O motor de combustão interna é uma máquina térmica que transforma a energia calorífica da queima do combustível em energia mecânica. Essa energia obtida é utilizada para fornecer a tração necessária ao voo.

Existem dois grupos principais de motores aeronáuticos: os motores a pistão e os a jato (incluindo entre estes os motores turboélice e os turbofan).  Neste post, porém, iremos nos deter aos motores a pistão.

Basicamente, em aviões monomotores de pequeno porte, o grupo moto-propulsor pode ser instalado na fuselagem em duas configurações distintas, ou o sistema será “tractor”, ou então “pusher”.

 Aeronave com sistema “pusher” 

Aeronave com sistema “tractor”

Cada uma das configurações tem suas vantagens e desvantagens operacionais. A configuração “tractor” é aquela em que a aeronave é construída com a hélice montada na parte frontal do motor, no nariz da aeronave, de forma que ela produz uma tração que puxa o avião pelo ar. Essa configuração é utilizada na grande maioria dos aviões convencionais em operação na atualidade.

Já a configuração “pusher” é aquela em que a aeronave possui a hélice montada na parte de trás do motor e atrás da estrutura da aeronave. Nessa situação, a hélice é montada de forma a criar um empuxo que empurra o avião por meio do ar. Geralmente, esse tipo de montagem é utilizada em aviões anfíbios.

Os motores a pistão foram convencionados a ser utilizados em diversos veículos, devido as suas ótimas características, como a flexibilidade para rodar em diversas velocidades, potência satisfatória para propulsão de diversos tipos de veículos, e tem seus custos reduzidos pela produção em massa.

O motor a pistão é composto por um pistão que se desloca dentro de um cilindro e é ligado a um eixo de manivelas ou virabrequim, por uma haste chamada biela. Na parte superior do cilindro, chamada de cabeça ou cabeçote, existe uma vela de ignição e duas válvulas que controlam as aberturas para a entrada e saída dos gases do motor.

O mecanismo que abre e fecha as válvulas chama-se sistema de comando de válvulas. Todo esse conjunto é colocado em uma carcaça chamada Carter, onde estão fixados os cilindros, o eixo manivela e os acessórios do motor.

Componentes do motor a pistão

O motor a pistão aproveita a energia da expansão dos gases gerados pela queima da mistura ar-combustível no seu interior para impulsionar um pistão. O movimento do pistão é transformado em movimento de rotação, por meio de uma biela, acoplada a um eixo de manivelas.

A combustão geradora de energia é resultado da queima da mistura de gases ou partículas finamente divididas com o ar numa percentagem bem determinada (“mistura combustível”), propagando-se a certa velocidade.

Nesse caso, a mistura tem de ocupar todo o espaço onde está contida e no momento da explosão, provoca uma elevação de temperatura e de pressão, simultaneamente, sobre todo o espaço confinante. Cada vez que ocorre a combustão, o pistão é impulsionado pela expansão dos gases. O funcionamento do motor é consequência da sucessão de impulsos sobre o pistão, chamados de ciclos termodinâmicos.

O fornecimento da mistura combustível para o motor está a cargo do sistema de alimentação que filtra e aquece o ar, aumenta a pressão do ar admitido nos casos de motor superalimentado e mistura o combustível com o ar, por carburação ou por injeção.

Os motores baseados no Ciclo de Otto, idealizado por Beaude Rochas e desenvolvido com sucesso em 1876, pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto, equipam a maioria das aeronaves de pequeno porte atualmente.

No funcionamento de motores de combustão interna com ignição por faísca, pode usar derivados de petróleo (gasolina ou diesel) ou derivados de vegetais (etanol) como combustível. Nesse tipo de motor, um ciclo é formado por duas ou quatro etapas, denominadas tempos, durante as quais ocorrem seis fases de funcionamento.

Portanto, podemos classificar os motores a pistão em dois grandes grupos: motores a quatro tempos e motores a dois tempos.

O motor a quatro tempos é utilizado na maioria dos pequenos aviões,por ser mais eficiente e com combustão menos poluente que o ciclo a dois tempos, mas requer consideravelmente mais partes móveis e maior habilidade do construtor, resultando em um motor maior e mais pesado que um motor de dois tempos com a mesma potência.

O motor a dois tempos é muito utilizado em ultraleves e autogiros, por ter uma construção mais simples, mais leve e mais potente que um motor de quatro tempos de mesmo peso. No entanto, é menos econômico, menos eficiente, aquece mais devido a maior frequência de combustão e sua lubrificação é imperfeita devido ao seu desenho de projeto. 

Fonte: Aeronaves e Motores: Conhecimentos Técnicos. HOMA, Jorge M. 2010. Ed. ASA