AERODINÂMICA E TEORIA DE VOO -> Capítulo VI - Forças Aerodinâmicas (Parte 2/3)

CAPÍTULO 6 

FORÇAS AERODINÂMICAS

Parte 2/3

SUSTENTAÇÃO

A seguir faremos um estudo especial da força de sustentação.

Dependendo do ângulo de ataque (ALFA), a sustentação (L) assumirá diversos valores conforme o tipo de perfil.

Isso deve ser estudado cuidadosamente nos itens abaixo.

Quando o ângulo de ataque é positivo, a sustentação será também positiva, qualquer que seja o tipo de perfil. 

A sustentação é positiva quando ela é dirigida do intradorso para o extradorso.

O ângulo de ataque é nulo quando o vento relativo sopra na mesma direção da corda do aerofólio.

A sustentação poderá ser nula ou positiva, dependendo do tipo de perfil, conforme mostra a figura ao abaixo.

Existe um ângulo de ataque no qual a asa não produz sustentação. Esse ângulo chama-se Ângulo de Ataque de Sustentação Nula. 

O ângulo de sustentação nula é sempre igual a zero nos perfis simétricos e negativos nos perfis assimétricos.

Quando o ângulo de ataque é menor que o ângulo de sustentação nula, a sustentação do aerofólio torna-se negativa. 

A sustentação negativa é usada em acrobacia aérea, principalmente para voo invertido.

Quando o ângulo de ataque é aumentado, a sustentação também aumenta, até atingir um certo valor máximo, o qual é atingido no instante em que o turbilhonamento está prestes a se iniciar no extradorso.

Isso ocorre quando o perfil atinge o ângulo crítico (também denominado ângulo de estol ou ângulo de sustentação máxima ou ângulo de perda).

Ultrapassado esse ângulo crítico, os filetes de ar não conseguem mais acompanhar a curvatura do extradorso, e começa a se formar um turbilhonamento, diminuindo bruscamente a sustentação e aumentando rapidamente o arrasto.

Embora a Matemática não seja essencial para compreender os princípios básicos do voo, é interessante memorizar a seguinte fórmula (Fórmula de Sustentação):

O coeficiente de sustentação é um número determinado experimentalmente, que depende do ângulo de ataque e do formato do aerofólio. Ele é tanto maior quanto maiores forem:

• O ângulo de ataque;
• A espessura do aerofólio;
• A curvatura do aerofólio;

A fórmula acima leva-nos às seguintes conclusões:

• A sustentação depende de:
• Coeficiente de sustentação;
• Densidade do ar;
• Área da asa;
• Velocidade;

• A sustentação é proporcional a:
• Coeficiente de sustentação;
• Densidade do ar;
• Área da asa;
• Velocidade;

AERODINÂMICA E TEORIA DE VOO -> Capítulo VI - Forças Aerodinâmicas (Parte 1/3)

CAPÍTULO 6 

FORÇAS AERODINÂMICAS

Parte 1/3

Este capítulo tratará das forças aerodinâmicas que tornam possível o voo do avião.

O estudo será feito em três partes:

1. Generalidades;
2. Sustentação;
3. Arrasto;

GENERALIDADES

Num voo normal, o ar escoa pela asa de um avião com maior velocidade no extradorso do que no intradorso, devido à curvatura mais acentuada no extradorso.

Conforme visto no capítulo 5 (Teorema de Bernoulli) - Tubo de Venturi - a maior velocidade no extradorso resulta em menor pressão, criando na asa uma força dirigida para cima e inclinada para trás.

Essa força chama-se Resultante Aerodinâmica, a qual pasa por um ponto chamado Centro de Pressão (Abreviadamente CP).

Na figura abaixo, o ângulo de ataque foi aumentado. Com isso, ocorrem duas mudanças:

• A resultante aerodinâmica dicou maior.
• O Centro de Pressão (CP) avançou mais para a frente.

Na figura abaixo mostra o perfil simétrico. O ângulo de ataque é o "alpha" e a resultante aerodinâmica é RA.

Aumentando o ângulo de ataque, a resultante aerodinâmica aumenta, mas o centro de pressão (CP) permanece no mesmo lugar. 

Isso mostra que o Centro de Pressão de um perfil simétrico é imutável.

Para facilitar o estudo das forças numa asa, a resultante aerodinâmica é dividida em dois componentes, que são:

• SUSTENTAÇÃO (L) - é o componente da resultante aerodinâmica perpendicular à direção do vento relativo; ela sustenta o peso do avião.

• ARRASTO (D) - é o componente da resultante aerodinâmica paralela à direção do vento relativo; ela é prejudicial, portanto deve ser reduzida ao mínimo possível.

NOTA: Convém frisar que a única força produzida pela asa é a Resultante Aerodinâmica. A sustentação e o arrasto são as dois componentes da mesma, que foram criadas simplesmente para facilitar o estudo.

A sustentação não é sempre vertical e o arrasto nem sempre é horizontal. 

Por exemplo, na figura abaixo, o avião está subindo. O vento relativo é, portanto, inclinado; conseqüentemente, a sustentação e o arrasto são também inclinados em relação à linha do horizonte.