AERODINÂMICA - Como um avião voa?

1. Introdução

São muitas as pessoas que têm medo de voar de avião e preferem enfrentar horas de viagem para chegar "em segurança" ao seu destino. Coloco o item segurança entre aspas porque, apesar de alguns afirmarem o contrário, o avião é o meio de transporte mais seguro existente atualmente. Já foi o tempo em que voar era algo perigoso e acidentes eram constantes... hoje em dia é muito mais perigoso parar com seu carro em um sinal vermelho do que fazer uma viagem de avião. Tal mito desenvolveu-se na mente popular não devido à quantidade de acidentes aéreos, mas devido a gravidade dos poucos que ocorrem. Isto é, apesar de raramente ocorrer um acidente aéreo, os que ocorrem quase sempre causam grandes estragos. Mas essa mentalidade só existe porque a grande maioria das pessoas não possui os conhecimentos básicos do que faz uma aeronave voar.
Neste primeiro tópico oficial do Portal New Wings, descobriremos de forma simples como um avião voa. Perguntando a alguém leigo de aviação como algo mais pesado do que o ar consegue manter-se voando sem despencar como uma pedra faria, provavelmente ouvirá "Porque ele tem asas" ou "Não sei, só sei que voa!". De uma certa maneira, o avião voa porque tem asas (aerofólios), mas o que faz com que essas asas não falhem em sua missão? A resposta está baseada nos princípios da física, mais especificamente em uma força chamada sustentação.

2. Geometria do Avião

Primeiramente, vamos lembrar geometria de um avião:

As partes indicadas na figura são classificadas em cinco grupos:

• Fuselagem: É considerada o componente central, pois é nela onde se encaixam todas as outras partes. Também pode ser chamada popularmente de "charuto" da aeronave.
• Empenagem: É a cauda do avião, composta pelo estabilizador vertical (deriva) e o horizontal (estabilizador), sendo que o profundor está localizado no bordo de fuga (borda de trás) do estabilizador e o leme de direção fica atrás da deriva.
• Grupo Moto-Propulsor: É o que faz o avião andar. Composto pelo motor e hélice.
• Asas: O principal aerofólio do avião, é o que gera a sustentação. No bordo de fuga encontramos o Aileron e o Flape.
• Trem de pouso: É a parte que apoia o avião no solo, além de amortecer os impactos do pouso, controlar e frear o avião em movimento no solo.

3. As Quatro forças

Para um avião manter o vôo reto horizontal (sem subir nem descer), com velocidade constante (mantendo a mesma velocidade, sem acelerar nem desacelerar), a resultante das forças atuando sobre ele deverá ser nula, ou seja, o Peso é igual à Sustentação, porém em sentido oposto e, a Tração é igual à Resistência ao Avanço, também em sentidos opostos.

Analizaremos agora cada uma das forças que atuam na aeronave.

• Peso: É o peso do avião. Força existente em todo corpo com massa submetido à força da gravidade.
• Sustentação: É a força produzida pela asa, será vista mais à frente.
• Tração: É a força que produz a velocidade do avião. Existe graças ao motor que transforma a energia calorífica da queima do combustível em energia mecânica, o que faz girar a hélice, fazendo assim o avião "andar".
• Arrasto: É a força que surge quando o avião está em movimento, devido à resistência existente no ar.

4. A Sustentação

É aqui que veremos o real porquê de um avião conseguir voar.

Segundo o Princípio de Bernoulli (matemático holandês, 1700-1782), para um fluxo, quanto maior sua velocidade menor será sua pressão, e vice versa. Levando isso para a prática na aviação, significa que quando o avião se desloca para a frente sua asa corta o ar na direção do movimento, isso cria um vento relativo. Esse vento é um fluxo de ar que estará passando tanto pelo intradorso (parte de baixo) quanto pelo extradorso (parte de cima) da asa. Porém, a asa apresenta a seguinte forma:

Visualizando a forma do perfil da asa, fica claro que o ar percorre um caminho maior quando passa por cima (trajetória curva e longa) do que quando passa por baixo (trajetória quase reta e curta). Porém, ambos devem chegar ao final da asa ao mesmo tempo, logo o ar acima da asa precisa passar a uma velocidade maior.

Essa velocidade maior significa uma menor pressão sobre a asa, logo a pressão abaixo da asa é maior e isso cria uma força resultante para cima, chamada sustentação. É o que faz o avião voar.

Por isso, um avião voando normalmente com sua asa intacta e mantendo uma velocidade mínima necessária para gerar a sustentação, nunca perderá essa força e sempre estará voando.

O grande problema de tudo isso é quando o novo piloto descobre que todo esse conhecimento de aerodinâmica, teoria de vôo e mecânica será posto de lado e o que realmente faz um avião voar é o dinheiro! hehehehehe

Um grande abraço!!!