Otimização de um Motor Turbofan com Combustão Sequencial e Elevada Razão de Bypass

• Autor(a) principal: Tavares, Guilherme Santos de Carvalho
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/6362
• topic: Câmara de Combustão Interturbinas; Ciclo de Brayton; Combustão Sequencial; Elevada Razão de Bypass; Motor Turbofan; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias

Desde o primeiro voo numa aeronave feita pelo Homem, que tudo tem mudado no panorama da aviação civil e militar. Foram muitos os avanços nas disciplinas de aerodinâmica, estruturas, materiais, propulsão, sistemas, etc…, fruto da evolução técnica do Homem e do desejo de tornar a aviação mais fiável, rápida e segura e, sobretudo, com o intuito de tornar o mundo, pós 2ª Guerra Mundial, mais próximo. Esta dissertação foca-se nos avanços consideráveis que foram feitos nas áreas da propulsão, mais precisamente nos motores utilizados em aviação civil. Deste modo, é importante perceber que desde o primeiro voo pilotado, que a necessidade de transportar mais passageiros e cargas cada vez maiores levou a que se abandonassem os motores a pistão e se procurassem por motores de maior propulsão. Neste contexto, surgiram os motores turbofan baseados no ciclo de Brayton, utilizado em turbinas de gás, e que ao invés de produzirem propulsão através de uma hélice utilizam, pelo menos, uma turbina, uma câmara de combustão e um compressor para produzir tração. Os motores Turbofan permitiram à aviação dar um salto de gigante levando a um aumento exponencial da quantidade de passageiros/carga transportada, e sobretudo a um incremento das distâncias possíveis em cada voo. Isto devido principalmente às poupanças de combustível, a que se deveram as evoluções no conceito de razão de Bypass, que é a razão entre o caudal de ar que circula exteriormente à câmara de combustão e o caudal de ar que passa pela câmara de combustão, bem como o aumento das eficiências mecânicas dos componentes. Deste modo, nos últimos anos tem-se verificado um aumento da dimensão dos componentes do motor mais precisamente o fan ou compressor de baixas pressões. Este aumento é devido à necessidade de aumentar a razão de Bypass o que conduz a uma diminuição do consumo de combustível e do ruído. No entanto, este aumento conduz a uma necessidade de extrair mais energia das turbinas para atuar os compressores. Assim, surge o conceito de combustão-sequencial entre turbinas, que é a junção de uma segunda ou mais câmaras de combustão entre as diferentes fases de expansão nas turbinas, de modo a que se consiga extrair mais energia para a atuação dos diferentes compressores. Considerando isto, o objetivo deste estudo foca-se em aplicar este conceito de combustão sequencial a um motor que esteja atualmente a ser utilizado na aviação civil e ver até que ponto é viável melhorar a tração produzida e reduzir o consumo de combustível.