do óleo que possui um conjunto de orifícios em contacto com o interior do pistão e cujo objectivo é, quando da sua descida durante a fase de explosão no ciclo de quatro tempos retirar o óleo lubrificante que cobre a superfície do cilindro de forma a que este não se misture com o ar que entrará na fase seguinte. Através das aberturas que comunicam com o interior do pistão este óleo vai lubrificar o próprio pé da biela caindo no cárter para ser reaproveitado posteriormente.
  
                                               MOTOR PISTÃO EM AÇÃO


Materiais

Os pistões mais antigos eram construídos em ferro fundido tendo sido mais tarde melhoradas as suas características estanhando ou niquelando as superfícies em contacto com os cilindros.

O uso do alumínio na fabricação dos pistões

Num motor rodando a 3.000 rotações por minuto, o pistão realiza um movimento completo ao longo do cilindro a cada centésimo de segundo. Este elevado ritmo, e a temperatura de cerca de 300 °C atingida pela cabeça do pistão, levaram à introdução do alumínio e ligas de alumínio, mais leves e com uma maior capacidade de dissipação do calor.
O uso do alumínio veio todavia trazer uma dificuldade: sendo o coeficiente de dilatação deste bastante superior ao do ferro fundido Coeficientes de dilatação linear, a folga do pistão teria que ser excessivamente grande enquanto o motor ainda estivesse a baixa temperatura. Nestas circunstâncias ouvir-se-ia o "bater" do pistão contra as paredes do cilindro.

A ovalização dos cilindros

O movimento de vai-vem do pistão é controlado pela biela que por sua vez está articulada com a cambota. Este movimento provoca uma força perpendicular ao comprimento da cambota que exerce esforços laterais sobre os cilindros e tende a provocar, com o funcionamento do motor, alguma ovalização dos respectivos orifícios.

As soluções encontradas

Entre as soluções encontradas para estes problemas contam-se:
  • Fabricar a saia do pistão mais larga que a cabeça, mas com umas ranhuras de forma a que a dilatação se estenda para essas ranhuras sem provocar o "agarrar" ao cilindro;
  • Colocar no interior da saia uma armadura em metal invar que, tendo um baixíssimo coeficiente de dilação térmica, impede a saia de se dilatar;
  • Envolver a zona da saia por segmentos em invar impedindo a dilatação desta.
  • Fabricar a cabeça do pistão em alumínio e a saia em aço.
  • Fabricar os pistões ligeiramente ovalizados, com o eixo maior no sentido da oscilação, de forma a que após aquecimento fiquem devidamente ajustados ao cilindro.

O desgaste dos segmentos

Com o uso os segmentos vão-se desgastando. Quando isso ocorre os anéis gastos começam a puxar o óleo para dentro do cilindro onde se queima juntamente com o combustível provocando carbonização e um fumo negro característico no escape.
O consumo de combustível aumenta pois a taxa de compressão fica também diminuida, deixando passar mistura não queimada para dentro do carter e o óleo lubrificante do motor faz o sentido inverso.




Em caso da aeronave ficar parada por muito tempo acontece a corrosão devido ao óleo, por isso fique sempre de olho!

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