AERODINÂMICA E TEORIA DE VOO -> Capítulo XVI - Estabilidade Longitudinal

CAPÍTULO 16 

ESTABILIDADE 
LONGITUDINAL

TIPOS DE EQUILÍBRIO

Existem três tipos possíveis de equilíbrio:

• Equilíbrio Estável;
• Equilíbrio Instável
• Equilíbrio indiferente;

A figura abaixo (Imagem 1) mostra alguns objetos com esses tipos de equilíbrio.

Imagem 1

Um avião afastado da condição de equilíbrio pode comportar-se de três diferentes maneiras:

• Estável - O avião tende a voltar ao equilíbrio.
• Instável - O avião tende a afastar-se mais do equilíbrio.
• Indiferente - O avião continua fora do equilíbrio.

Imagem 2

O termo "estaticamente" indica apenas uma tendência. Por exemplo, um avião estaticamente estável tende a voltar ao equilíbrio mas, isso não garante que o avião realmente voltará e permanecerá no equilíbrio.

A asa de um avião, devido ao perfil assimétrico, é estaticamente instável. Por exemplo, se o ângulo de ataque aumentar, o Centro de Pressão (CP) avançará, aumentando ainda mais o ângulo de ataque.

Imagem 3

Um avião torna-se estável graças ao estabilizador, que serve para fazer o avião retornar sempre à posição original de equilíbrio.

Por exemplo, se ele levantar o nariz, o ângulo de ataque do estabilizador aumentará, forçando a cauda para cima.

Imagem 4

Para que um avião seja estaticamente estável, é necessário que ele tenha nariz pesado, ou seja, o Centro de Gravidade deve estar localizado à frente do Centro de Pressão.

Nessas condições quando o avião recebe um rajada ascendente, por exemplo, sua cauda irá subir mais rapidamente que o nariz, por ser mais leve.

Isso faz o ângulo de ataque da asa diminuir, neutralizando o efeito da rajada.

O centro de gravidade, porém, deve estar situado dentro de determinados limites estabelecidos pelo fabricante do avião.

Se o centro de gravidade estiver situado demasiadamente à frente (nariz muito pesado), o avião ficará demasiadamente estável, a ponto de não responder adequadamente ao comandos do piloto.

Se o centro de gravidade estiver demasiadamente afastado (cauda muito pesada), o avião terá grande manobrabilidade, mas será pouco estável ou até mesmo instável.

Imagem 5

COMPORTAMENTO DE UM AVIÃO ESTATICAMENTE ESTÁVEL

Um avião estaticamente estável possui dois comportamentos característicos, que podem ser facilmente percebidos em voo:

1. Reduzindo a potência do motor, o avião abaixa o nariz e inicia uma descida, evitando automaticamente a perda de velocidade que poderia levar ao estol.
2. Para baixar o nariz do avião, é preciso forçar o manche para a frente (picar); se largarmos o manche, este volta automaticamente para a posição original e o avião ergue o nariz, retornando ao voo nivelado.

Evidentemente, um avião deve ser estaticamente estável para poder ser pilotado. Entretanto, isso não pode ser suficiente, porque um avião estaticamente estável pode apresentar três tipos de comportamento quando afastado do equilíbrio:

1. Avião dinamicamente estável - volta ao equilíbrio e logo se estabiliza com uma ou duas oscilações.
2. Avião dinamicamente instável - tenta voltar ao equilíbrio muito fortemente, e por isso as oscilações aumentam cada vez mais.
3. Avião dinamicamente indiferente - tenta voltar ao equilíbrio, mas sempre ultrapassa, oscilando sem parar.

Imagem 6

As possibilidades de equilíbrio longitudinal de um avião podem ser resumidas no seguinte quadro:

As possibilidades apresentadas no quadro acima podem ser melhor visualizadas na imagem abaixo (Imagem 7):

Imagem 7