CAPÍTULO 6
FORÇAS AERODINÂMICAS
Parte 3/3
ARRASTO
Todos os objetos apresentam uma resistência ao avanço quando se deslocam através do ar.
Ela é produzida pela turbulência que se forma atrás desses objetos(*).
Uma superfície aerodinâmica tem pequena resistência ao avanço por que ela produz um turbilhonamento muito pequeno.
A resistência ai avanço do aerofólio, ou arrasto (definido neste estudo na Parte 1/3) é muito pequena quando o ângulo de ataque da asa é pequeno.
Entretanto, quando o ângulo de ataque é grande, o arrasto também é muito maior.
O arrasto é calculado através de uma fórmula matemática que deve ser memorizada.
Abaixo, podemos notar que sua fórmula é quase idêntica à formula da sustentação.
O coeficiente do arrasto é um número determinado experimentalmente, que depende do ângulo de ataque e do formato do aerofólio.
(*) - A rigor, o arrasto não é causado pela turbulência em si, mas pela redução da pressão atrás dos objetos.
O aparecimento da turbulência simplesmente indica que os filetes de ar não estão conseguindo acompanhar suavemente o contorno do objeto.
ARRASTO INDUZIDO
Já vimos que quando o ar escoa sobre uma asa, a pressão é maior no intradorso do que no extradorso.
Como resultado, o ar escapa do intradorso em direção ao extradorso pelas pontas das asas, formando um turbilhonamento em espiral.
Esse fenômeno cria um arrasto adicional no avião, chamado Arrasto Induzido.
(Novamente, o arrasto induzido não é provocado pela turbulência em si, mas pela fuga do ar que se encontra no intradorso.
Essa fuga diminui a sustentação, obrigando o piloto a aumentar o ângulo de ataque, o que implica maior arrasto.)
ALONGAMENTO
Para diminuir o arrasto induzido, os aviões de grande rendimento possuem asas com grande alongamento.
O alongamento é a razão entre a envergadura e a corda média geométrica (ou entre o quadrado da envergadura e área da asa).
Onde:
b - Envergadura;
S - Área da asa;
CMG - Corda Média Geométrica (Também simbolizada pela letra "c" com um traço superior) .
O arrasto induzido pode ser diminuído através de dispositivos como tanques nas pontas das asas, que server para dificultar a formação do turbilhonamento ou vórtice induzido.
NOTA: Não é necessário decorar a fórmula acima; ela está apresentada simplesmente a título de informação.
ÂNGULO DE ATAQUE E ÂNGULO DE ATITUDE
Quando observamos um avião com o nariz alto, como a figura abaixo, geralmente tendemos a imaginar que o seu ângulo de ataque é positivo. Toda via, observando melhor, vê-se que o avião está chegando ao topo de "looping" invertido, com o vento relativo incidindo sobre o extradorso da asa.
O ângulo de ataque é portanto negativo e a asa produz sustentação para baixo.
O ângulo de atitude, que é medido entre o eixo longitudinal e a linha do horizonte, não depende da direção ou trajetória do voo.
Na figura acima, com o nariz d avião está alto, podemos dizer seguramente que o seu ângulo de atitude é positivo.
Ela é produzida pela turbulência que se forma atrás desses objetos(*).
Uma superfície aerodinâmica tem pequena resistência ao avanço por que ela produz um turbilhonamento muito pequeno.
Entretanto, quando o ângulo de ataque é grande, o arrasto também é muito maior.
Abaixo, podemos notar que sua fórmula é quase idêntica à formula da sustentação.
O coeficiente do arrasto é um número determinado experimentalmente, que depende do ângulo de ataque e do formato do aerofólio.
(*) - A rigor, o arrasto não é causado pela turbulência em si, mas pela redução da pressão atrás dos objetos.
O aparecimento da turbulência simplesmente indica que os filetes de ar não estão conseguindo acompanhar suavemente o contorno do objeto.
ARRASTO INDUZIDO
Já vimos que quando o ar escoa sobre uma asa, a pressão é maior no intradorso do que no extradorso.
Como resultado, o ar escapa do intradorso em direção ao extradorso pelas pontas das asas, formando um turbilhonamento em espiral.
Esse fenômeno cria um arrasto adicional no avião, chamado Arrasto Induzido.
(Novamente, o arrasto induzido não é provocado pela turbulência em si, mas pela fuga do ar que se encontra no intradorso.
Essa fuga diminui a sustentação, obrigando o piloto a aumentar o ângulo de ataque, o que implica maior arrasto.)
ALONGAMENTO
Para diminuir o arrasto induzido, os aviões de grande rendimento possuem asas com grande alongamento.
O alongamento é a razão entre a envergadura e a corda média geométrica (ou entre o quadrado da envergadura e área da asa).
b - Envergadura;
S - Área da asa;
CMG - Corda Média Geométrica (Também simbolizada pela letra "c" com um traço superior) .
O arrasto induzido pode ser diminuído através de dispositivos como tanques nas pontas das asas, que server para dificultar a formação do turbilhonamento ou vórtice induzido.
O turbilhonamento induzido (ou vórtice induzido) é maior nas baixas velocidades, como na decolagem ou pouso, porque nessas condições o ângulo de ataque é maior.
ARRASTO PARASITA
É o arrasto de todas as partes do avião que não produzem sustentação.
Para definir o arrasto parasita de um avião, o fabricante determina a área de uma placa plana perpendicular à direção do vento relativo, cujo arrasto é igual ao arrasto parasita do avião.
Conhecendo-se a área plana equivalente, torna-se então possível calcular o arrasto parasita do avião em qualquer condição.
A fórmula abaixo permite calcular o arrasto parasita. É muito semelhante à fórmula do arrasto vista anteriormente.
O valor 1,28 é o coeficiente de arrasto de uma placa plana perpendicular ao vento (valor discutível, mas convém conhecê-lo).
O arrasto parasita é praticamente constante para pequenos ângulos de ataque. Como o avião é formado por partes que produzem sustentação (a asa) e partes que não produzem (o resto do avião), o arrasto total será:
ÂNGULO DE ATAQUE E ÂNGULO DE ATITUDE
Quando observamos um avião com o nariz alto, como a figura abaixo, geralmente tendemos a imaginar que o seu ângulo de ataque é positivo. Toda via, observando melhor, vê-se que o avião está chegando ao topo de "looping" invertido, com o vento relativo incidindo sobre o extradorso da asa.
O ângulo de ataque é portanto negativo e a asa produz sustentação para baixo.
O ângulo de atitude, que é medido entre o eixo longitudinal e a linha do horizonte, não depende da direção ou trajetória do voo.
Na figura acima, com o nariz d avião está alto, podemos dizer seguramente que o seu ângulo de atitude é positivo.
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