RÉSUMÉ EN PORTUGAIS
AERODINÂMICA DE VOO
Introdução
O impulso, a resistência, a sustentação e o peso são forças que actuam em todas as aeronaves em voo. Compreender como funcionam estas forças e saber como controlá-las através da utilização de potência e de controlos de voo é essencial para o voo.
As quatro forças que actuam sobre uma aeronave em voo retilíneo e não acelerado são o impulso, o arrasto, a sustentação e o peso. São definidas da seguinte forma :
- Impulso — A força de avanço produzida pela central eléctrica/hélice ou rotor. Opõe-se ou supera a resistência. Regra geral, actua paralelamente ao eixo longitudinal. No entanto, nem sempre é esse o caso.
- Resistência — é uma força de retardamento para trás causada pela interrupção do fluxo de ar pela asa, rotor, fuselagem e outros objectos salientes. Regra geral, o arrasto opõe-se ao impulso e actua para trás, paralelamente ao vento relativo.
- Sustentação — é uma força produzida pelo efeito dinâmico do ar que actua sobre o aerofólio, actuando perpendicularmente à trajetória de voo através do centro de sustentação e perpendicularmente ao eixo lateral. Em voo nivelado, a sustentação opõe-se à força descendente do peso.
- Peso — A gravidade é a força de atração que tende a puxar todos os corpos para o centro da Terra. O CG pode ser considerado como um ponto no qual todo o peso da aeronave está concentrado. Se a aeronave estivesse em repouso no seu CG exato, equilibrar-se-ia em qualquer atitude. É de notar que o CG é de grande importância numa aeronave, uma vez que a sua posição tem uma grande influência na estabilização.
As forças de elevação e de resistência são o resultado direto da relação entre o vento relativo e a aeronave. A força de elevação actua sempre perpendicularmente ao vento relativo e a força de arrasto actua sempre paralelamente e na mesma direção que o vento relativo. Estas forças são, de facto, os componentes que produzem uma força de elevação resultante na asa.
Ângulo de ataque
A corda de um aerofólio ou de uma secção de asa é uma linha reta imaginária que passa através da secção, desde o bordo de ataque até ao bordo de fuga. A linha de corda fornece um lado de um ângulo que, em última análise, forma o ângulo de ataque. O outro lado do ângulo é formado por uma linha que indica a direção relativa do fluxo de ar. Assim, o ângulo de ataque é definido como o ângulo entre a linha de corda da asa e a direção relativa do vento. Não deve ser confundido com o ângulo entre a linha de corda da asa e o eixo longitudinal da aeronave.
Sustentación
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O peso tem uma relação definida com a elevação. Esta relação é simples, mas importante para compreender a aerodinâmica do voo. A sustentação é a força ascendente na asa que actua perpendicularmente ao vento relativo. A sustentação é necessária para contrabalançar o peso da aeronave (causado pela força da gravidade que actua sobre a massa da aeronave). Num voo nivelado estabilizado, quando a força de sustentação é igual à força do peso, a aeronave encontra-se num estado de equilíbrio e não ganha nem perde altitude. Se a sustentação for inferior ao peso, a aeronave perde altitude. Quando a sustentação é maior do que o peso, a aeronave ganha altitude.
O piloto pode controlar o leme de profundidade. Cada vez que o manípulo ou a alavanca é deslocado para a frente ou para trás, o ângulo de ataque é alterado. Quanto maior for o ângulo de ataque, maior será a elevação (mantendo-se tudo o resto igual). Quando a aeronave atinge o ângulo de ataque máximo, a sustentação começa a diminuir rapidamente. Este é o ângulo de ataque crítico na fase de perda, designado por ângulo de ataque crítico. |
Resistência
O arrasto total de uma aeronave é composto por muitas forças de arrasto, mas apenas três serão consideradas: arrasto parasita, arrasto do aerofólio e arrasto induzido. Quando uma aeronave voa com um ângulo de ataque positivo, existe uma diferença de pressão entre as superfícies superior e inferior da asa. O ar da superfície superior tende a fluir na direção da fuselagem e o ar da superfície inferior tende a fluir na direção da ponta da asa. Quando os fluxos respectivos das superfícies superior e inferior acabam por se encontrar no bordo de fuga da asa, intersectam-se e formam pequenos (muito pequenos) vórtices a jusante da asa.
Uma vez que o ar se desloca sempre da alta pressão para a baixa pressão e que o caminho de menor resistência é em direção às pontas do aerofólio, existe um movimento de ar leve e direcional da parte inferior do aerofólio para o exterior da fuselagem, em torno das pontas. Este fluxo de ar resulta num "derrame" sobre as pontas, criando assim um redemoinho de ar chamado "vórtice".
A intensidade ou força dos vórtices é diretamente proporcional ao peso da aeronave e inversamente proporcional à envergadura da asa e à velocidade da aeronave. Quanto mais pesada e mais lenta for a aeronave, maior será o ângulo de ataque e mais fortes serão os vórtices na ponta da asa. Assim, uma aeronave criará vórtices na ponta da asa cuja força máxima ocorrerá durante as fases de descolagem, subida e aterragem do voo.
Os diferentes ângulos
- Ø posição de voo é o ângulo entre o eixo da fuselagem e a horizontal..
- γ O declive é o ângulo entre a horizontal e o eixo da velocidade.
- α A incidência é o ângulo entre o eixo longitudinal da aeronave e a direção relativa do vento (eixo da velocidade).
Nota: A incidência é definida em relação ao eixo da aeronave e não em relação à asa. Para reduzir a resistência de cruzeiro, a asa forma um certo ângulo com o eixo da aeronave. Este ângulo é designado por ângulo de perda. É o ângulo entre a corda do aerofólio da asa e o eixo longitudinal da aeronave.
