Quando um jacto precisa de um pontapé extra para lançar de um porta-aviões, passar por Mach 1, ou fugir às armas inimigas, usa o seu afterburner.
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Produzindo um grande choque de impulso – e uma chama dramática – o pós-combustão é um design simples datado da Segunda Guerra Mundial, quando engenheiros na Alemanha, Estados Unidos e em outros lugares mexeram com formas de aumentar o impulso de motores a jato com pouco poder sem adicionar muito peso.
Americanos testaram seu primeiro motor pós-combustão em 1943, e seis décadas depois os pós-combustão continuam em uso entre a última geração de aviões de guerra americanos, que podem alcançar velocidades de cruzeiro supersônicas sem eles, mas continuam a confiar neles para manobras críticas.
Um motor a jacto típico utiliza apenas cerca de metade do oxigénio que ingere, deixando uma grande quantidade de energia potencial. O pós-combustível, que é uma longa extensão na traseira do motor, combina muito do oxigénio restante com o combustível a jacto, esguichado no fluxo de escape de alta velocidade da turbina do motor, e acende a mistura. O maçarico resultante dispara através de um bico na parte de trás do motor, proporcionando um pontapé duro de impulso extra.
O tamanho do impulso varia. Os pós-combustões nos motores Olympus que propulsionavam o jacto supersónico Concorde adicionaram apenas cerca de 17% ao impulso desse motor.
Para os motores que propulsionam os caças modernos, o aumento varia entre cerca de 40% e 70%. Uma marca registrada de um motor pós-combustão é a ineficiência: Usando-o gasta até três vezes mais combustível, por isso os pilotos normalmente limitam o seu uso a alguns minutos por missão.
Embora o design de um pós-combustão seja simples, ele opera com tolerâncias extremamente sensíveis. Manter uma chama estável é o primeiro desafio, uma vez que a ignição precisa ocorrer dentro da corrida aérea da turbina do motor para o pós-combustão a várias centenas de pés por segundo.
“É como acender um isqueiro de butano quando se está a colá-lo pela janela do carro e a segurá-lo atrás do espelho lateral”, diz Derk Philippona, um engenheiro com uma bolsa na Pratt & Whitney, que produz vários motores equipados com pós-combustão, incluindo os do Raptor F-22A da Força Aérea Americana.
O combustível entra através de uma série de pequenos tubos – tipicamente 10 ou assim – que formam um anel em torno do motor. O combustível é pulverizado de centenas de pequenos orifícios nos tubos para a corrente de ar, onde é inflamado, geralmente por um dispositivo de ignição elétrica.
“Você precisa assegurar que quando você pulverizar combustível na corrente de ar de alta velocidade, ele não exploda apenas o tubo de escape”, diz Louis Povinelli, cientista chefe de turbomáquinas e sistemas de propulsão do Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Cleveland, Ohio. O processo de ignição é “ainda um pouco de arte negra”, diz ele.