Motores de avião com inovações radicais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/09/2018

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.

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.

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.

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.

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.