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Resumo

Com o crescimento da aviação comercial surge a necessidade de se investir em projetos de dimensionamento de turbinas a gás de modo a se obter um melhor rendimento do motor de propulsão através da redução perdas ao longo da turbina. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo dimensionar um compressor e uma turbina de propulsão de eixo axial para um avião a jato do tipo Phenom 300E. Para cumprir tal objetivo foram realizados cálculos que possibilitam determinar: a taxa de compressão e expansão no compressor e na turbina respectivamente; a temperatura e a velocidade de entrada e saída em cada estágio do compressor e da turbina; a geometria das pás do rotor e estator do compressor e da turbina; o número de estágios em cada um e; a área na entrada e saída do compressor e da turbina. Para o dimensionamento foram utilizados  dados de velocidade e altura de cruzeiro fornecidos pelo fabricante do avião. Foi possível determinar que em sete estágios de compressão o compressor axial projetado consegue atingir a razão de compressão de 8 arbitrada inicialmente, aumentando a pressão e temperatura ao longo dos estágios à medida que as alturas e ângulos das palhetas estatoras e rotoras variam enquanto que na turbina foram necessários apenas dois estágios de expansão para conseguir gerar a energia necessária para o compressor e para o empuxo do avião.

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Como Citar
Barros, A. L. L., Rangel, Y. P., Cardoso Carvalho, J. M., de Oliveira, B. F., & da Silva, S. E. T. P. (2019). DIMENSIONAMENTO DE UMA TURBINA A GÁS DE EIXO AXIAL PARA UM AVIÃO DE PEQUENO PORTE. xatas ∓ ngenharias, 9(25). https://doi.org/10.25242/885X92520191867

Referências

  1. ALMEIDA, D. M. M. Microturbina a gás: análise das proporções geométricas do compressor e da turbina no desempenho da microturbina. 2018. 62 p. Dissertação (Mestrado) Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, 2018.
  2. BATISTA, V. O. Desenvolvimento e construção da câmara de combustão de uma microturbina a gás. 2011. 72 p. Monografia (Bacharelado) – Engenharia Mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2011.
  3. BOYCE, M.P. Gas Turbine Engineering Handbook. 4th edition. Butterworth-Heinemann, 2012.
  4. BRAGANÇA, F. de V. Turbina a gás: aplicabilidade na marinha mercante. 2014. 71 p. Monografia (Bacharelado) - Centro de Instrução Almirante Graça Aranha, Rio de Janeiro, 2014.
  5. ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. A. Termodinâmica. 7a ed., McGraw Hill, 2013.
  6. ÇENGEL, Y. A., CIMBALA, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. AMGH, 2012.
  7. EL-SAYED, A. F. Aircraft propulsion and gas turbine engines. CRC PRESS, 2017.
  8. EMBRAER. Phenon 300E. Disponível em: https://executive.embraer.com/br/pt/phenom-300e. Acesso em: 10/05/2019.
  9. JUNIOR, F. de S. Simulação numérica de otimização de projeto de compressores axiais utilizando o método de programação sequencial quadrática. 2007. 129 p. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2007.
  10. LOPES, F de O. Modelo Computacional para Projeto de Compressores Axiais. 2007. 132 p. Dissertação (Mestrado) - Pós Graduação da Faculdade de Engenharia MecânicaUniversidade Estadual de Campinas, 2007.
  11. MARTINELLI JUNIOR, L. C. Máquinas Térmicas II. Panambi, 2002.
  12. MASCHIETTO, Victor C. L. Modelagem das curvas de rendimento de turbinas aeronáuticas turbofan e turbojato. Monografia (Curso de Bacharelado) - Engenharia Mecânica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2014.
  13. NECKEL, A. L. Influência da geometria sobre o rendimento de bocais injetores de turbinas tesla no escoamento compressível supersônico. 2013. 93 p. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos e Tecnologias, Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2013.
  14. PINTO, P. de M. R. Desenvolvimento de Metodologia de Manipulação de Mapas de Características dos Compressores Axiais. 2010. 76 p. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, PUC-Rio, Rio de Janeiro, 2010.
  15. POTTER, M. C.; WIGGERT, D. C. Mecânica dos fluidos. 3°. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2004.
  16. RIBEIRO, P. M. A. Análise de Performance da Família de Motores de Avião CFM56. 2002. 173 p. Dissertação (Mestrado) - Instituto Superior de Engenharia De Lisboa, Lisboa 2012.
  17. SARAVANAMUTTO, H.I.H., ROGERS, G.F.C., COHEN, H. Gas Turbine Theory 6th Edition. Padston, England: Prentice Hall, 2006.
  18. SIMELANE, P. Axial-compressor and turbine design project for a CESSNA 550 fighter-plane. University of Johannesburg, 2015.
  19. SONNTAG, R. E.; BORGNAKKE, C.; VAN WYLEN. Fundamentos da Termodinâmica. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 2013.
  20. WHITE, F.M. Mecânica dos Fluidos. 6ª ed. Porto Alegre: AMGH, 2011.
  21. WHITFIELD, A.; BAINES, N. C. A general computer solution for radial and mixed flow turbomachine performance prediction. International Journal of Mechanical Sciences, v. 18, n. 4, p. 179-184, 1976.
  22. WILSON, D. G.; KORAKIANITIS, T. The design of high-efficiency turbomachinery and gas turbines. MIT press, 2014.