Em agosto de 1929, a Continental Motors Company, uma empresa que até então produzia apenas motores de automóveis, caminhões e até tratores (chegou a fornecer motores para os Jeep, o Go Devil de quatro cilindros e válvulas laterais), criou a divisão Continental Aircraft Engine Company, e em 1931, em meio à Grande Depressão iniciada em 1929, cria o diminuto, compacto e simples motor A-40, um quatro-cilindros contrapostos com bloco em liga de alumínio, arrefecido a ar, 1,9-L, ignição simples (depois dupla) e 37 cv.

Desde então, tudo o que se viu em torno de motores recíprocos aeronáuticos leves foram evoluções sobre a mesma filosofia de projeto de motores: superquadrados, de cilindros contrapostos com altas cilindradas, arrefecidos a ar, e baixa rotação, com o objetivo de maximizar a durabilidade e de poder ter a hélice acoplada diretamente ao virabrequim, sem necessidade de caixa de redução.

Evoluções ocorreram, tanto em termos de materiais quanto em matéria de incremento de potência, com o aumento da taxa de compressão, o uso de gasolinas de maior octanagem (antigamente, nos anos 30 – é importante notar – as taxas de compressão precisavam ser mais baixas devido à gasolina ser de baixa octanagem), mas, essencialmente, a receita permaneceu, e da década de 1980 até agora, os motores aeronáuticos permanecem praticamente os mesmos.

Os motivos que levaram a essa estagnação são os mais diversos, mas o principal deles pode ser creditado à vertiginosa queda da demanda por aeronaves da chamada “aviação geral”, um fenômeno que remonta a 1980 e que até hoje, passados quase 40 anos, perdura.

A indústria do “direito do consumidor” nos Estados Unidos provocou uma onda de ações judiciais contra os fabricantes de aeronaves que os levou a uma situação insustentável, elevando demais os custos com prêmios de seguro e uma vertiginosa inflação de tudo o que se relaciona à aviação. A guisa de comparação, o Piper PA-28R-201 em 1977 custava, novo, em valores atualizados, US$166.000 (US$ 37.850 em valores históricos – de acordo com o Bureau of Labour Statistics) para chegar assustadores US$ 502.000 em 2019!

Entretanto, o intenso combate ao uso do chumbo tetraetila na gasolina aeronáutica, a demora na indústria do petróleo em apresentar um sucessor economicamente viável para a Avgas contendo pelo menos 99,6 octanas MON (o valor mínimo para a Avgas 100LL – Low Lead) e a alta no preço da gasolina aeronáutica, bem como o desabastecimento em alguns locais (houve até falta no Brasil, este ano, de um combustível que custa, de acordo com a tabela da Força Aérea Brasileira, R$ 8,35/L) empurrou diversos fabricantes de motores para a solução racionalmente mais lógica: O ciclo Diesel

Na aviação, o ciclo Diesel emprega como combustível, o Jet-A1 (QAV no Brasil), ou o chamado querosene de aviação, embora alguns motores também sejam homologados para o uso de óleo diesel conforme especificações EN-590 (semelhante, mas não idêntica, às do nosso Diesel Podium).

O uso do “combustível de jato” em motores de movimento recíproco, além da ampla estrutura de distribuição nos aeroportos, tem como vantagem o preço, bastante inferior ao da Avgas (R$ 5,13/L, conforme informe da Força Aérea Brasileira).

Um outro aspecto de bastante atratividade em torno do ciclo Diesel em aeronaves é o consumo, chegando a ser mais de 30% inferior aos motores congêneres de mesma potência queimando Avgas. E esse menor consumo, além da natural vantagem em termos de custo, também se reflete em um maior alcance para uma mesma aeronave.

Todavia, esse processo de desenvolvimento de motores em ciclo Diesel, a partir do início dos anos de 2000, em especial na Europa, tem levado bastante tempo para ganhar força e, ainda encontra certa resistência por parte dos fabricantes de aeronaves tradicionais.

Atualmente existem diversos conceitos de motores de ciclo Diesel sendo desenvolvidos para a aviação de pequeno porte. Neste artigo, elencaremos os principais motores que hoje são homologados, ou buscam homologação, para poderem ser empregados em aeronaves fabricadas em série, seja como novos, seja através de modificações.

Motores Safran/SMA

A Société de Motorisations Aéronautiques (SMA) foi concebida inicialmente como uma joint venture entre a Renault e a fabricante de aviões francesa Socata.

Atualmente a SMA é 100% pertencente ao grupo Safran (anteriormente conhecida como Snecma), empresa fabricante de motores a reação, entre eles, em parceria com a GE, do CFM-56 e CFM-Leap que equipa as linhas Boeing 737 e Airbus.

Partindo do conceito de motores de acionamento direto de hélice e simplicidade construtiva, a SMA desenvolveu, a partir do zero, um motor 4-cilindros contrapostos, bloco em liga de alumínio, arrefecido a ar e óleo (1/3 pelo ar e 2/3 pelo óleo), com 126 mm de diâmetro por 100 mm de curso, 5 litros (305 pol³), turbocarregado, taxa de compressão de 15:1 e peso aproximado de 200 kg.

O motor produz 230 hp com uma pressão de admissão de 1,8 bar (!) podendo chegar a 269 cv com 2,1 bar, sempre a 2.200 rpm e tem um TBO (Time Between Overhaul – ou tempo entre reforma total) estimado em 2.400 horas (semelhante aos congêneres rodando com Avgas), embora a expectativa da empresa seja aumentar este prazo para 3.000 horas.

O gerenciamento desse motor, embora com injeção mecânica de combustível, é totalmente eletrônico, mas existe a possibilidade de controle manual em caso de pane.

A empresa também planeja lançar a versão 6-cilindros: chamada de SMA 460, que será de 7,5 litros  (460 pol³) e deverá produzir potências entre 319 cv a 405 cv.

A Cessna anunciou uma versão do tradicional modelo 182 Skylane equipado com esse motor, todavia após o lançamento a empresa tirou, de maneira  inexplicável, o produto de catálogo.

Hoje apenas a Soloy, uma empresa americana no ramo de conversões de motores, remotoriza o 182 com esse motor.

Continental Aerospace Technologies

Tradicional fabricante de motores aeronáuticos, a Continental preferiu absorver tecnologias já desenvolvidas ou em avançado estágio de desenvolvimento.

Para tal, inicialmente a empresa lançou o chamado “TD-300” (Turbo Diesel de 300 pol³ (4,91 litros) — posteriormente rebatizado de CD-230/CD-265), que nada mais era que a versão construída a partir da aquisição do projeto básico do francês SMA-305 acima descrito. Difere do seu congênere francês por ter uma taxa de compressão mais alta (17:1 no lugar de 15:1), mudanças nos pistões, bielas e coletor de admissão.

Com a absorção da empresa pelo grupo chinês Avic, um novo impulso foi dado com a incorporação do espólio da empresa alemã Thielert Aircraft Engines e a incorporação de seus produtos no portfólio da Continental.

Os motores concebidos inicialmente pela empresa de Frank Thielert partiram de motores Mercedes-Benz altamente modificados para emprego aeronáutico. Inicialmente partindo de motores prontos produzidos pela indústria automobilística, Frank Thielert desenvolveu seu próprio bloco em alumínio com o objetivo de redução de peso.

Depois de diversos problemas, como a falência e reorganização como Centurion Engines em 2008, passando até pela prisão de seu fundador, a Centurion Engines se tornou parte da Continental e passou a oferecer, seja na forma de equipamento de fábrica, seja como modificação em aeronaves, os motores denominados CD-135 e CD-155 (antes, Centurion 2,0).

Basicamente, o CD-135 e o CD-155 são motores baseados no motor Mercedes OM 640, com injeção de combustível por galeria (common rail) e gerenciamento totalmente eletrônico, redundante (conta até com bateria para o fornecimento de energia elétrica para o caso de pane total), mas sem qualquer sistema mecânico em caso de falha.

Configurado como 4 cilindros em linha, 83 mm de diâmetro por 92 mm de curso, é de  2 litros (1.991 cm³) , uma taxa de compressão 18:1 e produzem 137 cv ou 157 cv (conforme a versão) a 3.900 rpm. Acoplado ao eixo, uma caixa de redução de relação 1,69:1 reduz a rotação para acoplar a hélice.

Um diferenciador desses motores em relação ao CD-230 arrefecido a ar/óleo consiste no fato de serem aptos a usar óleo diesel comum, desde que obedecida a especificação europeia EN 590!

Entretanto, esses motores esbarram na excessiva manutenção requerida para uma operação segura: uma série de componentes, seja no motor, seja na caixa de redução, necessitam de inspeção permanente.Todavia, com a difusão no emprego desses motores, o tempo entre as inspeções vem sendo incrementados e alguns componentes têm vida útil superior à do próprio motor (como a caixa de redução). Dos fabricantes tradicionais de aeronaves de pequeno porte, a Piper Aircraft escolheu o CD-155 para equipar o seu modelo Archer DX.

A Continental também certificou na Europa (ainda em fase de homologação nos Estados Unidos) o motor CD-300, um V-6 de ciclo diesel baseado no Mercedes OM 642 (3-L de dimensões de pistão e curso iguais ao do CD-135/155 produzindo 304 cv a 3.880 rpm com um peso de 260 kg (incluindo caixa de redução). A TBR desse motor, homologada, no entanto, é de apenas 1.200 horas, mas a empresa espera estender para 2.000 horas.

Austro Engine GmbH

A Austro Engine é parte da Diamond, empresa austríaca fabricante de aeronaves de pequeno porte.

As aeronaves Diamond inicialmente empregavam motores fabricados pela Thielert Aircraft Engines (hoje absorvida pela Continental), entretanto desentendimentos comerciais levaram a empresa a abandonar o suporte e o fornecimento de peças de reposição por parte da Thielert, o que fez a Diamond criar sua subsidiária, a Austro Engines e produzir seus próprios motores.

Embora a empresa esteja trabalhando em modelos de motores rotativos (Wankel), para suas aeronaves Diamond, a empresa produz o AE300, um motor bastante semelhante ao Continental CD-135/155 – Centurion 2.0 por partirem exatamente da mesma base: o motor Mercedes Benz OM 640, apresentando inclusive, as mesmas medidas internas, diferindo apenas no maior desempenho (182 cv a 3.880 rpm) e o uso de bloco de ferro.

Engineered Propulsion Systems (EPS)

A Engineered Propulsion Systems (EPS) é uma empresa americana que desde 2013 vem trabalhando no motor Graflight, V-8 4,4-litros, com potência estimada entre 355 cv e 425 cv.

O que torna esse motor singular em relação aos demais é o fato de possuir bloco em liga de ferro e grafite, sendo mais pesado (quase 300 kg) que seus congêneres, entretanto, oferecendo como contrapartida, uma TBO de 3.000 horas!

Devido ao fato do motor ainda se encontrar em fase de testes e desenvolvimento, há poucas informações disponíveis.

Delta Hawk Engines

A fabricante americana Delta Hawk criou e atualmente encontra-se em fase de homologação pela FAA (Federal Aviation Administration) os motores Delta Hawk.

Trata-se de motores 4-cilindros em V invertido, pesando 155 kg, bloco em liga de alumínio, arrefecido a líquido, com 102 mm de diâmetro dos cilindros por 102 mm de curso dos pistões, 3,3-littos. Além de ter turbocompressor, o motor conta com um compressor e interresfriador entre eles, e pode produzir entre 162 cv e 203 cv a 2.700 rpm, o que permite o acoplamento direto na hélice, sem caixas de redução. Outra característica dos motores Delta Hawk é ser totalmente mecânico, sem qualquer tipo de gerenciamento eletrônico.

O que torna esse motor diferente, entretanto, é o ciclo: diferentemente dos demais, os motores Delta Hawk funciona em 2 tempos, explicando a razão de um motor de tão baixa cilindrada produzir significativa potência em baixa rotação.

Apesar das inúmeras promessas, o mercado já aguarda há alguns anos a certificação desse motor, atualmente prometida para o último quadrimestre deste ano.

E os fabricantes?

Nos Estados Unidos, tirando a Piper Aircraft, nenhum fabricante lançou e continuou com motores de ciclo Diesel em aeronaves novas. A explicação mais razoável para o fato deve-se ao relativo baixo custo da Avgas no país, bem como sua ampla distribuição ao longo do território.

A Textron Aviation, proprietária das marcas Cessna e Beechcraft, embora tenha anunciado a produção do Cessna 182 Skylane JTA com motor Safran SMA-305 e o modelo 172 com motor Continental CD-155, não deu sequência ao desenvolvimento e venda das aeronaves “a diesel” (ciclo diesel queimando Jet-A1). Apesar desse fato, a empresa Soloy americana oferece um kit de conversão para o Cessna Skylane equipadas com motores a gasolina para emprego do motor SMA-305-230E.

A Piper, por sua vez, fabrica o modelo PA-28 Archer (que foi fabricado sob licença no Brasil como Embraer EMB-712 Tupi) com as opções de motor a Avgas (Lycoming O-360) ou com o Continental CD-155.

Na Europa, o cenário é um pouco diferente: um dos mais conhecidos fabricantes de aviões leves, a Diamond, fabrica seus produtos empregando seus motores Austro Engines de 172 cv ou 182 cv, sendo a opção “convencional” movida a gasolina aeronáutica disponível como opção apenas no monomotor de treinamento DA-42.

O futuro é a “diesel”?

Essa é a pergunta que só o tempo dirá. A Continental Engines assim como a Safran apostam que sim, todavia a Lycoming, grande e importante fabricante de motores aeronáuticos sequer saiu em busca de modelos de ciclo Diesel e preferiu aprimorar seus produtos para emprego de combustível de mais baixo teor de chumbo ou mesmo o combustível 91/96UL (unleaded fuel), basicamente uma Avgas 100LL sem chumbo. Paralelamente, as companhias petrolíferas vêm pesquisando substitutos para o chumbo tetraetila, bem como o desenvolvimento de combustíveis de alta octanagem aptos a substituírem a Avgas, uma vez que existe uma considerável frota de aeronaves empregando motorização convencional.

Outro ponto limitante para os motores de ciclo Diesel na aviação geral: conforme vimos no inicio, houve uma significativa inflação de preços na aviação, tornando-a muito mais restritiva. Os motores de ciclo Diesel, apesar de serem significativamente mais econômicos que seus semelhantes de ciclo Otto, têm um custo inicial de aquisição substancialmente maior, praticamente o dobro de um motor convencional.

O que torna, entretanto, a aviação “a diesel” atraente é, em primeiro lugar, a economia, tanto em termos absolutos (galões por hora de voo) quanto em termos econômicos (valor mais baixo do querosene). A simplicidade e a segurança na operação também são fatores que merecem destaque: as aeronaves de ciclo diesel estão livres de sistemas de ignição e suas velas e magnetos, o sistema de injeção, tanto quando mecânico quanto gerenciado eletronicamente dispensa a correção de mistura ar-combustível e a partida desses motores, tanto a frio quanto a quente, é instantânea, como em um automóvel.

Os motores de ciclo Diesel vieram para ficar, e sem dúvida terão seu espaço, mas qual a fórmula será a dominante no mercado (cilindros contrapostos arrefecido a ar/óleo? Em linha com redução?) ainda não está definido e, terão de conviver muito com os motores tradicionais Lycoming e Continental queimando Avgas.

Tabela Comparativa

Um Diamond DA 42 e seus Austro AE-300. Observe a aceleração do motor.

DA

Nota: As potências foram passadas a cv para melhor compreensão por ser unidade de potência a quem estamos mais acostumados: 1 hp equivale a 1,0139 cv