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segunda-feira, 27 de junho de 2011

Teoria de voo e Aerodinâmica.

Para que possamos entender sobre o voo, temos que saber sobre o meio do qual usamos para efetuar o mesmo, ou seja, o comportamento dos fluidos (líquido ou gasoso; atmosfera). O movimento dos fluidos também é chamado de ESCOAMENTO podendo ser de dois tipos:
Laminar ou Lamelar: quando ocorre em uma direção de forma regular e ordenada. Turbulento ou Turbilhonado: quando seu movimento é irregular e desorganizado. Existe uma lei para este escoamento, chamada de lei da continuidade, que diz: “Quanto mais estreito for o tubo de escoamento maior será a velocidade e vice-versa”.

Forças que atuam em uma aeronave em voo.

Tração: fornecida pelo grupo moto-propulsor
Arrasto: aparece com o deslocamento
Sustentação: fornecida pela asa
Peso
O nome em inglês e português dado a estas forças são:

Inglês
Português
T – Traction
T – tração
W – Weight
P – Peso
L – Lift
S – sustentação
D – Drag
A– arrasto


Cada uma destas forças se aplica em um ponto:
Tração – centro de tração
Arrasto – centro de arrasto ou resistência ao avanço
Sustentação – centro de pressão (CP)
Peso – centro de gravidade (CG).
Para um vôo reto-horizontal, as forças deverão estar em equilíbrio entre elas:
A tração deverá ser igual ao arrasto para uma velocidade constante.
A sustentação igual ao peso para que continue voando sem subir ou descer.

Observações:

Vôo cruzeiro deverá ser o vôo nivelado com velocidade constante
Arrasto induzido está relacionado à sustentação
Arrasto parasita não está relacionado à sustentação

Ângulo de atitude.
Ângulo formado entre o eixo longitudinal e a linha do horizonte é um ângulo variável.

Estol.
É a perda súbita de sustentação, geralmente provocada por baixa velocidade ou ângulo de ataque exagerado. Observação, o ângulo de estol é igual ao ângulo crítico.

Ângulo de incidência.
Formado entre a corda e o eixo longitudinal (ângulo fixo).

Resultante Aerodinâmico.
É a força que resulta quando se une a resistência ao avanço à sustentação. Geralmente esta força é para cima e para trás.

Vento relativo.
É o vento APARENTE contrário ao movimento do corpo ou objeto antes de atingir o perfil. Formado pela movimentação de um corpo. É o vento que se sente ao colocar a mão fora da janela de um carro em movimento. Este vento sempre terá a mesma direção e velocidade, porém, somente o sentido será contrário ao do deslocamento do corpo.
Exemplo: Podemos dizer que quando uma aeronave realiza um voo descendente a uma velocidade de 200 km/h, verificamos o aparecimento do vento relativo subindo a uma velocidade de 200 km/h.

Enflexamento.
É o ângulo formado entre o eixo transversal ou lateral do avião e a linha do bordo de ataque da asa. Pode ser positivo (para trás) ou negativo (para frente). O enflexamento também melhora o desempenho de aeronaves em altas velocidades (enflexamento positivo).

Ângulo Diedro.
É o ângulo formado entre o plano de asa e o eixo transversal ou lateral do avião. Pode ser positivo (para cima) ou negativo (para baixo).

Estabilidade.
É a habilidade própria de um corpo, após ter seu equilíbrio perturbado, desenvolver forças ou momentos para trazê-lo de volta a sua posição original. Quanto a equilíbrio existem três tipos, a saber:


Tipo
Quando afastado de seu equilíbrio o avião tende a
Estável
Voltar a sua posição inicial
Instável
Afastar-se de seu equilíbrio
Indiferente
Ficará na nova posição
Para ter segurança em todas as situações de vôo o avião deverá estar em seu equilíbrio estável! 

Estabilidade Direcional.
É a estabilidade do avião em torno do eixo vertical. Se uma rajada de vento produz uma guinada em um avião estável, este voltará à posição inicial sem que o piloto atue nos comandos de voo.
Responsável por essa estabilidade é o estabilizador vertical localizado na empenagem do avião.

Estabilidade longitudinal: é a estabilidade do avião em relação ao eixo lateral. Se este avião receber uma rajada de vento que levante o nariz, sem que o piloto atue nos comandos de vôo, o avião voltará à posição inicial. O estabilizador horizontal localizado na empenagem do avião é responsável pela estabilidade longitudinal.


Estabilidade lateral: é a estabilidade do avião em relação ao eixo longitudinal. Se o avião recebe uma rajada de vento que levante uma das asas, a tendência do avião é de voltar à sua posição original sem que se atue nos comandos.


AERODINÂMICA.
O nome aerodinâmica está relacionado ao estudo da dinâmica dos corpos que se movem dentro de fluidos como o próprio ar e outros gases, sendo um ramo importante da mecânica dos fluidos. Como exemplos de aplicações da aerodinâmica, podemos citar a criação dos corpos dos aviões, formato de projéteis e até mesmo a construção de simples cataventos. A base de estudo da aerodinâmica é determinada através uma lei: O Princípio de Bernoulli.

Este princípio relaciona a velocidade do fluxo do ar e a pressão correspondente, desta forma temos que para maiores velocidades de fluxo, correspondem menores valores de pressão, assim como para aumentos de pressão, correspondem diminuições na velocidade de fluxo.

Baseando-se neste princípio, a engenharia conseguiu desenhar as asas de um avião de forma que a velocidade do fluxo do ar fosse menor na parte de baixo da asa, causando então uma diferença de pressão entre a parte inferior e a superior do avião, e esta diferença de pressão é a responsável por manter o avião em suspensão no ar durante a viagem. Através da movimentação de parte das asas, há a possibilidade de se aumentar ou diminuir a velocidade de fluxo de ar sob a asa, o que permite ganhar ou perder altura ou mesmo alterar a direção de voo. Assim como se estuda o movimento de partículas em um fluido viscoso como o óleo, temos que entender que estamos mergulhados num fluido também: o ar. O ar é responsável por grande parte do atrito que diminuem a velocidade dos carros. Mesmo corpos celestes são desintegrados quando entram dentro da atmosfera terrestre, pois o atrito com o ar é tão intenso que incendeia o corpo. Podemos perceber daqui, que um dos interesses da aerodinâmica reside também em encontrar formatos aerodinâmicos, ou seja, formas que permitam o menor atrito possível com o ar. O maior interesse neste caso está nas indústrias automobilísticas. O leitor pode perceber como os carros de 40 a 60 anos atrás e até mesmo carros não tão velhos possuíam formas quadradas, o que causava muito atrito com o ar, diminuindo muito o rendimento do carro, porém hoje em dia os carros parecem mais naves espaciais, até mesmo utilizando pinturas e esmaltes especiais que reduzem o atrito com o ar.

Vemos também que os carros mais aerodinâmicos são aqueles cuja base se encontra mais perto do chão, evitando desta forma o fluxo de ar sob o carro, e esta característica é levada a extremos quando tratamos de carros de fórmula 1. Outro ramo estudado dentro da aerodinâmica é o de velocidades supersônicas. Velocidades supersônicas são aquelas que superam a velocidade de propagação do som no ar, a qual é variável, porém pode ser considerada como valendo 340m/s. À aplicação básica de velocidades supersônicas está no estudo de balística e no estudo de aviões supersônicos. A velocidade do som é representada pelo número de Mach, nome dado em homenagem do físico austríaco Ernst Mach. Desta forma, um avião que se move com uma velocidade duas vezes e meia a velocidade do som está se movendo a 2,5 Mach. Da mesma maneira, os formatos de corpos se movendo a velocidades supersônicas têm de ser estudados, porém diferentemente dos corpos se movendo a velocidades subsônicas.

Curvatura:
Nesse caso, os projetistas desenham as asas retas embaixo e curvadas em cima. Quando o ar passa pela asa, ele percorre a parte de cima no mesmo tempo que a parte de baixo. Como a trajetória que o ar faz em cima é maior, isso significa que a velocidade do ar passa em cima da asa é maior que a do ar que passa embaixo. Essa diferença de velocidade causa a diferença de pressão, que sustenta o avião no ar.

Deflexão:
É quase igual à curvatura, mas só que usa todo o corpo do avião, e não só as asas. É usado em aeronaves mais rápidas, já que a velocidade não permite o uso de asas curvadas. Também funciona com o nariz da aeronave jogando o ar para baixo, e a força de reação ajuda a sustentar o avião no ar.


Flaps:

É um chamado dispositivo de alta sustentação, serve nas manobras de decolagem e aterrissagem, onde o avião precisa de sustentação a baixa velocidade. Quando é acionado, causa uma curvatura maior nas asas. Obviamente, isso faz a sustentação aumentar. Também serve para levantar o nariz do avião, proporcionando um melhor ângulo de aterrissagem.









Forças que atuam durante o voo:

Tração: É a força gerada pelos motores, que empurra o avião para frente.

Arrasto: É a resistência do ar, que aparece na forma de turbilhões de ar e vácuo atrás da aeronave. Ela se opõe à tração, diminuindo a velocidade do avião.

Peso: É a resultante entre a massa da aeronave e a gravidade.

Sustentação: É a força gerada pelas asas, que se opõe à gravidade, anulando o peso da aeronave.

Na ausência de ar induzido, e/ou velocidade horizontal, o angulo de ataque e o angulo de incidência são o mesmo. Sempre que o vento aparente é modificado, pelo fluxo de ar induzido ou pela deslocação do helicóptero o angulo de ataque é diferente do angulo de incidência.



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