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Como Funciona o Avião

Flapes

Em geral, as asas da maioria dos aviões são projetadas para oferecer a quantidade apropriada de sustentação (junto com arrasto mínimo), ao passo que o avião opera em modo de cruzeiro (cerca de 560 milhas por hora, correspondente a 901 km/h para um Boeing 747-400). Entretanto, quando essas aeronaves decolam ou aterrissam, suas velocidades podem ser reduzidas a menos de 200 milhas por hora (322 kph). Essa dramática alteração nas condições de trabalho da asa significa que um formato diferente de aerofólio provavelmente melhoraria a aeronave.

Para comportar ambos os regimes de vôo (rápido e alto, assim como baixo e lento), as asas de avião possuem seções móveis chamadas flapes. Durante a decolagem e a aterrissagem, os flapes são projetados pra trás e para baixo, a partir do bordo de fuga das asas. Isso altera efetivamente o formato da asa, permitindo que ela desloque mais ar criando maior sustentação. A desvantagem dessa alteração é o arrasto que também é criado, de forma que os flapes são recolhidos pelo restante do vôo.

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Slats

Slats têm a mesma função que os flapes (isto é, alterar temporariamente o formato da asa para aumentar a sustentação), mas eles são presos na frente da asa, em vez de atrás. Eles também são utilizados na decolagem e na aterrissagem.

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Superfícies giratórias

Considerando o que sabemos até agora sobre asas e sustentação, parece lógico que um simples cilindro não produza nenhuma sustentação quando imerso em um fluido em movimento (imagine um avião com asas no formato de rolos de papelão de papel-toalha). Em um mundo simplificado, o ar simplesmente fluiria uniformemente ao redor do cilindro em ambos os lados, e continuaria indo. Na realidade, o ar descendente seria um pouco turbulento e caótico, porém ainda não geraria sustentação.

Entretanto, se começarmos a girar o cilindro, como mostra a figura abaixo, a superfície do cilindro vai arrastar a camada de ar em seu redor.

O resultado final é uma diferença de pressão entre a parte superior e inferior, o que desvia o fluxo de ar para baixo. A Terceira Lei de Newton define que, se o ar está sendo redirecionado para baixo, o cilindro deve ser desviado para cima (soa como sustentação, não?). Esse é um exemplo do Efeito Magnus (também conhecido por Efeito de Robbins), válido para esferas e cilindros rotatórios.

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Acredite ou não, Anton Flettner criou um navio chamado Bruckau, que usava cilindros giratórios em vez de velas para impulsioná-lo e atravessar o oceano.

Superfícies de exaustão

Vamos pegar a asa cilíndrica dos exemplos acima e encontrar outro meio para gerar sustentação com ela. Quando você põe as costas da mão verticalmente sob a torneira, a água não escorre simplesmente pela parte inferior de sua mão e depois cai.

Em vez disso, a água se move para cima e ao redor da lateral de sua mão (por alguns milímetros) antes de cair na pia. Isso é conhecido como Efeito Coanda (em homenagem a Henri Coanda), que define que um fluido tende a seguir o contorno da superfície curva com a qual se depara.

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Em nosso exemplo cilíndrico, se o ar é forçado para fora de uma abertura longa, logo atrás da parte superior do cilindro, ele vai circundar o lado traseiro e puxar o ar vizinho consigo. Essa situação é muito similar ao Efeito Magnus, exceto pelo fato de que o cilindro não precisa girar.

O Efeito Coanda é usado em aplicações especializadas para aumentar a quantidade de sustentação adicionada fornecida pelos flapes. Em vez de alterar apenas o formato da asa, o ar comprimido pode ser forçado através de grandes aberturas na parte superior da asa ou flapes para produzir sustentação extra.

Acredite ou não, em 1990, a McDonnell Douglas Helicopter Co. (atualmente conhecida como MD Helicopters, Inc.) removeu os rotores de cauda de alguns de seus helicópteros e os substituiu por cilindros. Em vez de utilizar um rotor de cauda tradicional para guiar a aeronave, a cauda é pressurizada, e o ar é expelido por longas aberturas, exatamente como na figura acima.

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