Principais componentes de Motores alternativos aeronáuticos?

PROJETO E CONSTRUÇÃO

Os principais componentes básicos de um motor alternativo (motor a pistão) aeronáuticos são: cárter, cilindros, pistões, bielas, válvulas, mecanismo de comando das válvulas e virabrequim. Na cabeça de cada cilindro estão as válvulas e as velas.

Uma das válvulas dá passagem para o sistema de admissão, a outra dá passagem para o sistema de escape.

Dentro cada cilindro há um pistão móvel ligado a um virabrequim por uma biela.

Partes

SEÇÕES DO CÁRTER

A base de um motor é o seu cárter. Ele contém os rolamentos nos quais o eixo de manivelas se apoia.

Além de auto sustentar-se o cárter deve prover um recipiente para o óleo de lubrificação, e tem que apoiar diversos mecanismos externos e internos do motor.

CILINDRO

É a parte do motor onde a carga combustível é admitida e queimada. Ele é feito de material resistente, leve e bom condutor de calor. O cilindro é constituído de duas partes o corpo e a cabeça.

CORPO DO CILINDRO

É geralmente feito de aço e possui externamente alhetas de resfriamento que aumentam a área de contato com o ar, a fim de eliminar o calor.

A parte interna é endurecida para reduzir o desgaste provocado pelo movimento do pistão.

Nos cilindros de liga de metal leve, o lado interno é formado por uma camisa resistente ao desgaste.

CABEÇA DO CILINDRO

Geralmente é feita da liga de alumínio, e nela são instaladas as válvulas e as velas de ignição.

As válvulas são instaladas dentro de guias de válvulas e suas cabeças assentam sobre anéis de metal resistente denominados sedes de válvulas.

Externamente a cabeça do cilindro possui alhetas de resfriamento. Em alguns motores não existem alhetas onde está a válvula de admissão, por que esta é resfriada pela própria carga combustível.

CÂMARA DE COMBUSTÃO 

É o espaço no interior do cilindro onde a mistura é queimada. Nos motores aeronáuticos, a câmara de combustão hemisférica (ou semi-esférica) é a mais utilizada.

PISTÃO ou ÊMBOLO

É uma peça de forma cilíndrica que desliza no interior do cilindro, servindo para aspirar a carga combustível, comprimi-la, expulsa os gases queimados e transmitir a força expansiva da combustão à biela.

Geralmente é feito de liga de alumínio, por que é leve e boa condutora de calor.

ANÉIS DE SEGMENTO

Existe uma pequena folga entre o pistão e o cilindro, para permitir o livre movimento e compensar a dilatação com o calor. Essa folga é vedada com anéis ou molas de segmentos instalados na sais do pistão.

Há dois tipos de anéis:

1. Anéis de Compressão

Vedam a folga entre o pistão e o cilindro. Eles são instalados nas canaletas superiores do pistão.

2. Anéis de Lubrificação (ou Anéis Raspadores de Óleo)

Eliminam o excesso de óleo das paredes do cilindro, deixando apenas uma fina película suficiente para a lubrificação.

Esses anéis são instalados nas canaletas inferiores do pistão, as quais possuem pequenos furos para passagem do óleo raspado (ver detalha e na figura).

Sem esses anéis, o excesso de óleo permaneceria no cilindro e seria queimado durante a combustão, deixando um resíduo que prejudicaria a lubrificação.

Para evitar o desgaste dos cilindros, os anéis de segmentos são feitos de material menos duro, para se desgastarem antes e serem substituídos numa revisão geral.

BIELA

A biela é uma peça de aço resistente que conecta o pistão ao eixo de manivelas, transmitindo a este a força expansiva dos gases. Ela é constituída de várias partes e seu corpo tem a seção em forma de I ou H, para máxima resistência e mínima massa.

EIXOS DE MANIVELAS

O eixo de manivelas é a espinha dorsal dos motores alternativos. Ele está sujeito à maioria das forças desenvolvidas pelo motor.

Seu objetivo principal, é transformar o movimento alternativo do pistão e da biela em movimento rotativo, para acionamento da hélice.

MANCAIS

São peças que apoiam e permitem o movimento das partes móveis com o mínimo de atrito.

O eixo de manivelas, por exemplo, apoia-se no cárter através de mancais denominados bronzinas ou casquilhos.

MATERIAL DE APOIO

Manual FAA Chapter 01 Aircraft Engines (Original)

Glossário – Motores Alternativos Aeronáuticos

Use os links abaixo para navegar entre os termos.

Anéis de Compressão • Anéis de Lubrificação (Raspadores de Óleo) • Biela • Cabeça do Cilindro • Câmara de Combustão • Cárter • Cilindro (Corpo do Cilindro) • Condutividade Térmica • Eixo de Manivelas (Virabrequim) • Hélice • Mancais (Bronzinas/Casquilhos) • Pistão (Êmbolo) • Resfriamento por Aletas • Válvulas (Admissão e Escape) • Velas de Ignição

Anéis de Compressão

São anéis instalados nas canaletas superiores do pistão. Sua função é vedar a folga entre o pistão e a parede interna do cilindro, mantendo a compressão dos gases durante a combustão e evitando a fuga de pressão para o cárter.

Anéis de Lubrificação (Raspadores de Óleo)

Localizados nas canaletas inferiores do pistão, removem o excesso de óleo da parede do cilindro e deixam apenas uma película fina para lubrificação adequada. As canaletas possuem pequenos furos para o retorno do óleo ao cárter.

Biela

Peça de aço de alta resistência que conecta o pistão ao eixo de manivelas. Transmite a força da expansão dos gases ao virabrequim, convertendo o movimento linear do pistão em rotação no eixo.

Cabeça do Cilindro

Parte superior do cilindro, geralmente em liga de alumínio. Abriga as válvulas e as velas de ignição, assentadas em guias e sedes próprias. Possui aletas externas de resfriamento; a região da válvula de admissão pode ter menos aletas por receber ar/combustível mais frio.

Câmara de Combustão

Espaço interno no topo do cilindro onde a mistura ar-combustível é queimada. A forma hemisférica (ou semi-esférica) é comum em motores aeronáuticos pela boa eficiência de combustão e resistência mecânica.

Cárter

Estrutura de base do motor. Suporta os mancais do eixo de manivelas, serve de carcaça para fixação de componentes internos e externos e funciona como reservatório e canalização para o óleo de lubrificação.

Cilindro (Corpo do Cilindro)

Câmara onde a carga ar-combustível é admitida, comprimida e queimada. O corpo do cilindro, normalmente em aço, tem aletas externas para aumentar a área de troca térmica e, internamente, superfície endurecida ou camisa para reduzir desgaste.

Condutividade Térmica

Capacidade de um material conduzir calor. No motor, peças como pistões (geralmente em alumínio) usam alta condutividade para dissipar calor rapidamente; já o cilindro precisa equilibrar resistência mecânica e transferência térmica.

Eixo de Manivelas (Virabrequim)

“Espinha dorsal” do motor alternativo. Recebe da biela a força do pistão e a transforma em movimento rotativo para acionar a hélice. Trabalha apoiado em mancais dentro do cárter.

Hélice

Conjunto acoplado ao eixo de manivelas que converte a potência do motor em tração (empuxo) ao acelerar massa de ar para trás, impulsionando a aeronave para frente.

Mancais (Bronzinas/Casquilhos)

Elementos de apoio e deslizamento que reduzem o atrito e mantêm o alinhamento de eixos móveis, como o virabrequim. Funcionam com filme de óleo entre as superfícies para evitar contato metálico direto.

Pistão (Êmbolo)

Peça cilíndrica que se move dentro do cilindro para admitir, comprimir e expulsar gases, além de transmitir força à biela durante a combustão. Em geral é de liga de alumínio por ser leve e bom condutor de calor.

Resfriamento por Aletas

Sistema de dissipação térmica em motores refrigerados a ar. As aletas aumentam a área de contato com o fluxo de ar, facilitando a troca de calor e mantendo temperaturas de operação adequadas.

Válvulas (Admissão e Escape)

Dispositivos que controlam a entrada da mistura ar-combustível (admissão) e a saída dos gases queimados (escape). São montadas na cabeça do cilindro, com guias e sedes específicas.

Velas de Ignição

Componentes que geram a centelha para inflamar a mistura dentro da câmara de combustão no momento adequado do ciclo de trabalho.

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FAQ – Perguntas Frequentes

P: Qual a função do cárter além de sustentar o virabrequim?

R: Ele abriga os mancais do eixo, serve de estrutura para fixação de componentes internos/externos e integra o sistema de lubrificação, recebendo e distribuindo o óleo.

P: Por que o corpo do cilindro tem aletas e o pistão não?

R: O cilindro usa aletas para aumentar a troca térmica com o ar externo. O pistão depende da alta condutividade do alumínio e da lubrificação para remover calor, sem aletas.

P: O que diferencia anéis de compressão dos anéis de lubrificação?

R: Os de compressão vedam os gases na parte superior do pistão; os de lubrificação raspam o excesso de óleo nas paredes do cilindro e deixam uma película fina para reduzir atrito.

P: Por que pistão costuma ser de alumínio e o cilindro de aço?

R: O alumínio é leve e dissipa calor rapidamente, ideal para o pistão móvel. O aço oferece maior resistência ao desgaste e à temperatura na parede do cilindro.

P: Qual a vantagem da câmara de combustão hemisférica?

R: Ela favorece mistura e queima mais uniformes, reduz perdas e melhora a resistência mecânica do conjunto na região da cabeça do cilindro.

P: O que são mancais e por que precisam de filme de óleo?

R: Mancais são apoios de deslizamento do eixo; o filme de óleo evita contato metal-metal, reduz atrito e desgaste e ajuda a dissipar calor.

P: Como biela e virabrequim transformam movimento?

R: A combustão empurra o pistão (movimento linear), a biela transmite a força ao virabrequim, que a converte em rotação contínua para girar a hélice.

P: O que acontece se faltar anéis raspadores de óleo?

R: O excesso de óleo ficaria no cilindro e seria queimado, gerando resíduos, aumento de consumo de óleo, fumaça e falhas de lubrificação.

P: Por que a região da válvula de admissão pode ter menos aletas?

R: Porque a mistura ar-combustível ao entrar é mais fria e ajuda a resfriar essa área, exigindo menos aletas que outras regiões.

P: Velas de ignição ficam “quentes” ou “frias”? Isso importa?

R: Existem graus térmicos diferentes. A especificação correta garante que a vela opere na temperatura ideal para evitar carbonização ou superaquecimento, mantendo a ignição confiável.