Mecânica

Motores de avião com inovações radicais

Projetos radicais de motores de aviões
Rotor aberto com um ciclo de disco oscilante.[Imagem: Ultimate Project]

Motores para os aviões do futuro

A visão de futuro da União Europeia para a aviação da União Europeia centra-se em reduzir o consumo de energia das aeronaves e as emissões de CO2 por passageiro-quilômetro em 75% até o ano 2050.

No entanto, esse objetivo não seria viável se o setor de aviação contasse apenas com as melhorias incrementais das tecnologias de ponta apresentadas a cada lançamento de aeronave pela indústria.

Parte da redução precisa ser alcançada por meio de novas tecnologias radicais. Este é o objetivo do projeto Ultimate, financiado pela própria União Europeia.

"Para atingir a meta de redução de 75%, estima-se que os últimos 18% terão que vir da tecnologia revolucionária desenvolvida no Ultimate," disse Tomas Grönstedt, professor da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, e coordenador do projeto.

Projetos radicais de motores de aviões
Conceito de motor de ciclo composto. [Imagem: Ultimate Project]

A equipe, que congrega várias outras universidades, procurou lidar com as três principais fontes de perda de energia nos motores de aeronaves atuais: a irreversibilidade do combustor, o calor de exaustão do núcleo e a energia cinética da exaustão. Juntos, eles são responsáveis por mais de 80% das perdas totais de energia dos atuais motores de avião.

O cruzamento das soluções apresentadas resultou em oito novos conceitos de motor aeronáutico.

Projetos radicais de motores de aviões
Conceito do motor com combustão por detonação pulsada. [Imagem: Ultimate Project]

Dois projetos giram em torno do conceito de núcleos pré-resfriados e combustão por detonação pulsada. O pré-resfriamento do fluxo do núcleo antes da combustão por detonação melhora a eficiência volumétrica, permite maiores taxas de pressão de combustão, reduz o risco de pré-ignição e reduz os requisitos de resfriamento do motor. Os parceiros do projeto propuseram um projeto para voos dentro da Europa e uma variação, usando turbofans com engrenagens, para voos de longa distância.

Três conceitos se concentraram em versões de motores mais avançados. O primeiro, um rotor aberto com um ciclo de disco oscilante, combate as ineficiências dos componentes do esquema de rotor aberto introduzindo ciclos de topo.

Projetos radicais de motores de aviões
Conceito de entrada adaptável ultrafina. [Imagem: Ultimate Project]

Os outros dois conceitos incluem um turbocompressor com ciclo de fundo de circuito fechado e um turbocompressor que combina um ciclo de fundo de ar de circuito aberto com um ciclo de disco oscilante, intercooler e combustão secundária.

O conceito de entrada adaptável ultrafina proposto pelo projeto, por sua vez, oferece uma solução potencial para melhorar a operação dos motores turbocomprimidos de ultra alto teor de bypass, equipados com naceles finas e curtas.

Projetos radicais de motores de aviões
Conceito de recuperador de fluido secundário. [Imagem: Ultimate Project]

Outra novidade é um conceito de recuperador de fluido secundário, no qual dois trocadores de calor foram instalados dentro do núcleo do motor. Finalmente, o motor de ciclo composto combina turbinas a gás convencionais com soluções de motores a pistão.

"Estamos agora no caminho para amadurecer essas tecnologias para nível de tecnologia pronta [para adoção]," disse Grönstedt.





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