Estudaremos agora, com mais detalhes, cada um dos componentes de um motor aeronáutico.
Cilindro
É a parte do motor onde a carga combustível é admitida, comprimida e queimada. Ele é feito de material resistente, leve e bom condutor de calor. O cilindro é constituído de duas partes: o corpo e a cabeça.
Corpo – É geralmente feito de aço e possui externamente alhetas de refrigeração que aumentam a área de contado com o ar, a fim de eliminar o calor. A parte interna é endurecida para reduzir o desgaste provocado pelo movimento do pistão. Nos cilindros de liga de metal leve, o lado interno é formado por uma camisa resistente ao desgaste.
Cabeça – Geralmente é feita de liga de alumínio, e nela são instaladas as valvulas e as velas de ignição. As válvulas são instaladas dentro do guia de válvulas, e suas cabeças se assentam sobre anéis de metal resistentes denominados sedes de válvula.
Externamente, a cabeça do cilindro possui alhetas de resfriamento que funcionam da mesma forma das que estão no corpo. Em alguns motores não existem alhetas onde está a válvula de admissão, porque é resfriada pelo próprio combustível.
Câmara de combustão – É o espaço no interior do cilindro onde a mistura é queimada. Nos motores aeronáuticos, a câmara de combustão hemisférica (ou semi-esférica) é a mais utilizada.
Pistão
Também chamado de Êmbolo é uma peça de formato cilíndrico que desliza no interior do cilindro, servindo para aspirar a carga combustível, comprimi-la, expulsar os gases queimados e transmitir a força expansiva da combustão para a biela. Geralmente é feito de liga de alumínio, porque é leve e boa condutora de calor.
Anéis de segmento – Existe uma pequena folga entre o pistão e o cilindro, para permitir o livre movimento e compensar a dilatação com o calor. Essa folga é vedada com anéis ou molas de segmento instalados na saia do pistão. Existem dois tipos de anéis.
- Anéis de compressão ou de seguimento – São utilizados para vedar a folga entre o pistão e o cilindro. Eles são instalados nas canaletas superiores do pistão.
- Anéis de lubrificação – Também chamados de anéis raspadores de óleo servem para eliminar o excesso de óleo na parede do cilindro, deixando apenas uma fina película suficiente para a lubrificação. Esses anéis são instalados nas canaletas inferiores do pistão, as quais possuem pequenos furos para a passagem do óleo raspado. Sem esses anéis, o excesso de óleo permaneceria no cilindro e seria queimado durante a combustão, deixando um resíduo que prejudicaria a lubrificação. Para minimizar o desgaste do cilindro, os anéis são feitos de materiais menos duros, para desgastarem antes e serem substituídos numa revisão geral.
Biela
A biela é uma peça de aço resistente que conecta o pistão ao eixo de manivelas, transmitidos a este a força expansiva dos gases. Ela é constituída de várias partes e seu corpo tem a seção em forma de I ou H, para máxima resistência e mínima massa.
Eixo de manivelas
O eixo de manivelas, também chamado de virabrequim, é uma peça giratória que recebe a força do pistão, através da biela. Possui as seguintes partes:
Moente – é a parte onde se prende a biela, através dos Casquilhos.
Suporte – é o eixo sobre o qual é efetuada a rotação.
Braço – é a parte que liga o moente aos suportes.
Contrapeso – é a parte que contrabalança a massa do pistão e da biela, reduzindo as vibrações.
Mancais
São as peças que apoiam e permitem o movimento das partes móveis com o mínimo de atrito. O eixo de manivelas apoia-se no cárter através de mancais denominados bronzinas e casquilhos.
Válvulas
As válvulas têm a função de abrir e fechar a entrada da mistura combustível e a saída dos gases queimados no cilindro.
A válvula de admissão geralmente tem a cabeça em forma de tulipa, e a de escapamento a forma de cogumelo, por razões aerodinâmicas, pois facilita o fluxo dos gases. As faces das válvulas que se assentem nas sedes são cônicas para se ajustarem melhor, e são endurecidas para reduzir o desgaste. A válvula de admissão é resfriada pela própria carga combustível, mas a de escapamento está sujeita a forte aquecimento. Por isso ela é feita de material especial, ou então possui o interior oco, contendo certa quantidade de sódio. Está funde-se a pouco mais de 90°C e movimenta-se dentro da válvula, transferindo o calor da cabeça para a haste que é resfriada através do contato com a cabeça do cilindro.
O mecanismo que efetua a abertura e o fechamento das válvulas chama-se sistema de comando de válvulas. Sua parte mais importante é o eixo de ressaltos ou de comando de válvula. Esse eixo é acionado por engrenagens, girando na metade da rotação do eixo de manivela. Nos momentos apropriados, o ressalto faz o rolete subir. Essa ação faz a válvula se abrir, através da vareta e do balancim. O fechamento é feito por molas, no momento em que o ressalto permitir. Por segurança, os motores aeronáuticos possuem duas ou três molas em cada válvula, enroladas em sentidos contrários para não se embaraçarem.
Cárter
O cárter é a carcaça onde estão fixados o cilindro, o eixo de manivelas e os acessórios. O motor é fixado ao avião através do cárter, portanto, é através dele que o torque do motor e a tração da hélice se transmite a estrutura do avião. Outra função do cárter é proteger o motor contra a entrada de detritos e manter o eixo de manivelas alinhado.
Berço do motor
É a estrutura que serve para fixar o motor ao avião. Geralmente é feito de tubos de aço em diagonal, para suportar o torque e a tração. Os pontos de fixação ao cárter possuem coxins de borracha para absorver as vibrações do motor.
Motores multicilíndricos
Para se construir motores de grande potência, é melhor aumentar a quantidade de cilindros, e não o tamanho deles. O motivo para isso é que, com cilindros menores é efetuada mais rapidamente a admissão, a combustão e a exaustão dos gases. Esses motores funcionam com maior suavidade, porque os impulsos criados pela combustão e o movimento dos pistões são menores e distribuem-se com maior uniformidade durante os ciclos de funcionamento, melhorando o equilíbrio e a regularidade do conjugado motor.
Os cilindros do motor já foram dispostos de várias maneiras diferentes ao longo da história da aviação. Atualmente existem as formas.
- Cilindros horizontais opostos
- Cilindros radiais
- Cilindros em linha
Motores com cilindros horizontais opostos
Esta configuração é a mais usada atualmente. O motor possui uma área frontal relativamente pequena, é compacto, leve e barato. Os cilindros ficam na posição horizonta, permanecendo limpos, sem acumulo de óleo na câmara de combustão e nas velas. Podem ser fabricados com quatro ou seis cilindros.
Motores com cilindros em linha
Os cilindros são dispostos em fila tornando a área frontal muito pequena. Porem essa vantagem é apenas aparente, pois só pode ser aproveitada em aviões de fuselagem muito estreita, o que é raro. Além disso, o eixo de manivela torna-se muito longo, perdendo rigidez e propiciando o aparecimento de vibrações. Para um mesmo número de cilindros, o motor em linha é mais pesado que os horizontais opostos. Por isso esse tipo de motor é pouco usado na aviação.
Motor radial
Nessa configuração os cilindros são dispostos radialmente em torno do eixo de manivelas, em forma de estrela. Nesse motor, somente uma biela, a chamada biela mestra, prende-se ao moente do eixo e as demais, chamadas de bielas articuladas, prendem-se a cabeça da biela mestra. Apesar de possuir uma área frontal muito grande esta é a configuração que melhor acomoda um grande número de cilindros, sem prejuízo da leveza e da compacidade. Os motores radiais estão abandonados pois os motores turboélices os substituem com vantagem.
