Como são construídos os motores de avião?

O motor de pistão a gasolina foi a única opção disponível nas primeiras décadas da aviação e ainda hoje propulsiona a grande maioria dos aviões ligeiros de instrução e de lazer. Os mais comuns são motores boxer de quatro ou seis cilindros arrefecidos a ar, com ignição dupla por motivos de segurança e potências entre 75 e 300 kW (100 a 400 CV). Acionam uma hélice de passo fixo ou variável e queimam gasolina de aviação com chumbo, embora continue a mudança para combustíveis sem chumbo e motores diesel a querosene. São simples e relativamente económicos, mas perdem potência com a altitude, e as suas peças móveis limitam a fiabilidade em comparação com as turbinas.

Todas as turbinas de aviação partilham um núcleo: um compressor aspira e comprime o ar, uma câmara de combustão mistura-o com querosene e queima-o a pressão constante, e uma turbina extrai energia dos gases quentes para acionar o compressor. O que difere é o aproveitamento da energia restante. No turbojato puro, todo o gás sai a alta velocidade por uma tubeira: é eficiente a velocidades muito elevadas e ruidoso, e hoje praticamente limitado a aplicações militares antigas e missis. No turbofan, a turbina aciona também uma grande ventoinha frontal que impulsiona uma massa de ar muito maior ao redor do núcleo; nos motores modernos, a maior parte do impulso provém da ventoinha, com relações de derivação de 9:1 a 12:1. É o motor de qualquer avião comercial atual pelo seu consumo moderado e ruído limitado. No turbo-hélice, a turbina aciona uma hélice através de uma caixa de redução: é a solução mais eficiente abaixo de cerca de 650 km/h e propulsiona aviões regionais e de carga. O turbo-eixo é a variante que entrega potência através de um eixo, para helicópteros.

Um turbofan atual mede até 3,4 m de diâmetro da ventoinha, como o GE9X do Boeing 777X, e gera mais de 450 kN de impulso. As suas pás de turbina trabalham em gases mais quentes do que o ponto de fusão da sua liga, graças a canais de arrefecimento internos e revestimentos cerâmicos. Os materiais compósitos na ventoinha, o fabrico aditivo e as caixas de engrenagens entre a ventoinha e a turbina, como no Pratt & Whitney PW1000G, reduziram o consumo de combustível por lugar em cerca de 15 por cento em relação à geração anterior. No outro extremo estão os motores elétricos, ainda limitados a aviões pequenos e demonstradores pela densidade energética das baterias, e os projetos híbridos que combinam uma turbina com um gerador.