CAPÍTULO 9
VOO HORIZONTAL
No voo horizontal em velocidade constante, a sustentação é igual ao peso e a tração da hélice é igual ao arrasto, ou seja:
Voando em alta velocidade, o ângulo de ataque da asa é pequeno, de apenas alguns graus.
Se diminuirmos a velocidade, mantendo o voo horizontal, será preciso aumentar o ângulo de ataque.
A menor velocidade possível em voo horizontal é conseguida quando o avião coa com ângulo de ataque crítico.
Essa velocidade chama-se velocidade de estol.
O coeficiente de sustentação é máximo, e o avião está na iminência de estol.
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| Imagem 1 |
Ultrapassado o ângulo crítico, inicia-se o estol e a sustentação diminuirá rapidamente, mais é ainda possível manter o coo horizontal desde que a velocidade seja aumentada para compensar a redução da sustentação.
Todavia, pequenos aumentos do ângulo de ataque além do ângulo crítico exigirão enormes aumentos de potência para compensar o arrasto adicional.
Por esse motivo, somente os aviões com grande excesso de potencia podem manter a altura apos a ocorrência do estol.
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| Imagem 2 |
Conforme acabamos de estudar, podemos conclui que o ângulo de ataque é muito importante para o voo, principalmente para o piloto evitar o estol.
Entretanto, a maioria dos aviões não possui indicador de ângulo de ataque.
Na prática, o velocímetro é suficiente para o piloto manter o controle do avião em condições normais.
Por exemplo, se o avião estiver voando próximo à velocidade de estol especificada pelo fabricante, a asa estará automaticamente próxima ao ângulo de ataque crítico. Portanto o velocímetro alertará o piloto quanto ao risco de estol.
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| Imagem 3 |
Embora isso pareça evidente, há uma exceção a essa regra: abaixo de uma determinada velocidade, para a qual a potência é mínima, o avião passa a exigir mais potência para voar mais lentamente.
A explicação é simples: baixas velocidades requerem grandes ângulos de ataque, os quais aumentam o arrasto e para vencer esse arrasto é preciso aumentar a potência.
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| Imagem 4 |
A potência máxima que o grupo moto-propulsor consegue fornecer ao avião chama-se Potência Disponível.
Em baixas velocidades, a potência disponível é pequena por que a hélice desperdiça quase toda a potência efetiva do motor, produzindo apenas vento.
A medida que a velocidade aumenta, a hélice passa a aproveitar melhor a potência do motor, e assim a potência disponível aumenta, até atingir seu valor máximo na velocidade de voo para a qual a hélice foi construída; depois disso, o rendimento começa outra vez a diminuir, conforme o gráfico abaixo (Imagem 5).
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| Imagem 5 |
Sobrepondo as curvas de potência necessária e da potência disponível, podemos estudar todas as velocidades do voo horizontal, conforme mostrado abaixo.
- Velocidade Máxima - é a maior velocidade possível em voo horizontal.
- Velocidade de Máximo Alcance - é a velocidade que permite voar a maior distância possível com dada quantidade de combustível (corresponde ao ponto de tangência da linha tracejada com a curva de potência necessária).
- Velocidade de Máxima Autonomia - é a velocidade que permite voar máximo tempo possível com dada quantidade de combustível. É uma velocidade baixa, usada em voos de espera ou holding sobre um aeroporto.
- Velocidade Mínima - é a menor velocidade para a qual é possível voar com velocidade constante. O ângulo de ataque é maior do que crítico, e a velocidade é maior que a de estol.
- Velocidade de Estol - é a menor velocidade possível em voo horizontal. O avião voa no ângulo de ataque crítico, e o coeficiente de sustentação é o máximo. Usando dispositivos hipersustentadores, a velocidade de estol torna-se menor.
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| Imagem 6 |
O arrasto de um avião em voo horizontal não depende da altitude. Isso pode parecer inicialmente estranho, mas pode ser explicado através da figura abaixo (Imagem 7).
O avião voando rente ao mar não necessita de muita velocidade, porque o ar ali é denso, possibilitando-lhe obter facilmente a sustentação necessária ao voo.
O avião que voa em altitude maior encontra o ar rarefeito. Aparentemente isso é benéfico, pois o arrasto seria menor.
Mas é preciso lembrar que o ar rarefeito torna a sustentação também menor, tornando impossível manter o voo.
Conseqüentemente, o piloto é obrigado a aumentar a potência e assim, com o avião mais rapidamente, a sustentação aumenta e torna-se suficiente para manter o voo.
Mas o arrasto também aumenta e torna-se outra vez igual ao arrasto ao nível do mar. Portanto o arrasto em voo horizontal não varia quando a altitude é variada.
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| Imagem 7 |
Muitas vezes precisamos saber como varia a velocidade de um avião em voo horizontal quando são alterados o peso, a altitude, a área da asa e etc...
Exemplo:
O que aconteceria com a velocidade de estol de um avião se aumentarmos o seu peso?Questões deste tipo podem ser respondidas através da fórmula abaixo:
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| Imagem 8 |
Para responder à questão acima, basta observar que a velocidade do avião é proporcional à raiz quadrada do peso W; portanto a velocidade de estol aumentará se o peso do avião for aumentado. Todavia, podemos responder a essa questão sem usar formulas matemáticas, como veremos a seguir.
Veremos agora três regras práticas que substituem várias fórmulas matemáticas do voo horizontal.
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| Imagem 9 |
Essas regras serão explicadas a seguir:
1º REGRA PRÁTICA
Essa regra prática pode ser usada para qualquer velocidade (velocidade de estol, velocidade máxima autonomia e etc...), com exceção da Velocidade Máxima - para esta, temos a 3º regra
Os significados dos símbolos são os seguintes:
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| Imagem 10 |
V e PACa são concordantes.
Exemplo: Se o P (peso) aumentar, V (velocidade) aumentará, pois são concordantes. Se A (altitude) diminuir, V (velocidade diminuirá, pois são concordantes).
V e DAC são discordantes.
Exemplo: Se D (densidade do ar) diminuir, V (velocidade do avião) aumentará, pois são discordantes. Se A (área da asa) for grande, V (velocidade) será pequena, pois são discordantes.
2º REGRA PRÁTICA
Esta regra serve para solucionar questões a respeito da potência necessária ao voo horizontal.
A "fórmula" a ser usada é quase a mesma da 1º regra:
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| Imagem 11 |
Onde N é a Potência Necessária.
Exemplo:
Um avião requer certa potência para voar horizontalmente, Se a densidade do ar diminuir, será necessário aumentar a potência para manter o voo?
Resposta:
Sim. De acordo com a 2º Regra prática, N e D são discordantes. logo, se a densidade diminuir, a potência necessária aumentará.
3º REGRA PRÁTICA
Esta regra vale somente para a Velocidade Máxima. A "fórmula" correspondente é:
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| Imagem 12 |
Esta regra é também usada de modo idêntico à 1º Regra:
Exemplo:
A velocidade máxima de um avião em voo horizontal é igual a 200 mph, ao nível do mar. Numa altitude de 870 pés, sua velocidade máxima será maior?
Resposta:
Não. De acordo com a 3º Regra Prática Vmáx e PAAC são discordantes. Logo, aumentando A (altitude) para 870 pés, a velocidade máxima do avião diminuirá.
NOTA
Idealmente, as questões envolvendo velocidades e potências em voo horizontal deveriam ser resolvidas através do raciocínio e da fórmula mostrada no item 9. As três regras práticas têm apenas a finalidade auxiliar os leitores não habituados ao uso de fórmulas matemáticas a responderem rapidamente aquelas questões.
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