Quantos cavalos de potência tem um motor a jato comercial?

É impossível estimar com precisão o empuxo do motor em cavalos.

O motor de um Airbus A220 (Foto: Karolis Kavolelis/Shutterstock)

Os motores a jato são máquinas poderosas projetadas para gerar energia suficiente para levantar centenas de milhares de libras de uma aeronave do solo e mantê-la no ar. Dependendo do tipo de motor, a potência gerada pelos motores pode ser medida em cavalos de potência (geralmente para motores a pistão ou alternativos) ou em libras-força de empuxo para motores a jato.

Apesar dos diferentes parâmetros e medidas, pode-se perguntar sobre a quantidade de potência que um motor a jato comercial pode produzir. Em outras palavras, como um motor a jato se compara ao motor de um automóvel? Notavelmente, não é fácil comparar os dois porque estes sistemas têm resultados completamente diferentes. Este artigo explica os conceitos básicos da potência dos motores de automóveis e de jatos e como eles podem ser comparados de maneira flexível, conforme destacado pelo blog da KLM.

Função de um motor de pistão de automóvel

Capacidade do motor alternativo

• Cilindrada do motor ou volume varrido por todos os pistões de um motor em um único movimento.
• Geralmente medido em litros ou polegadas cúbicas para motores maiores e centímetros cúbicos para motores menores.
• Motores de maior capacidade são mais potentes e consomem mais combustível.
• O consumo de energia e combustível é afetado por fatores externos.

Uma imagem aproximada dos motores de hélice de um RAF C-130 Hercules
(Foto: Adrian Pingstone/Wikimedia Commons)

Potência do motor alternativo

• Potência específica.
• Geralmente medido em quilowatts por litro de cilindrada do motor (ou potência por polegada cúbica).
• É a aproximação da potência de pico de um motor.

Um motor a pistão funciona com base na transferência de energia do virabrequim para o sistema de transmissão. O pistão converte a energia da combustão em ação mecânica e a transfere para o virabrequim. O pistão se move para cima e para baixo no cilindro. O virabrequim está conectado ao sistema de transmissão que move as rodas e o automóvel.

Motor Gulfstream G800 (Foto: Gulfstream Aviation)

O mesmo princípio se aplica a aeronaves leves a pistão, onde o virabrequim aciona a hélice. A potência de um motor a pistão é expressa em watts (W) ou em cavalos de potência (hp). Um cavalo-vapor equivale a 746 watts.

Principais princípios de funcionamento de um motor a jato

• Existe uma relação direta entre o movimento de um corpo e a força aplicada a ele.
• Quando um corpo exerce uma força sobre um segundo corpo, o segundo corpo exerce simultaneamente uma força igual em magnitude e direção oposta sobre o primeiro corpo.
• Terceira lei do movimento de Newton: Toda ação tem uma reação de igual magnitude e direção oposta.

Função de um grande motor turbofan

Os motores turbofan funcionam com base nos princípios de compressão, combustão e expansão. O grande ventilador na frente do motor suga um grande fluxo de ar e o transfere para vários estágios dos compressores de baixa pressão (LP) e alta pressão (HP). Como resultado da compressão, a pressão e a temperatura do ar aumentam.

Quando o ar atinge a pressão e a temperatura ideais, ele é misturado ao combustível atomizado na câmara de combustão. A mistura ar-combustível homogeneizada é inflamada no combustor, gerando gases quentes. Os gases quentes se expandem e transferem a energia para vários estágios das turbinas antes de sair pela exaustão. A velocidade de saída do ar aumenta, gerando empuxo e impulsionando a aeronave para frente.

Um motor Airbus A350-900 (Foto: Airbus)

A força de impulso é expressa em libras de força (lbf), quilogramas (kg) ou Newtons (N). Um Newton equivale a 0,102 quilogramas ou 0,225 libras de força. Por esta relação, o impulso de decolagem de um motor GE90 que alimenta as aeronaves da família Boeing 777, equivalente a 115.000 lbf, será de 514.000 Newtons.

Comparando Newtons com cavalos de potência

A potência de um motor turbofan é baseada na força e na resistência. Enquanto isso, a potência de um motor a pistão é baseada na potência do eixo. Para fornecer uma conversão teórica, devemos converter vagamente o empuxo em potência do eixo. A potência do eixo em watts pode então ser comparada à potência de um virabrequim que aciona as rodas de um carro.

Considerando a velocidade, o peso e a força de resistência (arrasto) da aeronave, um número teórico de watts produzidos pelos motores pode ser estimado. Outro método é estimar a potência do ventilador (em watts) necessária para acionar o ventilador do motor.

Juntando tudo

Um carro de passageiros médio produz de 150 a 200 cavalos de potência, enquanto os dois motores de um Boeing 777 totalmente carregado em um voo de cruzeiro geram aproximadamente 46 megawatts de potência. Um megawatt equivale a 1.341 cavalos de potência mecânica. Portanto, os dois motores GE90 em nosso exemplo produzem aproximadamente 61.700 cavalos de potência.

De acordo com a GE Aeroespacial: "Lançado em 1990, o motor GE90 é o primeiro motor da GE Aerospace na classe de empuxo de 100.000 libras e se tornou o motor turbofan comercial mais avançado tecnologicamente em 25 anos."

O motor General Electric GE90 em uma aeronave Boeing 777 (Foto: Alec Wilson/Flickr)

Da mesma forma, quatro motores de um Airbus A380 totalmente carregado produzem aproximadamente 224 Megawatts de potência na decolagem, o que equivale a quase 300.000 cavalos de potência. Por essa estimativa, cada motor produz 75.000 cavalos de potência.

Com informações Simple Flying