Como funciona o motor de detonação rotativo

Um motor projetado para um navio não vai caber em um carro... mas os tipos automotivos tendem a ficar intrigados com a tecnologia mais recente em estrondos e estrondos. Afinal, um motor é um motor, capaz de imensa potência (e quem sabe quando tais inovações chegarão ao setor civil).

Então, com isso em mente, vamos olhar para o motor de detonação rotativo - um tipo de turbina a gás projetada para eficiência, com seu ciclo consistente e cuidadosamente construído de injeções e explosões. Não é exatamente novo - a patente foi concedida há cerca de 20 anos - mas no final de 2012, está apenas começando a explorar a superfície de seu potencial para gerar energia para grandes meios de transporte.

Os pesquisadores dizem que o motor de detonação rotativo também pode ser adaptado para gerar energia elétrica para navios e aviões totalmente elétricos ...

Os militares dos Estados Unidos optaram por investir na pesquisa e desenvolvimento do motor de detonação rotativo, em parte porque a tecnologia é facilmente escalável - o tamanho do motor pode ser aumentado e a produção de energia também será aumentada. (Acredite ou não, nem sempre funciona assim.) Então, nunca sabemos - talvez o motor de detonação rotativo possa ser reduzido algum dia e sua geração de energia suave possa impulsionar todos os tipos de material circulante.

Tendemos a pensar nas pressões criadas dentro de um motor como sendo mais controladas do que uma "detonação" desorganizada - queremos que seja previsível, não caótico. Mas se um motor pode controlar um ciclo típico com precisão suficiente para produzir energia constante, ele também pode controlar detonações. E a explosão de pressão que uma detonação produz pode resultar em um motor mais eficiente, se for aproveitado corretamente. Normalmente, um motor mistura ar com combustível para prepará-lo para a detonação, que é quando o combustível libera sua energia. A eficiência da liberação de energia do combustível, porém, é altamente dependente do tipo de motor.

É aqui que o motor de detonação rotativo difere dos tipos mais comuns de motores de turbina a gás . O ar e o combustível são misturados (como de costume) antes de serem injetados em uma longa câmara de combustão circular, no que "Physics Today" descreveu como "uma maneira circular e sequencial". A primeira detonação inicia um ciclo no qual a pressão da ignição continua ao redor da câmara, acendendo cada injeção em sequência. A pressão de cada ignição mantém o ciclo em movimento. A pressão então força o gás de exaustão para fora da câmara de combustão através de um bocal de exaustão, que é na verdade o empuxo gerado pelo motor, e se move para alimentar qualquer tipo de veículo em que o motor esteja instalado (neste caso, normalmente, um navio ou um avião ).

O motor de detonação rotativo é na verdade uma variação de outro projeto de motor: o motor de onda de detonação de pulso. Embora os motores de detonação de pulso proporcionem economia de energia em relação a muitos outros tipos de motores, eles ainda têm suas próprias ineficiências. Uma razão é a câmara de combustão que deve ser purgada após cada pulso. O motor de detonação rotativo é uma melhoria em relação ao projeto pulsante, porque a onda de detonação circula constantemente ao redor da câmara, eliminando a necessidade de perder tempo e energia com a purga.

Como as detonações criam pressões extremas, um motor de detonação pode ser projetado sem o compressor adicional que normalmente é necessário. Não apenas os compressores são tipicamente complexos, mas sua operação geralmente também consome muita energia. No entanto, adicionar um compressor a um motor de detonação o torna ainda mais eficiente. Essa compatibilidade facilita a adaptação de veículos com motores de turbina a gás para serem usados ​​com tecnologia de motores de detonação [fonte: Green Car Congress ].

A Marinha dos Estados Unidos está recebendo todo o crédito por seu recente investimento na tecnologia (e animando o ciclo de notícias), mas o motor de detonação rotativa está em andamento há algumas décadas, neste momento. A patente do motor foi registrada em 1982 e concedida em 1988 a um inventor de Rockville, Maryland, chamado Shmuel Eidelman. (A patente é realmente chamada de "motor de detonação rotativa", em vez de "rotativa" - não está claro quando o apelido mudou.)

Shmuel Eidelman tem sido um homem ocupado. Ele recebeu 14 patentes desde 1982, com foco em aeronáutica, propulsão e produtos químicos por meio de seu trabalho com corporações científicas e organizações militares [fonte: PatentBuddy ]. Então, quando a patente foi registrada, parecia que a Marinha havia levado a turbina a gás o mais longe que podia, e era hora de começar a pensar de novo.

A Marinha dos EUA estava inicialmente interessada em motores de detonação de pulso (como descrito anteriormente) e investiu em pesquisas para desenvolver esses sistemas de economia de combustível. Os pesquisadores da Marinha dizem que maximizar o potencial desse tipo de motor depende da compreensão de sua física complexa [fonte: US Naval Research Laboratory ]. O motor de detonação rotativa ainda é um motor de turbina a gás, como os motores que atualmente alimentam a frota de navios e aeronaves da Marinha, mas ajustar e refinar o ciclo libera muita energia adicional. Pesquisadores da Marinha acreditam que os motores de detonação rotativa têm o potencial de reduzir o consumo de combustível em novos equipamentos em 25%, o que representaria uma economia anual de cerca de US$ 300 a US$ 400 milhões [fonte: Quick]. Outro benefício do sistema é que ele pode ser configurado para alimentar um motor elétrico , o que, em teoria, permitiria que as frotas militares iniciassem a transição para trens de força elétricos (potencialmente) mais limpos, baratos e eficientes.

Os motores de detonação rotativos ainda não estão prontos, então as simulações são o melhor preditor de sua eficiência - mas ainda são promissoras o suficiente para que a Marinha esteja avançando no desenvolvimento. Não há ETA publicamente conhecido para conclusão ou implementação, mas o motor de detonação rotativa provavelmente chegará - algum dia, pelo menos - a uma base naval perto de você.

Nota do autor: como funciona o motor de detonação rotativa

Parece que ninguém sugeriu (ainda não, pelo menos) que o motor de detonação rotativo possa realmente ter potencial para ser usado em carros ou caminhões. Foi inventado por um cara que se especializou em tecnologia militar e está sendo desenvolvido pela Marinha dos EUA. O tamanho real do modelo do motor em desenvolvimento não foi mencionado em nenhum lugar, então tudo isso é especulação. Mas sabemos disso: é obviamente grande o suficiente para alimentar navios e aviões, e isso é muito mais poder do que um carro precisa. Onde estaria a eficiência nisso?

Mas anos escrevendo sobre carros e tecnologia de transporte me mostraram que muitas coisas que usamos todos os dias foram originalmente desenvolvidas para propósitos completamente diferentes - e carros de corrida e veículos militares são duas fontes comuns. Embora os carros com baixo consumo de combustível estejam indo em uma direção diferente (híbridos, elétricos e biocombustíveis), não é incompreensível dizer que algum dia alguém poderia encontrar uma maneira de reduzir um motor de turbina a gás supereficiente e colocá-lo sob o capô de um carro.

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