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Supermotores para superaviões

Para transportar mais de 600 passageiros num só vôo, as turbinas dos aviões modernos terão o dobro de potência e serão muito mais econômicas e silenciosas que as atuais.

O maior avião comercial do mundo, hoje, é o Jumbo, o Boeing 747. Pode carregar quase 500 passageiros. A partir do ano 2000, estarão pelos céus modelos de carreira capazes de transportar entre 600 e 800 pessoas. Um recorde que só será possível graças aos novos supermotores — a nova geração dos ares. Eles têm duas vezes mais potência que os atuais, além de duas vantagens extras: são mais econômicos e mais silenciosos.

Parece lógico pensar que os maiores e mais pesados necessitam de mais motores que os aparelhos pequenos. Em geral, esse raciocínio é correto: um Airbus A320 ou um Boeing 737, com cerca de 150 lugares, têm dois; um McDonnel-Douglas MD-11 para 350 passageiros usa três, e o maior avião civil, o Jumbo, leva um par em cada asa.

Mas a lógica às vezes pode ser outra. Os grandes Airbus A300 e A330 ou o novíssimo Boeing 777 podem levar mais de 300 passageiros e, no entanto, só necessitam de dois motores. E são especialmente potentes; atingem os 900 quilômetros por hora.

Hoje, os maiores modelos, enormes e mais modernos, têm um empuxo de 25 a 35 toneladas, suficiente para elevar vários caminhões cheios de carga. Prevê-se que o empuxo chegue às 50 toneladas em breve, o que equivaleria a várias dezenas de milhares de cavalos-força, ou a potência de toda uma frota de veículos.

Fazer um motor cada vez mais forte não é fácil, pois não basta simplesmente aumentar a potência. É preciso também reduzir o consumo de combustível, como exigem as companhias aéreas, e também diminuir o ruído e os gases de escape, por causa das pessoas que vivem perto dos aeroportos. Por isso foram desenvolvidos os supermotores. Para compreendê-los, é preciso fazer uma breve retrospectiva histórica.

O princípio do funcionamento de um propulsor a jato convencional é simples. Primeiro, um compressor aspira o ar pela parte dianteira e o condensa. O ar, já bastante aquecido, flui até a câmara de combustão, onde se mistura com querosene e queima a mais de 1200 graus. O resultado é um gás altamente energético que, por isso, tende a dilatar-se muito, avançando a grande velocidade pelos rotores da turbina, situados atrás da câmara de combustão. A turbina, então, gira — mantendo o compressor em movimento. O gás, com a energia que lhe resta, escapa num jato quente para trás — e é is-so que empurra o avião para a frente, pelo princípio de reação.

Até os anos 60, à medida que os aviões aumentavam de tamanho, os construtores fabricavam motores cada vez maiores. Assim ganhava-se potência, mas também cresciam o ruído e o consumo. O verdadeiro avanço tecnológico surgiu no final dos anos 60, quando o Jumbo-747 da Boeing quase triplicou o tamanho de seu antecessor, o 707. Era preciso um novo motor pa-ra impulsionar o gigante. Foi então que descobriram o turbofan — um truque brilhante, que envolve o ar quente que sai da turbina com um jato de ar frio. Sem isso, o Jumbo jamais teria saído da pista de decolagem para o céu.

Descartada a mera ampliação de escala, há duas possibilidades para incrementar a potência de um motor de avião: ou se acelera ainda mais a velocidade do gás expelido pela turbina, ou se aumenta a quantidade de gás, isto é, sua massa. Mas os pesquisadores sabiam que aumentar demasiadamente a velocidade de escape do ar, a partir de um certo limite, não seria mais eficiente. Restava, portanto, aumentar a quantidade de gás, o que foi feito com ajuda do fan — uma espécie de ventilador na parte dianteira que empurra o ar para trás. Parte desse ar não entra no compressor nem é aquecido, mas passa por fora e envolve o gás quente na saída da turbina.

Assim se matavam três coelhos com uma só cajadada. Primeiro, aumentava-se a potência. Depois, se reduzia o consumo, porque a maior parte do impulso era produzido pelo ar frio empurrado pelo fan. Em terceiro lugar, os superpotentes reatores eram muito mais silenciosos, já que o jato mais frio envolve o ruidoso jato quente do motor como um silenciador.

O desenvolvimento desses novos super-reatores custou vários bilhões de dólares, soma que só podiam gastar as três companhias mais importantes de motores de aviação: Pratt & Whitney e General Electric nos Estados Unidos, e Rolls-Royce na Grã-Bretanha. Ainda assim, com riscos.

A Pratt & Whitney teve de superar uma primeira fase de enormes problemas técnicos até que o seu turbofan funcionasse. A Rolls-Royce quase faliu. Só a General Electric agüentou o temporal. No começo dos anos 80, os grandes turbofans tinham-se tornado tão potentes e seu consumo era tão baixo que os aviões birreatores, originalmente desenhados para uma autonomia média de 6000 quilômetros (como os Airbus A300 e A310 ou o Boeing 767), puderam superar distâncias de 8 000 ou 10 000 quilômetros, em vôos transoceânicos.

Em 1990, para competir com o Airbus A330, a Boeing anunciou o 777, então o maior jato bimotor de passageiros. Os demais fabricantes não ficaram com os braços cruzados. O Boeing 777, que só entra em operação comercial o ano que vem, idealizado para transportar até 400 passageiros por quase 12 000 quilômetros, vai superar a potência dos primeiros Jumbo. Ao exibir um empuxo de 35 a 40 toneladas em cada um de seus dois reatores, o avião duplicou o poder dos motores mais avançados de 25 anos atrás.

Os três grandes fabricantes de motores de avião tomaram caminhos diferentes no que se refere aos futuros supermotores. Os especialistas concordam que o conceito do GE90, da General Electric, com um enorme fan de mais de 3 metros de diâmetro, assinala o limite da atual tecnologia de fan. O motivo é que, quanto maior o diâmetro, menor tem de ser a rotação; caso contrário, as bordas das pás alcançariam velocidade supersônica, perdendo eficácia e produzindo muito ruído. Por outro lado, quando se reduz a rotação, cai o rendimento da turbina.

A saída foi intercalar uma transmissão capaz de coordenar o movimento da turbina com o do ventilador. Essa e outras inovações permitiram reduzir o consumo em cerca de 15% em comparação com os melhores turbofans convencionais.

A solução, de fato, não é fabricar motores cada vez maiores. O Airbus A340 demonstra bem isso. Ele tem quatro motores relativamente pequenos, como os dois do A320. Com eles se produz aproximadamente o mesmo empuxo total que no quase idêntico A330, que leva dois grandes turbofans.

Enquanto a Airbus tem o A330, com dois motores, e o A340, com quatro, a Boeing, investe no 777, com apenas dois. De todo modo, a discussão não cabe nos superaviões do próximo século. Esses monstros precisarão mesmo de quatro motores. Alguns engenheiros já pensam até mesmo em usar seis ou oito motores, numa busca por potência que parece não ter fim.

Para saber mais:

Guerreiros do ar

(SUPER número 7, ano 2)

Vôo sem venenos

(SUPER número 12, ano 3)

Restaurantes do ar

(SUPER número 11, ano 4)

Supercargueiros do ar

(SUPER número 8, ano 5)

Os dias dos caças

(SUPER número 10, ano 6)

Arranha-céus voadores (SUPER número 5, ano 7)

Medo de avião

(SUPER número 12, ano 10)

Cada vez mais fortes, cada vez mais longe

General Electric, Pratt & Whitney e Rolls-Royce são as fábricas que constroem as superturbinas. Veja como cada fábrica desenvolveu seus modelos para conseguir mais força e economia de combustível

Rolls-Royce Trent

Em 1971, a inglesa Rolls-Royce inventou o conceito do turbofan, ou seja, um turbina dotada de um ventilador na parte dianteira (o fan) que empurrava mais ar para dentro do motor. Nascia o RB211, o motor do Jumbo, com pás de fibra de carbono. Nesse projeto, a empresa faliu e teve que ser socorrida pelo governo. O Trent 800, que vai equipar o Boeing 777, é uma evolução do RB211

Pratt & Whitney PW 4084

A família de motores PW 4000 nasceu em 1987. O último modelo é o 4084, desenvolvido para equipar o Boeing 777, programado para entrar em operação em junho de 1995. O fan tem quase 3 metros de diâmetro. Sua potência chega a 40 toneladas de empuxo. Durante as pesquisas, foi necessário melhorar a refrigeração nas pás das turbinas, que se aqueciam a mais de 1 300 graus centígrados

General Electric GE90

Projetado com ajuda da NASA, o GE90 foi anunciado no final de 1990. Com empuxo de 35 a 45 toneladas, é o maior e mais potente motor já construído para aviões. Ele leva ao limite a tecnologia do turbofan, com um fan de diâmetro superior a 3 metros. Para evitar excesso de peso, as gigantescas pás não são de titânio, mas de fibra de carbono, muito mais leve