Mistura ar-combustível

Vamos entender a pilotagem de aviões com motores de combustão interna (pistão). Sabemos que para haver combustão é preciso haver oxigênio no mesmo ambiente da substância combustível. Por isso dentro dos cilindros dos motores é injetada uma mistura de ar e combustível. A sequência do funcionamento é a seguinte:

1. As válvulas de admissão abrem, as válvulas de escape fecham, os pistões descem e sugam ar para dentro dos cilindros devido a pressão atmosférica, ao mesmo tempo em que é injetado combustível também dentro dos cilindros.
2. As válvulas de admissão fecham.
3. Os pistões sobem e comprimem a mistura de ar e combustível.
4. As velas de ignição produzem uma faísca elétrica que fornece a energia de ativação da combustão (explosão) que empurra os pistões para baixo.
5. As válvulas de escape abrem.
6. Os pistões sobem e empurram os gases produzidos na combustão para fora dos cilindros.
7. Volta ao passo 1.

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Em baixo dos cilindros e pistões há uma árvore de manivelas que se liga ao eixo do motor, que por sua vez se liga a hélice. Enquanto uns pistões estão subindo outros estão descendo. Portanto o combustível produz força que gira o eixo do motor e consequentemente a hélice. A árvore de manivelas é ligada as válvulas de admissão e escape, controlando o funcionamento dessas válvulas.

A pressão atmosférica que é chamada de pressão de admissão do motor faz com que o ar entre dentro dos cilindros. Como sabemos quanto maior a altitude em relação ao nível do mar menor é a pressão atmosférica, consequentemente entra menos ar nos cilindros. Com isso a proporção de ar e combustível fica incorreta, com mais combustível do que o necessário. A mistura nessa condição é chamada de mistura rica. A mistura pobre é quando há mais ar do que o necessário.

Com a mistura rica sobra combustível e o motor perde potência, além do consumo ser alto. Com a mistura pobre falta combustível e o motor perde potência, pode até desligar em vôo. Motor com sobra de combustível, ou mistura rica, não funciona corretamente.

Nesses aviões nós não podemos controlar a quantidade de ar que entra no motor, só podemos controlar a quantidade de combustível. Observe a figura abaixo do painel de um Cessna 182. Clique na imagem para aumentar.

Painel do Cessna 182 Skylane FS2004.

No painel do Cessna 182 há um marcador de temperatura dos gases de escape (EGT). Quando a mistura ar-combustível está correta a temperatura dos gases de escape chega ao ponto mais alto. Se a mistura está rica a temperatura dos gases cai; se a mistura está pobre a temperatura dos gases também cai. O EGT é um instrumento importante para saber se a mistura do motor está correta.

A medida que ganhamos altitude, a partir de 3000 FT (pés) temos que ajustar a mistura do motor, porque a pressão atmosférica vai diminuindo e começa a entrar menos ar no motor, com isso também tem que entrar menos combustível. No Cessna 182 da imagem nós ajustamos a mistura utilizando o controle vermelho número 8. Em muitos desses aviões o passo da hélice é ajustável, ou seja, a gente controla as rotações por minuto da hélice independentemente da aceleração do motor. Pra cada fase do vôo temos um ajuste de hélice específico. Através do controle azul número 7 do Cessna 182 controlamos o ângulo de inclinação das pás da hélice, com isso a resistência do ar é alterada e as rotações por minuto aumentam ou diminuem, diminuindo ou aumentando o torque (força). O manual do Cessna 182 no Flight Simulator 2004, por exemplo, diz que devemos voar em cruzeiro com 2000 a 2400 rotações por minuto da hélice. Não devemos colocar aceleração total com baixas rotações por minuto, isso força muito o motor do avião e pode causar danos.

A pressão atmosférica ou pressão de admissão ao nível do mar é de 29,92126 inHg (polegadas de mercúrio). Não podemos manter essa pressão por muito tempo no Cessna 182. Só podemos usar na decolagem, para obter potência total, caso contrário o motor é danificado. O manual diz que a gente deve subir para a altitude de cruzeiro mantendo sempre uma pressão de admissão máxima de 23 inHg. Para isso nós utilizamos o controle preto número 6 de aceleração. Esse controle movimenta a borboleta do carburador diminuindo ou aumentando a pressão de admissão e também injetando mais ou menos combustível nos cilindros. Você pode estar no solo ao nível do mar, mas se não acelerar o avião a borboleta fica fechada e a pressão de admissão do motor é zero. Se colocar aceleração total a pressão de admissão fica igual a pressão atmosférica. Usamos o marcador número 3 (pressão de admissão) para verificar e manter essa pressão sempre em 23 inHg durante os vôos.

O marcador número 4 (fluxo de combustível) não deve marcar mais de 15 galões por hora durante a subida. Outro dado importante é que motores a pistão funcionam melhor em uma temperatura adequada. O marcador número 2 (CHT - Temperatura da cabeça dos cilindros) nos mostra se estamos mantendo uma temperatura adequada. Uma mistura rica resfria muito o motor devido ao excesso de combustível; uma mistura pobre pode superaquecer o motor, causando danos. O Cessna 182 possui Cowl Flaps para ajudar a manter uma temperatura de trabalho adequada do motor. Durante a decolagem e subida para a altitude de cruzeiro os Cowl Flaps devem ficar abertos para permitir a entrada de vento e consequente resfriamento do motor nesse período em que o mesmo chega a ficar em potência máxima e pode superaquecer. Durante o resto do vôo (cruzeiro, descida e pouso) os Cowl Flaps devem ficar fechado evitando que o motor resfrie muito nessas fases do vôo em que o mesmo é menos exigido. O controle dos Cowl Flaps está indicado pelo número 5.

Cessna 182 Skylane FS2004.