Fairey Firefly FR. Mk.V no War Thunder usando o motor Rolls-Royce Griffon 74

Não se pode colocar qualquer motor a pistão numa aeronave. Tem de ser especificamente desenhado para o ambiente de voo em questão. Motores para aeronaves eram construídos anos antes do voo histórico dos irmãos Wright, e têm um caminho de desenvolvimento bastante diferente dos outros motores para veículos terrestres.

Um virabrequim conectado a um pistão, oscilando dentro de um cilindro e queimando combustível, é comum a todos os motores de combustão interna (MCI, também conhecido como “Ciclo de Otto” ou “Ciclo termodinâmico”), mas existem muitas diferenças entre motores para veículos terrestres e de aeronaves. Motores para aviões precisam de ajustes para altitudes aonde existe menos ar para refrigeração e oxigênio para a combustão. Outro grande fator é o eixo que não pode exceder um RPM que leve a ponta da hélice a uma velocidade supersônica e não perca impulso. Acima de tudo existe a necessidade de manter o motor leve, já que seu peso impacta o desempenho de voo.

Wright R-790 da USAF

Baseados na tecnologia de motores a vapor, MCI eram mecanicamente estáveis, o desafio inicial se encontrava no resfriamento e lubrificação. Desde o princípio motores resfriados a ar e a água foram utilizados, com nenhum demonstrando alguma vantagem sobre o outro. A lubrificação de motores a vapor geralmente era feita com graxa ou com óleo mecanicamente ou manualmente em cada ponto. Lubrificação era feita dentro do cárter jogando óleo por pontos de graxa em válvulas nos balanceiros e engrenagens; chegando ao ponto de adicionar óleo ao combustível (o cachecol dos pilotos da primeira guerra mundial era para a limpeza do óleo que saía do escapamento dos óculos de aviação).

O aumento das RPM dos MCI apresentava também desafios em relação ao equilíbrio. Uma solução utilizada no famoso motor Le Rhône 9J foi a de fazer o motor inteiro girar! Chamado de “rotatório”, problemas de equilíbrio dinâmico eram negados pela massa girando, mas o problema agora era o enorme peso era uma força giroscópica enorme que impedia o movimento da aeronave (o triplano Dr. 1 usado pelo Barão Vermelho fazia curvas fechadas quase impossíveis à esquerda mas mais longas à direita).

A vida útil de um antigos motores a gasolina era medida em horas antes de serem substituídos. Nos anos de 1920 houveram grandes melhorias em lubrificação, refrigeração, peso e acima de tudo na longevidade, o maior avanço para se conseguir cruzar o oceano Atlântico. Quando Charles Lindbergh fez seu famoso voo cruzando o Atlântico em 20 de maio de 1927 ele estava chegando no limite da vida útil de seu motor. O motor radial Wright Whirlwind R-790 J-5C de 223 cavalos-vapor de seu avião “Spirit of St Louis” (Espírito de São Luiz) requeria lubrificação manual dos balanceiros a cada 40 horas de uso, um período longo na época. Aquele voo recorde que durou quase 34 horas de operação contínua, quase lá! Aproximadamente dois anos depois, um grupo de pilotos da USAAC realizaram um voo de resistência, também utilizando o motor Wright Whirlwind R-790 J-5 em sua aeronave chamada “The Question Mark” (O Ponto de Interrogação) pois não se sabia quanto tempo o motor iria durar. Este Fokker F.VII trimotor voou mais de 150 horas, mas somente por causa de seu motor extremamente modificado com linhas especiais para o óleo para serviço aéreo. O teste terminou pela parada de um motor por falha das válvulas, os outros dois sofreram extremo desgaste dos balanceiros.

Motor aéreo rotativo Le Rhône 9J em exposição na Shuttleworth Collection, Old Warden, Inglaterra

Outro fator era a densidade do ar. Normalmente motores que necessitam aspiração (carburador ou por injeção de combustível) perdem potencia ao aumentar a altitude e a consequente diminuição da oferta de ar (e oxigênio) para a queima efetiva do combustível. Ajustes no fluxo de combustível deveriam ser feitos, e no começo, eram manuais. Com o passar do tempo, sistemas automáticos sofisticados foram introduzidos, mas graças à complexidade e em prol da segurança, controles manuais ainda eram dados aos pilotos ou “engenheiros de voo”. Ainda sim, alguns eram equipados com sistemas completamente automatizados, como o BMW 801.

BMW 801 D2 no Aviaticum museum,  Áustria

Quando a velocidade estava se tornando mais importante que a manobrabilidade a demanda por mais potência aumentou. Chassis mais aerodinâmicos e asas projetadas para velocidade se tornaram parte da equação, mas não se podia evitar o fato que para ir rápido era necessário um motor mais potente. O arraste aumentava exponencialmente com a velocidade, então simplesmente dobrar a potência não resultava em dobra da velocidade aerodinâmica. O I-153 é um bom exemplo aonde aumento na potência resultava em aumento da velocidade até certo ponto aonde o ganho era desprezível apesar de um motor muito mais forte. Durante os anos entreguerras o desenvolvimento de MCIs chegou a um paço alarmante no começo de 1940 quando a potência também cresceu exponencialmente de uma média de 500 cavalos-vapor em meados dos anos de 1930 para mais de 2500 CV em meados dos anos 1940, tudo em prol do esforço de vencer o atrito do ar e aumentar a carga útil. Em comparação, tanques do final da segunda guerra mundial usavam motores de até 800 CV. O que terminou o reinado das aeronaves com motores a pistão foi o motor a jato e o simples fato que ele não era limitado pela hélice.

No final os enormes recursos dedicados a motores de aeronaves mais eficientes e poderosos levaram a tecnologia a um ápice não excedido até a chegada recente da engenharia computorizada e materiais mais resistentes. O resultado destes anos foi uma tecnologia prestada a uma geração de veículos terrestres mais poderosos, onde o motor a pistão ICE ainda reina supremo.

Em 1958, o pequeno Cessna 172 “Hacienda” voou um voo reabastecido e sem parar durante 1558 horas (65 dias!), um tempo considerado incomensurável algumas décadas antes.

Autor: Joe “Pony51” Kudrna