PPAv_Fundamentos_Fisicos

Tudo começou com as observações de Leonardo Da Vinci acerca do voo dos pássaros. Séculos mais tarde, contribuições dos irmãos Wright e Alberto Santos Dumont deram o pontapé inicial ao sonho que estava prestes a se tornar realidade: a possibilidade humana do voo.
 
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Desde então, a indústria aeronáutica, técnicos e engenheiros especializados desenvolvem e constroem máquinas capazes de romper a barreira do som, pondo em prática o que jamais imaginaria qualquer inventor das gerações anteriores.
Mas afinal, como é possível que uma aeronave tome os céus e voe com perfeição? Para compreender a física do voo, é preciso antes compreender conceitos básicos relativos à sustentação aerodinâmica.
Para voar, é necessário antes de tudo que exista algum tipo de força que consiga vencer ou anular o seu peso, sustentando-o acima do chão. De igual modo, é preciso uma força de tração, com o objetivo de vencer ou anular o arrasto produzido pelo avanço de uma aeronave.
 
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Ou seja, neste processo, há a atuação de quatro forças: sustentação, peso, tração e arrasto. Em um voo reto e nivelado, estas forças se anulam e assim, o avião voa: a tração é igual ao arrasto, a sustentação é igual ao peso. Mas as explicações não se encerram por aí.
 
Durante o voo normal de um avião, o ar escoa com maior velocidade no extradorso, a superfície superior do perfil da asa,  do que no seu intradorso, superfície inferior, devido à sua curvatura mais acentuada. O aumento de velocidade corresponde a um aumento da pressão dinâmica (ar em movimento) e a uma redução de pressão estática (ar em repouso).
 
Como a pressão estática no extradorso será maior, o resultado é uma força que empurra a asa para cima e para trás. Esta força é conhecida como a “resultante aerodinâmica”, atuante a partir de um ponto do aerofólio denominado “centro de pressão” (CP).
 
Para facilitar o estudo das forças de um aerofólio, a resultante aerodinâmica é dividida em duas componentes:
 
Sustentação (L de “Lift”): é a componente da resultante aerodinâmica perpendicular à direção do vento relativo. Esta é a força útil do aerofólio.
Arrasto (D de “Drag”): é a componente da resultante aerodinâmica paralela à direção do vento. É geralmente nociva e deve ser reduzida ao mínimo possível. Essa força depende de alguns fatores como a forma do corpo, a sua rugosidade e o efeito induzido resultante da diferença de pressão entre a parte inferior e superior da asa.
 
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Na imagem, note que o perfil da asa pode formar um ângulo imaginário com a direção horizontal, chamado Ângulo de Ataque (α).
 
Este ângulo poderá aumentar a força de sustentação e ao mesmo tempo aumentar a força de resistência do ar (arrasto), fazendo com que o avião tenha menor velocidade. Quando realizam um procedimento de aproximação, as aeronaves se apresentam com um maior ângulo de ataque e menor velocidade.
 
Quando o ângulo de ataque é aumentado, a sustentação aumenta até atingir um valor máximo num ângulo denominado Ângulo de Ataque Crítico, também conhecido como Ângulo de Sustentação Máxima ou Ângulo de Estol.
 
Ultrapassado este ângulo, a sustentação diminui rapidamente e o arrasto sofre um enorme acréscimo. Este fenômeno chama-se Estol. O estol nada mais é que um descolamento da lâmina de ar do extradorso de um perfil: os filetes de ar não conseguem mais acompanhar a curvatura do extradorso, e o escoamento do ar torna-se completamente turbulento.
 
Outro conceito importante para compreensão da sustentação é o que chamamos de Coeficiente de Sustentação (CL). É um número que indica a capacidade de um aerofólio de produzir sustentação.
 
Este valor é determinado através de testes de túnel de vento e depende do formato aerodinâmico do aerofólio e do ângulo de ataque. Assim, a sustentação depende, de modo geral, de quatro fatores: densidade do ar, velocidade, área da asa e o coeficiente de sustentação.
 
Um último e importante conceito: a todas as aeronaves que voam pelo princípio da ação e reação, recebem o nome de aeródinos.
 

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