Empuxo Bruto
Empuxo Bruto
O empuxo bruto de um motor a jato, como um turbojato ou turbofan, é definido como o empuxo gerado pelo motor quando a aeronave está parada, ou seja, sem velocidade de entrada de ar. Esse empuxo é produzido exclusivamente pela aceleração do ar que entra no motor e sai pela exaustão com maior velocidade.
A equação F=Ms×(V2−V1)/g é usada para calcular o empuxo em motores turbojato, onde:
F = Força (empuxo) em Newtons
Ms = Fluxo de massa em quilogramas por segundo
V2 = Velocidade do jato (escapamento)
V1 = Velocidade de entrada
g = Aceleração da gravidade (9,8 m/s²)
Para exemplificar:
Se tivermos um fluxo de massa de 100 kg/s com velocidade de entrada de 600 m/s e velocidade de saída de 800 m/s:
F = 100 × (800 – 600) / 9,8
F = 100 × 200 / 9,8
F = 2040 N
O empuxo pode ser aumentado de duas formas:
- Aumentando o fluxo da massa de ar através do motor
- Aumentando a velocidade do jato de ar
Importante notar que se a velocidade da aeronave aumentar, o empuxo diminuirá pois V1 aumentará. Porém, isso é compensado pelo fato de que em velocidades maiores, mais ar entra no motor, aumentando também a velocidade do jato.
Onde:
- FF = empuxo em Newtons,
- MsM_s = fluxo de massa de ar (kg/s),
- V1V_1 = velocidade do ar na entrada do motor,
- V2V_2 = velocidade do fluxo de exaustão,
- gg = aceleração da gravidade (9,8 m/s²).
Se a aeronave estiver parada (V1=0V_1 = 0), então o empuxo bruto depende apenas do fluxo de massa de ar e da velocidade dos gases de escape.
Turbojato e Turbofan
Os motores turbojato geram empuxo ao acelerar uma menor quantidade de ar a velocidades muito altas. Já os motores turbofan utilizam uma ventoinha (fan) que direciona uma grande quantidade de ar em velocidades menores, resultando em maior eficiência de combustível e menor ruído.
Em motores turbofan, o empuxo é distribuído entre o motor principal e a ventoinha. Por exemplo, em um motor de 18.000 libras de empuxo, cerca de 9.000 libras são geradas pela ventoinha e 9.000 libras pelo motor central. Um turbojato equivalente, sem ventoinha, desenvolveria aproximadamente 12.000 libras de empuxo.
Influência da Velocidade e Altitude
O empuxo bruto tende a diminuir à medida que a aeronave ganha velocidade, pois o aumento da velocidade de entrada de ar reduz a diferença entre V1V_1 e V2V_2. Além disso, com o aumento da altitude, a redução da densidade do ar também influencia a queda no empuxo total produzido.
Assim, o empuxo bruto é uma referência para medir o desempenho máximo de um motor a jato quando ele está em repouso, mas em operação real, o empuxo efetivo varia conforme a velocidade e altitude da aeronave.
