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                   TEORIA DO VÔO

                                                                                    Por: Paulo Guilherme Diniz Salvado

                Coyright 2000 Editora Bruno Sob concessão da Revista Brasil Modelismo

"Tudo o que sobe tem que descer" diz o ditado popular, só que algumas coisas descem depressa e outras demoram mais. Se jogarmos uma pedra para o alto, ela cai bem rápido; mas se jogarmos uma folha de papel, ela demora a cair. Por que?

Bem, a diferença está no comportamento aerodinâmico. A Força da gravidade é inevitável e atrai tudo para o centro da terra com a mesma força. Mas, tanto a pedra como a folha de papel, ao caírem, têm de atravessar uma camada gasosa, o ar da atmosfera.

A pedra, mais densa, atravessa com facilidade o ar e cai ao chão com velocidade; já a folha de papel, bem mais leve e pouco densa, desenvolve uma trajetória em ziguezague até o chão, como se deslizasse suavemente sobre o ar.

Se não houvesse atmosfera, ambas cairiam na mesma velocidade, independentemente dos seus pesos. Elas seriam aceleradas em 9,8 m/s2 (metros-por-segundo-ao-quadrado), que é a aceleração da gravidade no equador terrestre. Está nos livros de física.

"Se tudo o que sobe tem de descer", por que uma aeronave fica voando sem cair?

Na verdade ela cai sim; é só desligarmos o motor dela e, sem a tração do motor para impulsioná-la, ela passa a depender da força da gravidade para movimentar-se. Então, ela desliza pelo ar, apoiada em suas asas até cair, ou melhor, até pousar, que é a melhor palavra para expressar a volta de uma aeronave ao chão.

É exatamente isso que faz um planador. Ele depende de uma energia motriz, que pode ser um avião-reboque ou um guincho, para levantar vôo e depois utiliza uma combinação entre as forças da gravidade (que atua sobre a massa do planador) e da sustentação para voar planando.

O avião depende da tração de seu motor para movimentar-se através da atmosfera; mas isso basta para mantê-lo no ar? Claro que não! As asas desempenham um papel fundamental nesse contexto! Elas, ao cortarem o ar, produzem a sustentação que opõe-se a massa (peso) da aeronave gerando uma força de baixo-para-cima.

Isso acontece porque todas elas são dotadas de um perfil (também chamado de aerofólio) que faz com que as camadas de ar que passam por cima da asa deslizem com maior velocidade do que aquelas que passam por baixo. Essa maior velocidade faz com quer o ar fique mais rarefeito formando um "vácuo parcial". Repare na ilustração que o ar percorre um caminho maior e, por isso, tem de "correr" mais para que as moléculas se juntem novamente, como estavam antes, no bordo-de-fuga da asa.

Essa "corrida" causa a rarefação que faz com que o ar com maior pressão embaixo da asa empurre-a para cima gerando a sustentação. Faça uma experiência segurando uma folha de cartolina entre os dedos e soprando sobre a parte de cima dela. Você verá que ela se eleva devido à maior velocidade do ar que passa sobre ela devido ao sopro.

Vimos então que a sustentação opõe-se à massa da aeronave ("massa"é a maneira correta de se referir ao "peso"). Mas há uma força que opõe-se também à tração.

Se não houvesse essa força opositora, poderíamos fazer voar um Boeing 747 com um motor de "Paulistinha"!

Essa força é o arrasto, que é resultado da resistência que o ar oferece à passagem de qualquer corpo que tente atravessá-lo; e ela não é pequena não! Ela freia tudo o que tenta passar através da atmosfera e é por isso que os velozes e modernos aviões civis e militares utilizam motores com milhares de cavalos de potência e procuram voar em cruzeiro o mais alto possível onde o ar é mais rarefeito e, conseqüentemente, oferece um arrasto menor.

Vamos recapitular simulando o vôo de uma aeronave a partir do solo.

Quando o avião está parado no chão não há sustentação para opor-se à sua massa e também não há tração (o motor está desligado).

Nessa condição, o atrito das rodas da aeronave é predominante (enquanto a aeronave estiver em contato com o chão a resistência do atrito com o solo deverá ser considerada em vez do arrasto).

O motor é ligado e a tração vai aumentando, à proporção que é acelerado, até superar a força do atrito com o solo e a aeronave começa a ganhar velocidade sobre a pista.

Suas asas movimentam-se cada vez mais rápido e começam a gerar sustentação.

Mais velocidade, mais sustentação até que sua força seja maior do que a massa do avião.

A força da gravidade é vencida e a aeronave deixa o solo e passa a voar.

Aí, não há mais atrito com o solo e a tração passa a duelar como arrasto.

Quando a aeronave está nivelada, em vôo de cruzeiro, as forças oponentes estão equilibradas, isto é, a tração é igual ao arrasto e a sustentação é igual à massa. Para retomar ao chão (ou pousar), o motor é reduzido em potência, o que diminm a velocidade e, conseqüentemente, a sustentação.

É lógico que as coisas, na verdade, não são assim tão simples. Existem outras forças geradas pelas superfícies de controle e pelas atitudes de vôo da aeronave mas, de uma forma bem sucinta, esse é o princípio básico da teoria do voo.

Vamos então nos aprofundar um pouco mais nesta teoria.

Quando as asas de um avião são impulsionadas através do ar pela força do motor ou da sua própria massa (que é ocaso dos planadores), o perfil da sua asa produz uma força considerável de sustentação devido ao vácuo parcial causado pela rarefação do ar em seu extradorso (parte superior). Esse efeito acontece mesmo no caso dos perfis simétricos cujos abaulamentos (camber) são iguais tanto no extradorso como no intradorso (parte inferior).

Até uma asa de um pequeno aeromodelo planador, feita com uma chapa de madeira balsa sem qualquer curvatura, gera uma razoável sustentação se for impulsionada a uma velocidade correta através do ar.

Asas de todos os tipos, espessas ou finas, curtas ou de grande envergadura, com cordas (larguras) grandes ou pequenas, gerarão sustentação se houver potência suficiente para fazê-las atravessar o ar na devida velocidade. Já dizia um engenheiro da Embraer, também aeromodelista: "Com um bom motor e o ângulo de ataque certo, qualquer coisa voa!".

Maior a superfície alar, ou seja, a área da asa, maior será o arrasto causado por elas e, portanto, maior terá de ser a potência do motor para fazer com que elas atravessem o ar.

Um avião com asas muito grandes e pouca potência no motor terá dificuldades em levantar vôo.

Outro exemplo, este no extremo oposto do confronto entre a superfície alar versus a potência do motor (ou tração) está nas longas e afiladas as dos planadores ou aeromodelos de vôo-livre.

Asas com grande envergadura e uma pequena corda minimiza o arrasto.

O ângulo com que a asa penetra no ar é chamado ângulo de ataque.

Esse ângulo pode ser modificado pela simples mudança do ângulo do estabilizador em relação ao ângulo das asas (essa relação é chamada de decalagem).

Modelos de vôo-livre têm seus ângulos de ataque devidamente ajustados através de várias tentativas de regulagem.

Já os de vôo circular controlado (VCC) e os radiocontrolados podem alterar a decalagem simplesmente movendo os respectivos profundores para levantar os narizes o suficiente para obter a quantidade de sustentação necessária.

O ângulo de ataque é um elemento muito importante para fazer voar uma aeronave, seja ela um avião de verdade ou um aeromodelo.

Um garoto que procura regular o cabresto da sua pipa está na

verdade regulando o ângulo de ataque do seu brinquedo para obter o máximo de sustentação com o vento disponível.

Uma pipa nada mais é que uma aeronave que fica parada aproveitando o sopro do vento, que gera sustentação ao passar por ela.

Se não houver vento não há como empinar a pipa a não ser correndo com ela para servir de "motor"!