Recebi recentemente a publicação do editorial do mês de julho da ABRAEX, e fiquei entusiasmado com a forma de como foram relatados os assuntos pertinentes a aviação experimental, e por isso, estou entrando em contato com vocês, para trocar algumas idéias. Sou Engo Mecânico e possuo desde muito jovem admiração pela aviação experimental, e, após ler a história narrada pelo Engo José Damião B. Lycarião sobre a problemática enfrentada pelos construtores amadores na hora de motorizar o pássaro e optar ao uso de um redutor "um bom redutor", achei que poderia contribuir com minha opinião na decisão do "SIM" na utilização deste recurso, que bem aplicado trará muito benefício em termos de aproveitamento de potência.
Quero salientar e utilizar também como parâmetro de argumento a mesma comparação mencionada por Lycarião do Continental 65 e o VW 1600 a ar na ocasião em que descreveu a performance do Pober Pixie. Aliás a semelhança entre eles é grande, e forçando um pouco, pode-se dizer que os VW e os Continentais são parentes segundos...
Antes porém vou abordar alguns conceitos básicos que o construtor deve ter na hora de comparar um motor com outro, pois em termos de aviação, deve-se ter em mente, que a potência útil disponível no eixo do motor é entregue em forma de torque à hélice e que a potência máxima por ele ( motor ) desenvolvida não pode ser entregue a mesma ( hélice ) com rotações muito elevadas devido à razões aerodinâmicas, pois se a mesma girar acima da RPM pela qual foi projetada ela entrará em estol, ou seja, em outras palavras, entrará no vácuo dela mesmo, e não produzirá força de tração. ( Nota do editor: No instante que a ponta da hélice atingir aproximadamente 80% da velocidade do som, estará começando se formar uma onda de choque na parte superior do perfil, que irá provocar um aumento brutal no arrasto da pá, um aumento de ruído da hélice, e se iniciará um estol parcial na região da pá onde apareceu a onda de choque. )
Portanto o casamento motor/hélice, deve ser muito bem analisado para cada caso em particular, e que no caso do motor VW pode-se conseguir resultados muito satisfatório com a utilização de um redutor apropriado. Difícil no entanto, é determinar a melhor relação de redução, que muitas vezes é encontrada com base na tentativa e erro ornando-se uma tarefa enfadonha para o construtor. É importante salientar também, que a potência original dos VW pode sofrer alterações com relação ao tipo de carburador ou utilização de outro combustível como é o caso do VW 1600 a álcool rodando com Avgás. O ideal seria submeter o motor nestas condições a um e levantar as curvas de torque e potência para que com mais precisão tenha-se o real desempenho do mesmo, podendo-se desta forma, calcular o ganho de potência no redutor e finalmente projetar a hélice adequada.
Farei agora uma comparação entre o Continental e o VW 1600 a ar com gasolina comum sem redutor conforme os dados do fabricante pelo qual possuo.
Motor Continetal A-65 VW 1600 ar
Gas comum
Pot/RPM 65CV-2300 65CV-4600
Por definição, a potência efetiva em CV é dada por:
Torque ( Kgf.m ) x RPM
P(CV) =
716,2 ( constante )
[.1] Com isso podemos calcular o torque desenvolvido por ambos os motores:
Continental A-65 a 2300 RPM
65 ( CV ) x 716,2
Torque = = 20,2 Kgf.m
2300 ( RPM )
VW 1600 ar a 4600 RPM
Torque = = 10,1 Kgf.m
4600 ( RPM )
Agora fica fácil perceber a diferença entre esses motores: Apesar de ambos possuírem 65 CV de potência, eles possuem RPM diferentes, logo o torque entregue a hélice no caso do VW será a metade daquele entregue pelo continental, ficando evidente que o VW necessita de um redutor para perder RPM e ganhar torque, pois só assim conseguimos retirar deste motor seus 65 CV.
Para aqueles que continuam tentando utilizar o VW sem redutor, devem projetar a hélice em função do torque máximo deste motor, que chega com muito esforço na casa de 12 Kgf.m a 3200 RPM ( segundo o fabricante ), porém nesta faixa a potência fica em torno de:
12 ( Kgf.m ) x 3200 RPM
P(CV) = @ 54 CV
Isso significa uma perda de potência de 17%.
Contudo, percebemos que o VW precisa ter seu RPM reduzido pela metade, o que induz o uso de um redutor de 2:1, aumentando nessa mesma proporção o torque, ou seja, multiplicando-o por 2. Desta forma, utilizando um redutor conseguimos:
20,2 ( Kgf.m ) x 4600/2 RPM
P(CV) = @ 65 CV
Temos então um motor compatível com o Continental A-65 e com 1000 cilindradas a menos !
Uma pessoa que pode confirmar o resultado deste recurso é o Sr. Alvarino Nunes Paulo ( "Cabeça" como é conhecido no meio e veja nas últimas páginas mais sobre estes redutores ), que aliás desenvolveu um redutor na relação 2:1 e já possui muitos em funcionamento, comprovando o sucesso dessa engenhoca que se acomoda de acordo com o tamanho do bolso de construtores amadores.
Outro fato importante, é a utilização de Avgás no 1600 álcool. O uso deste combustível que deve se adequar à taxa de compressão do motor a álcool graças à tetra-etila de chumbo como anti-detonante, proporciona alguns CV a mais, visto que a Avgás possui poder calorífico muito superior ao álcool hidratado utilizado no motor em questão, e isso gera um aumento de pressão efetiva no cilindro que passa de 8,0 bar para quase 11,0 bar chegando perto de uns 70 CV, porem com uma desvantagem; Devido o aumento de pressão, a RPM cairá de 4600 para uns 3800 a 4000 PRM ( isso explica a dúvida de Lycarião quando observou que a RPM do VW não ia muito além das 3800 RPM em regime de decolagem ). Uma solução para recuperar a PRM seria a utilização de um sistema de ignição com 2 velas por cilindro, mas ai bem... pode não ser tão interessante devido as adaptações que se farão necessárias, a não ser que alguém já tenha desenvolvido um sistema barato e que esteja a fim de publicar.
Pela equação de potência em função da pressão média efetiva no cilindro temos a título de comparação as potências calculadas ( valor estimado ) para gasolina comum e Avgás, no VW.
Pm x p x D2 x S x N x I
P(CV) = - Onde:
36000 ( constante )
PM = Pressão média efetiva no Cilindro em bar
p = 3,141592654
D = Diâmetro do cilindro em centímetros
S = Curso do cilindro em METROS
I = Número de cilindros
8 x p x 8,552 x 0,069 x 4600 x 4
Potência gas comum @ 65 CV
Avgás:
11 x p x 8,552 x 0,069 x 3800 x 4
Potência Avgás @ 74 CV
Como vimos, mesmo perdendo RPM teremos um aumento significativo de potência, talvez esta seja a explicação do desapontamento do Lycarião com relação à razão de subida do Pober com um continental 65 de 150 fpm contra os 200 fpm do antigo VW: 74 CV do VW contra os 65 do Continental.
Uma coisa porém deve ficar clara; Não sei nada sobre o comportamento do motor VW com Avgás em uso prolongado, e gostaria de saber mais detalhes de alguém com mais experiência no assunto. Os valores dos cálculos acima são valores de referência, isto é, podem sofrer alterações de acordo com o tipo de carburação utilizada ou outros.