Um motor de turbo-hélice é um sistema de propulsão no qual a energia é fornecida por uma turbina a gás e cujo impulso principal é obtido por rotação de uma helicoidais multi-lâminas .
O termo francês “turbopropulseur” é composto de turbo (designando a turbina a gás ) e da palavra propelente, que descreve bem essa palavra de propulsão.
Alan Arnold Griffith publicou um artigo sobre projeto de turbinas em 1926. Trabalhos subsequentes do Royal Aircraft Establishment investigaram projetos de turbinas axiais que poderiam ser usadas para alimentar um eixo e, em seguida, uma hélice . A partir de 1929, Frank Whittle começou a trabalhar em modelos de turbinas centrífugas capazes de fornecer impulso puro por jato.
O primeiro motor turboélice do mundo foi projetado pelo engenheiro mecânico húngaro György Jendrassik . Jendrassik publicou a ideia dos motores turboélice em 1928 e, o12 de março de 1929, ele patenteou sua invenção. Em 1938, ele construiu uma pequena turbina a gás experimental (100 HP; 74,6 kW). O Jendrassik Cs-1 maior , com uma potência esperada de 1000 hp, foi fabricado e testado nas empresas Ganz em Budapeste entre 1937 e 1941. Ele foi projetado em um fluxo axial com 15 compressores e 7 estágios de turbina, uma câmara de combustão anular e outros recursos modernos. Lançado originalmente em 1940, os problemas de combustão limitaram sua produção a 400 cv. Em 1941, o motor foi abandonado devido à guerra, e a fábrica foi adquirida para a produção de motores convencionais. O primeiro motor turboélice produzido em massa do mundo foi projetado por um engenheiro alemão, Max Adolf Mueller, em 1942.
Muitas aeronaves usam esse modo de propulsão, que é mais eficiente em termos de combustível do que um turbojato para velocidades de cruzeiro médias.
Pode ser encontrada, entre outras, em aeronaves de grande porte como o bombardeiro Tupolev Tu-95 , a aeronave de médio alcance ATR 72 ou a aeronave de transporte militar A400M que pode atingir 882 km / h (Mach 0,72). Outras aeronaves mais leves, como o avião de transporte Cessna 208 Caravan ou o avião de treinamento militar Pilatus PC-21 , possuem turboélice, o que permite atingir facilmente velocidades da ordem de 300 km / h para o Cessna e 685 km / h para o Pilatus.
Várias empresas aeroespaciais produzem aeronaves turboélice, incluindo Antonov , ATR , Canadair , CASA , Beechcraft , Embraer , Pilatus Aircraft , Daher e Viking Air .
O turboélice é particularmente adequado para aviões com velocidade de cruzeiro entre 300 e 800 km / h . Além disso, a queda na eficiência aerodinâmica da hélice , associada ao fluxo transônico ou supersônico na extremidade da pá, faz com que o motor turbojato seja preferido .
O motor turboélice é uma turbomáquina cujo funcionamento é próximo ao de um turbojato , embora seu projeto busque um objetivo diametralmente oposto :
Por projeto, o turboélice obtém a energia máxima possível para girar o eixo da hélice, o gás de exaustão tendo uma temperatura relativamente baixa e uma velocidade de ejeção muito baixa. Esta rotação do eixo do motor é devolvida à hélice por meio de uma engrenagem de redução mecânica . O empuxo de escape do gás residual é baixo (menos de 10%), a maior parte do empuxo sendo produzida pela hélice com uma eficiência muito melhor do que um motor convencional, mas com a desvantagem de não ser capaz de se aproximar das velocidades supersônicas, devido ao risco de exceder a velocidade do som na ponta da pá da hélice.
Um turboélice fornece energia para girar a hélice , enquanto o turbojato fornece empuxo .
A hélice está girando, sabemos sua velocidade (em rotações por minuto por exemplo), e seu torque que permite deduzir a potência fornecida de acordo com a fórmula:
Com:
Se quisermos obter a potência em cavalos (hp), usaremos a velocidade de rotação em rpm e o torque em metro-quilograma (m · kg), bem como uma constante:
Principais empresas que fabricam motores turboélice: