Aeronaves Movidas a Propulsão Híbrida-Elétrica e seus Efeitos para a Aviação

Aeronaves Movidas a Propulsão Híbrida-Elétrica e seus Efeitos para a Aviação

Isaac Castelo Costa

Julho de 2018

Resumo

Por mais que nas últimas décadas o ser humano tenha alcançado um maior entendimento para desenvolver e aplicar em novas tecnologias da área aeronáutica, ainda existem certos temas pouco abordados, como é o caso da propulsão elétrica.

Este artigo tem como objetivo apresentar a evolução na aviação, ao decorrer das épocas, para que assim seja feito uma análise sobre a necessidade de desenvolver novos meios que se tornem mais sustentáveis e que não haja perdas no desempenho na aeronave quando comparada a uma aeronave movida a propulsão por combustão.

Pavras-chave: Aviação. Propulsão elétrica e híbrida. Motores a reação. Motores elétricos.

Abstract

Although in the last decades the human being has reached a greater understanding to develop and apply in new technologies of the aeronautical area, there are still some little subjects approached, as is the case of the electric propulsion. This article aims to present the evolution in aviation over the epoch so that an analysis is made of the need to develop new means that become more sustainable and that there is no loss of performance in the aircraft when compared to a moved aircraft combustion propulsion.

Pavras-chave: Aviation. Electric and hybrid propulsion. Reaction motors. Electric motors.

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1 Introdução

• História da aviação

Durante milênios o homem sempre teve o sonho de voar e alcançar os céus. Data-se que desde o Egito Antigo já haviam referências sobre a aviação tanto em forma de desenhos e gravuras nas paredes, mas também na forma de objetos entalhados. Mas não só os antigos Egípcios desenvolviam esses conhecimentos, mas também os antigos povos da América do Sul também apresentaram admiração pelo voo.

Com o passar das épocas antigos pioneiros da China e da Europa renascen- tista desenvolveram incríveis máquinas voadoras e que vieram a ajudar bastante o desenvolvimento das aeronaves que conhecemos hoje em dia.

Os projetos de aeronaves que apresentariam os mesmos aspectos das aero- naves que conhecemos no século XIX, só viriam aparecer no final do século XIX para o início do século XX, com os inventos dos irmão Wright e de Santos Dumont.

Desde então, a indústria da aviação, engenheiro e técnicos especializados de- senvolvem e constroem máquinas capazes de viajar acima da velocidade do som,oferecendo segurança para quem está dentro dessas aeronaves, e pondo em prática o que qualquer inventor da geração passada jamais pudesse imaginar.

Na época atual, as indústrias de aeronaves propõem-se a desenvolver aviões que sejam movidos totalmente à energia elétrica ou que sejam híbridos, movidos à combustíveis fósseis e energia elétrica, e tornando-os menos prejudiciais ao meio ambiente, seja em relação às emissões de gases poluentes, ou ruídos gerados pelas turbinas, mas que também um desempenho aproximado quando comparado com uma aeronave movida somente por combustível fóssil.

• Dinâmica do voo

Antes de ser explicado como funcionam os motores a reação, quais os porquês para que aos poucos seja feito a troca dos motores a combustão para motores movidos a energia elétrica, é interessante que seja feita uma explicação de como uma aeronave consegue voar.

Para que o avião condig voar, é fundamental que haja algum tipo de força que vença ou anule o seu peso, ou seja, que sustente o aeronave acima do chão. Da mesma forma, a aeronave precisa realizar uma força contrária, com o objetivo de vencer o arrasto gerado com o avanço da aeronave.

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Com o objetivo de vencer esse arrasto gerado, utiliza-se hélices, turbinas ou foguetes que impulsionam a aeronave para frente.

Com o intuito de gerar sustentação, a maioria das asas dos aviões apresentam no extradorso um formato mais curvo e no intradorso um formato mais reto. Para que haja uma diferença de pressão na passagem do ar: o ar quando passa por cima da asa, atravessa a região com maior velocidade gerando uma menor pressão, e ao mesmo tempo que passa por debaixo da asa, percorre esse caminho com uma menor velocidade e gera uma maior pressão. Com isso, a força do peso fica menor que a força do empuxo.

2 Desenvolvimento

• Importância do grupo motopropulsor

Antes de estudar como será a aplicação da propulsão elétrica e híbrida na aviação, é fundamental entender o funcionamento de motores a reação, para que assim seja possível estabelecer um comparativo aos motores que são mais utilizados na aviação , abordando, com a devida atenção, os benefícios trazidos pelo primeiro, em detrimento do segundo.

A necessidade de estudar os motores a reação dá-se pelo fato de que as aeronaves movidas por propulsão elétrica ou híbrida, apresentam as mesmas carac- terísticas em desenvolvimento mecânico e aerodinâmico das aeronaves movidas por motores a reação. Segundo Jorge M. Homa (2007, p.26) :“Estes aviões usam motores que impulsionam o ar diretamente. Contrariamente à hélice, o motor a reação impulsiona massas relativamente pequenas de ar a grandes velocidades.O principais tipos são: Motores Turbojato e Motores Turbofan”

Como se sabe, o motor mais utilizado na aviação comercial é o do tipo turbofan. No geral, dependendo do modelo, pode apresentar 3, 4 ou 5 módulos, mas nos modelos convencionais são sempre 3 módulos.

O módulo 1 é a primeira parte do motor, composto pela fan e pelo compressor de baixa pressão. A fan blade é responsável por deslocar uma grande