Aplicação de metodologia de projeto para desenvolvimento de motor para aeronaves experimentais
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Data
2023-09-19Primeiro membro da banca
Zabeu, Clayton Barcelos
Segundo membro da banca
Lacava, Pedro
Terceiro membro da banca
Lanzanova, Thompson Diórdinis Metzka
Quarto membro da banca
Roso, Vinícius Rückert
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Motores de combustão interna tem sido objeto de constantes mudanças e melhorias
para redução do consumo de combustível e nas emissões de gases poluentes. Para
a aviação experimental busca-se usar motores menores, de alta densidade de
potência e de alto rendimento. Neste contexto, o presente trabalho apresenta o
desenvolvimento tecnológico do projeto de um novo conceito de motor de dois
tempos, com sistema de lavagem tipo uniflow, válvulas com arranjo flathead, ignição
por centelha e combustível avgas para ser aplicado em aviação experimental. A
metodologia de projeto utilizada dividiu-se em três partes: i - Concepção do motor (do
conceito ao mocape digital incluindo simulações CFD 1D e 3D); ii - Projeto da
fabricação do protótipo; iii - Projeto dos experimentos (prova de conceito). O conceito
do motor desenvolvido apresenta configuração monocilíndrica, com lubrificação via
cárter, alimentação de combustível com injeção na porta, sobrealimentado por um
supercharger, portas de admissão com sistema uniflow clássico, arranjo de válvula de
exaustão paralela ao cilindro (sistema flathead). As especificações técnicas definem
o diâmetro do pistão com 70 mm, curso de 66,2 mm que determinam um volume
deslocado de 248 cc, com uma razão de compressão efetiva de 7,9:1, rotação máxima
de 3000 rpm, permitindo o acoplamento direto de uma hélice ao virabrequim. As
simulações 1D e 3D (CFD) apresentaram potência de 23 kW a 3000 rpm, torque de
77 N.m a 2700 rpm (rotação de cruzeiro) e eficiência próxima a 31%. Os resultados
dos testes experimentais de prova de conceito do protótipo apresentaram uma
potência de 10,5 kW e torque de 63 N.m, em rotação de 1600rpm, consumo de
combustível específico indicado de 465 g/kW.h, porém com uma baixa eficiência, de
aproximadamente 18%. Estes resultados permitem concluir que: o conceito
apresentado é tecnicamente viável; o excesso de lavagem do cilindro impossibilitou
elevar acima dos 1600 rpm a rotação do motor, culminando para a eficiência baixa,
entretanto, esta condição é contornável por meio de ajustes no comando de válvulas
e abertura (tempo e posição) das portas de admissão. Sendo assim, este estudo
apresenta avanços no campo de motores de combustão interna para utilização em
aviação experimental.
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