No dia do Itápolis Airshow 2015 eu fiquei trabalhando no estacionamento… Não tem problema, porque no dia seguinte pude assistir à preparação e decolagem de duas fantásticas máquinas sub o comando de pilotos notáveis. Aqui, as fotos do Pitts S-2B que ganhou vida nas mãos do Cmte. Brasil
Estabilidade estática:
Para haver estabilidade estática deve haver restauração. (tendência a voltar à posição original). Se há restauração, então há, com certeza, estabilidade estática.
Note que:
Posição do CG:
Em aviões convencionais, o CG deverá estar localizado à frente do centro de pressão.
Profundor: para manter o equilíbrio, em aviões convencionais, o profundor deve realizar uma força para baixo. Portanto a sustentação do avião deve equilibrar o peso do avião e também a força negativa produzida pelo profundor.
CG recuado (muito para trás):
___________________________________________________
CG muito à frente:
___________________________________________________
UPWASH E DOWNWASH
À frente da asa, o ar é desviado para cima: upwash
Depois da asa, o ar é jogado para baixo. O ângulo entre o escoamento de ar após a asa e o vento ao longe do avião é o downwash. O profundor é localizado em uma região que recebe este ar “por cima” devido ao downwash, o que o ajuda a fazer força para baixo, necessária à estabilidade da aeronave.
Para falarmos em estabilidade dinâmica um avião deve, necessariamente, apresentar estabilidade estática, ou seja, restauração. É preciso que ele tente voltar à posição original após sofrer uma perturbação.
Quando um avião sofre uma perturbação e desenvolve oscilações cada vez menores, até voltar à posição de equilíbrio, dizemos que ele é DINAMICAMENTE ESTÁVEL.
Quando um avião sofre perturbações e desenvolve oscilações que permanecem constantes, sem aumentar nem diminuir de amplitude, então dizemos que é dinamicamente INDIFERENTE.
Quando um avião sofre perturbações que o tiram do equilíbrio e então desenvolve oscilações com amplitudes cada vez maiores, dizemos que é DINAMICAMENTE INSTÁVEL.
Note que os três exemplos acima apresentam estabilidade ESTÁTICA, ou seja, o avião pode ser estaticamente estável e, mesmo assim, dinamicamente estável, instável ou indiferente.
É o ângulo formado entre o bordo de ataque da asa e uma reta paralela ao eixo lateral.
O enflechamento reduz o CL máximo da asa e “atrasa” o estol, tornando-o também mais suave. Não há um estol definido e abrupto, como em uma asa reta. Após o ângulo de CL máximo, o “estol” ocorre por uma redução mais gradual na sustentação seguida por um aumento significativo de arrasto.
ESTOL: Em asas enflechadas, o estol tende a acontecer da raiz para a ponta. Problemas: perda de controle dos ailerons e deslocamento do CP para dentro e para a frente na asa. Com o deslocamento do CP para a frente, tem-se uma tendência da aeronave levantar o nariz, chamada de PITCH-UP.
A principal função do enflechamento é a de reduzir o Mach crítico, e isso é conseguido pois apenas uma componente da velocidade aerodinâmica atinge o bordo de ataque a 90º. Ou seja, a asa “enxerga” uma velocidade menor que a real, demorando mais para atingir o Mcrit.
| ESTABILIDADE | FATORES QUE COLABORAM |
| Longitudinal | Posição do CG |
| Lateral |
|
| Direcional |
|
| FATOR | AGE SOBRE ESTABILIDADE |
| Efeito de fuselagem | Lateral |
| Efeito de quilha | Lateral, Direcional |
| Enflechamento | Direcional |
| Diedro | Lateral |
O fugóide é uma oscilação em pitch. Quando o avião mergulha, ganha velocidade e tende a levantar o nariz. Quando levanta o nariz e começa a subir, tende a perder velocidade, o que o fará mergulhar novamente, repetindo o processo. Esta oscilação independe de comandos do piloto e é, portanto, chamada de oscilação “de manche fixo”. Depende apenas de uma perturbação inicial e características próprias do avião.
O dutch-roll é uma oscilação combinada em rolagem e guinada. Ocorre devido à predominância da estabilidade lateral sobre a direcional. Asas enflechadas aumentam a propensão ao dutch-roll. Para diminuir as oscilações em dutch roll, aviões modernos empregam o yaw-damper (amortecedor de guinada).
Número MACH: relação entre a velocidade da aeronave, ou do escoamento de ar, e a velocidade do som em uma dada atmosfera.
Vôo a baixa velocidade: abaixo de 250 kt ou mach 0.4, o ar pode ser considerado incompressível. Acima dessa velocidade, aparecem efeitos de compressibilidade do ar, que afetam a estabilidade das aeronaves e deve ser levado em conta no projeto. Quando a aeronave atingir o Mach crítico, passará a ter ar escoando em velocidade supersônica em algum ponto de sua asa (ocorrerá primeiro no ponto de maior curvatura e próximo à raiz da asa). Quando isso acontece, dizemos que a aeronave entrou no regime transônico. O avião estará no regime transônico até que em todos os pontos de suas asas e fuselagem o escoamento tenha ultrapassado Mach 1.0. Isso só acontecerá em alguma velocidade da aeronave superior a Mach 1. Toda essa faixa de velocidade é denominada transônica.
A velocidade do som é a velocidade de deslocamento das moléculas de ar. Esta velocidade está diretamente associada à temperatura do ar. Assim, a velocidade do som depende apenas da temperatura. Quanto mais quente o ar, maior a velocidade de agitação de suas moléculas e maior a temperatura e portanto maior será a velocidade do som. Quanto mais frio, menor a agitação de suas molécuas, menor sua temperatura e, portanto, menor será a velocidade do som.
A velocidade do som, portanto, diminui com a altitude até atingir a tropopausa.
É o número de Mach do avião em que, pela primeira vez, a velocidade dos filetes de ar atinge Mach 1 em pelo menos um ponto da aeronave.
No exemplo acima, o Mach crítico do aerofólio será Mach=0.61, porque quando a aeronave estiver a esta velocidade, a maior velocidade de escoamento sobre a asa será Mach 1.0. A partir daí a aeronave estará em regime transônico.
É uma variação brusca de pressão em uma camada muito fina de ar, onde escoamento passa de supersônico para subsônico. A onda de choque é análoga a um “engarrafamento” em um ponto onde a velocidade diminui bruscamente. Após a onda de choque há possibilidade de separação da camada limite.
Após a onda de choque a velocidade dos filetes é reduzida para o inverso da velocidade antes da onda, ou seja, 1 dividido pelo valor do Mach antes da onda de choque.
Exemplo:
Quando a velocidade do escoamento antes da onda de choque é M=1.5, após a onda de choque esta velocidade será de M = 1 ÷ 1.5 = 0.66.
Efeitos da onda de choque:
· Reduz o downwash sobre o profundor
· Desloca o CP para trás
· Os dois efeitos acima, combinados, produzem uma tendência de mergulho conhecida como tuck-under. Para evitar o tuck-under emprega-se o Mach-Trimmer.
MMO – Mach Máximo Operacional
É a velocidade máxima operacional da aeronave em termos de Mach, definida pelo fabricante. Em aviões modernos, mesmo em aviões subsônicos, a MMO pode ser superior ao Mcrit.
Rolloff
ABAIXO DA MMO:
Ao aplicar pedal para um lado, a asa oposta acelerará, experimentando mais sustentação e subindo.
NA MMO OU PRÓXIMO:
Ao aplicar pedal para um lado, a asa oposta irá ultrapassar a MMO, perdendo sustentação e descendo.
Quando a aeronave está em regime supersônico, haverá à frente de seu bordo de ataque uma região em que o ar será freado para velocidades subsônica. Na fronteira entre o escoamento supersônico e subsônico se formará mais uma onda de choque, esta sendo chamada de onda de proa:
Em baixas velocidades pode ocorrer o estol normal. Em altas velocidades, ocorrerá a onda de choque e, após esta, há o risco de descolamento da camada limite. Quanto mais rápida estiver a aeronave, menor será a velocidade do escoamento após a onda de choque, aumentando o risco de descolamento da camada limite. Assim, há uma velocidade máxima após a qual pode ocorrer o estol de alta velocidade. Quanto mais alta estiver a aeronave, maior será a TAS do estol de baixa velocidade e menor será a TAS do estol de alta velocidade. Há uma altitude em que as duas velocidades se encontram, e portanto não é possível para a aeronave voar acima deste ponto. Esta região em que o estol de baixa está muito próximo do estol de alta é chamada de coffin-corner.
Para corrigir o fluxo transversal empregam-se as wing-fences:
Nos aerofólios supercríticos a superfície superior apresenta uma grande porção com menor curvatura que aerofólios convencionais, e a superfície inferior apresenta uma curvatura acentuada, próximo ao bordo de fuga, buscando auxiliar a produzir sustentação nos regimes de alta velocidade, através onda de expansão que ocorre nestas regiões. Ou seja, em altas velocidades a sustentação é produzida principalmente pela onda de expansão.
