Sobre propulsão a jato: efeito de um anteparo próximo à saída dos gases?

10 de maio, 2019 às 11:51 | Postado em Mecânica, Mecânica de fluidos

Considere um avião impulsionado por uma turbina a jato. A força de propulsão dela pode ser explicada pela Ação/Reação, terceira Lei de Newton. Ela empurra ar/gases com grande força para trás, os gases a impulsionam com grande força para frente. A questão é: Se for colocado um anteparo inflexível (de digamos, aço) logo atrás da descarga do motor, anteparo contra o qual os gases se chocariam e se “apoiariam” ao sair do motor, a força de impulso da turbina iria aumentar? Por quê?

A transferência de momento linear para o avião (impulso) é tanto maior quanto mais rapidamente os gases forem ejetados da turbina conforme discutido em Empuxo efetivo. Se algum artefato diminuir a velocidade de escape dos gases, menor é o empuxo da turbina, menor é impulso transferido ao avião.

Um anteparo como o imaginado teria o efeito de reduzir o escapamento dos gases, diminuindo portanto o empuxo da turbina, além produzir outros resultados indesejados. O caso limite para a situação proposta é um anteparo que impeça completamente o escape e então a consequência óbvia é de não haver propulsão.

OBSERVAÇÃO IMPORTANTE: no caso específico dos motores dos foguetes, que independem do ar atmosférico para funcionarem, o efeito da atmosfera externa é reduzir o empuxo e, portanto, o empuxo máximo, ceteris paribus, é conseguido no vácuo. Este resultado é devastador para os negacionistas da propulsão no vácuo. Vide também Propulsão de foguetes no espaço: como é possível o empuxo se não existe atmosfera?

“Docendo discimus.” (Sêneca)