RESUMO TEORIA DE VÔO George Coutinho
Superfícies Aerodinâmicas Aerodinâmicas - São aquelas que produzem pequena resistência ao avança, MAS NÃO PRODUZEM NENHUMA FORÇA ÚTIL AO VÔO Exemplos: “Spinner” e Carenagem de Roda Aerofólios Aerofólios - São aquelas que PRODUZEM FORÇAS ÚTEIS AO VÔO. Exemplos: Hélice, Asa Asa e Estabilizador. •
FÍSICA Velocidade Velocidade - É a distancia percorrida por unidade de tempo. Massa Massa - É a quantidade de matéria contida num corpo. A MASSA É INVARIAVEL. INVARIAVEL . Força Força - É tudo aquilo capaz de produzir ou modificar o movimento de um corpo. Peso Peso - É à força da gravidade - O PESO É VARIAVEL. VARIAVEL . Trabalho Trabalho - É o produto da força pelo deslocamento. Potência Potência - É o trabalho produzido por unidade de tempo. Densidade Densidade - É a massa por unidade de volume. Pressão Pressão - É a força por unidade de área Fluido Fluido - É todo corpo que NÃO possui forma física. Momento ou Torque Torque - É tudo aquilo capaz de produzir rotação. Ação e Reação Reação - É a 3ª Lei de Newton Energia Energia - É tudo aquilo capaz de produzir trabalho. Existem diversos tipos de energia: Cinética, Potencial Gravitacional e de Pressão Altímetro Altímetro - Sua construção é baseada num Barômetro A altitude indicada pelo altímetro recebe o nome de ALTITUDE PRESSÃO, PRESSÃO , e a altitude REAL em REAL em que a acft esta voando recebe o nome de ALTITUDE VERDADEIRA. VERDADEIRA. GEOMETRIA DO AVIÃO •
•
ELEMENTOS DE UMA ASA •
•
• • • •
Envergadura (distancia entre as 02 pontas de asas) Corda (distancia entre o bordo de fuga e o bordo de ataque) Raiz da Asa Ponta da Asa Bordo de Fuga e Bordo de Ataque
Perfil: É o formato em corte do aerofólio. Pode ser de 02 tipos: Simétrico - Pode ser dividido por uma linha RETA em 02 metades iguais. Assimétrico - NÃO pode ser dividido em 02 partes iguais. •
•
Elementos do Perfil: Bordo de Ataque Bordo de Fuga Extradorso Intradorso Corda • • • • •
TRAJETORIA DO VOO E A LINHA DO Linha de Curvatura Média (CMG) - É a linha HORIZONTE NUM VOO SEM MOTOR eqüidistante do extradorso e do intradorso ⇒ Eixo Longitudinal é uma referencia imaginária da acft. Vai O PESO NAO ALTERA O ÂNGULO DE é PLANEIO do nariz a cauda da acft. •
•
doANGULO DE ATAQUE Pressão Dinâmica Dinâmica - É a pressão produzida pelo impacto2vento. A Pressão Dinâmica AUMENTA com AUMENTA com o aumento daÉ O ANGULO FORMADO ENTRE A CORDA E DENSIDADE O VENTO RELATIVO Pressão Total - Soma da Pressão Estática com a Pressão Dinâmica 3- ANGULO DE INCIDENCIA É O ANGULO FORMADO ENTRE O EIXO ⇒ O Velocímetro utiliza as Pressões Estática e Total para o LONGITUDINAL LONGIT UDINAL DA ACFT E A CORDA DA seu funcionamento ASA ⇒ O Altímetro utiliza a apenas a Pressão Estática para o seu funcionamento 4- ANGULO DE INCLINACAO LATERAL É O ANGULO FORMADO ENTRE A LINHA DO Teorema de Bernoulli HORIZONTE E O PLANO DAS ASAS “Quanto maior a velocidade do escoamento, maior será a Pressão Dinâmica e menor a 5- ANGULO DE SUBIDA Pressão Estática”. É O ANGULO FORMADO ENTRE A TRAJETÓRIA ASCENDENTE DA ACFT E A LINHA DO HORIZONTE ÂNGULOS 6- ÂNGULO DE DIEDRO 1- ANGULO DE PLANEIO É O ANG FORMADO POR UMA LINHA QUE É O ANGULO FORMADO FORM ADO ENTRE A
PASSA PELO INTRADORSO DA ASA E O EIXO LATERAL 7- ÂNGULO DE ENFLECHAMENTO É O ANGULO FORMADO ENTRE O EIXO LATERAL E O BORDO DE ATAQUE DAS ASAS 8- ÂNGULO DE ESTOL, ÂNGULO CRITICO OU DE ÂNGULO DE PERDA QUANDO TEMOS O VALOR MÁXIMO DE SUSTENTACAO NESTE ÂNGULO O CD E O CL SAO MÁXIMOS •
VELOCIDADES
Num vôo normal, o ar escoa com mais velocidade n extradorso da asa devido a curvatura da asa (mais acentuada). ⇒
CP - Centro de Pressão Pressão -, -, Quando aumentamos o aumentamos o Ang de Ataque nos perfis assimétricos, o CP “anda” para frente. Nos perfis simétri CP NÃO se move. Quando o Ang. de ataque é positivo, a sustentação também será positiva (qualquer que seja o tipo de perfil). O angulo de ataque será NULO quando o Vento Rela sopra na mesma direção da Corda do Aerofólio. Quando aumentamos o ângulo de ataque, a sustenta também aumenta. •
•
•
VI - Velocidade Indicada Indicada - É a velocidade que o piloto lê nos instrumentos; só será correta se a acft estiver voando na atmosfera padrão, ao nível do mar. VA - Velocidade Aerodinâmica Aerodinâmica - É a velocidade em relação ao ar. Também conhecida como Velocidade Verdadeira A VA NÃO se altera com o vento. Coeficiente de Sustentação {Cl] Densidade do Ar [Rô]
A SUSTENTAÇÃO DEPENDE DE: DE :
•
• •
• •
Coeficiente de Arrasto [Cd] Densidade do Ar [Rô] ARRASTO
Superfície Aerodinâmica é Aerodinâmica é aquela que produz pequena resistência ao avanço (arrasto). ARRASTO INDUZIDO INDUZIDO - É o arrasto provocado pela diferença de pressão do intradorso com o extradorso. As pressões tendem a igualar-se, logo o ar que sai do intradorso em direção ao extradorso provoca o ARRASTO INDUZIDO. Ele pode ser evitado com a instalação de Tanques de Ponta de Asa, Winglats ou Alongamento O arrasto induzido é maior em BAIXAS VELOCIDADES, VELOCIDADES, devido ao maior ang. de ataque •
•
ARRASTO PARASITA PARASITA - É o arrasto provocado por todas as partes que não produzem sustentação úteis ao vôo. Exemplo: trem de pouso Coeficiente de Arrasto da Área Plana Equivalente: 1,28 ( é o maior que existe )
Superfície da Asa [S] Velocidade ao quadrado [V2] O ARRASTO DEPENDE DE: DE : Área de Asa e [A] Velocidade ao quadrado [V2] ⇒ ALONGAMENTO - É a razão entre a ENVERGADURA ENVERGADURA e a CMG ( Corda Média Geométrica) • •
• •
DISPOSITIVOS HIPERSUSTENTADORES HIPERSUSTENTADORES Servem para AUMENTAR o AUMENTAR o Coeficiente de Sustentação [Cl]. FLAPE Serve para aumentar a curvatura de um perfil, perfil, aumentando dessa forma a sustentação. Funcionam também como “Freios como “Freios Aerodinâmicos” Aerodinâmicos” pois aumentam o arrasto do aerofólio. O Flape tipo FOWLER é é o que proporciona maior sustentação, mas não é muito utilizado em pequenas acft’s devido ao alto custo. ELE SE DESLOCA PARA TRÁS E PARA BAIXO. Os Flapes são Dispositivos hipersustentadores, com características de “Freios Aerodinâmicos” •
SLOT Também conhecido como fenda ou ranhura . Ele AUMENTA o AUMENTA o angulo Critico da asa (com isso pode ter ângulos de ataque mais elevados produz mais sustentação). •
SLOT; consiste numa fenda que suaviza o escoamento no extradorso da asa, evitando o turbilhonamento. O SLOT É FIXO. SLAT São slots móveis. Estes ficam recolhidos durante o vôo, só entrando em funcionamento quando necessário. O slat fica estendido por ação de molas. ⇒ Tanto os Slots quanto os Slats tem uma desvantagem: obrigam o avião a erguer demasiadamente o nariz, prejudicando assim a visibilidade do piloto. •
GRUPOS MOTO-PROPULSORES MOTO- PROPULSORES Definições de Potência: Potência Efetiva: é a potência medida no eixo da hélice Potência Nominal: é a potência efetiva máxima p/ qual o motor foi projetado Potência Útil: é a potência de tração desenvolvida pela hélice sobre a acft Quanto aos Tipos de Hélice: “A hélice é um aerofólio rotativo”. Podem ser de metal ou madeira; sendo que as de madeira só podem ser utilizadas por acfts de baixa velocidade (máximo de 300HP) Passo: A hélice possui pás torcidas, logo, deveria funcionar como um parafuso, avançando uma determinada distancia a cada rotação completa. Essa distância chama-se PASSO TEÓRICO; entretanto, como o ar é fluido, a distancia que a hélice avança é menor e recebe o nome de PASSO EFETIVO. A diferença entre o passo teórico e o passo efetivo chama-se RECUO. Resumindo: Rotação completa da hélice: Passo Teórico Distancia realmente percorrida pela hélice: Passo Efetivo Diferença entre passo teórico e passo efetivo ou distancia que a hélice deixou de percorrer chama-se: Recuo Hélice de Passo Fixo ⇒ Só funciona bem numa determinada RPM Hélice de Passo Ajustavel ⇒ Só funciona bem na RPM para qual foi ajustada (seu passo só pode ser ajustado no solo) Hélice de Passo Controlável ⇒ (seu passo pode ser modificado mesmo durante o vôo) Funciona bem em qualquer condição de vôo •
Hélices de RPM Constante ou de Velocidade Constante são aquelas controladas por contra pesos ou governador.
VÔO HORIZONTAL No vôo horizontal a velocidade TEM que ser s er CONSTANTE, a sustentação TEM que ser IGUAL ao peso e a tração da hélice TEM que ser IGUAL ao arrasto. L=W e T=D Se diminuirmos a velocidade mantendo o vôo horizontal, será preciso aumentar o angulo de ataque. A menor velocidade possível em vôo horizontal é conseguida quando o avião voa com o angulo de ataque critico. Essa velocidade chama-se VELOCIDADE DE ESTOL. Velocidade Máxima ⇒ é a maior velocidade possível em vôo horizontal Velocidade de Máximo Alcance ⇒ é a velocidade que permite voar a maior distância possível com dada quantidade de combustível. Velocidade Mínima ⇒ é a menor velocidade para a qual é possível voar com velocidade constante. O ang. De ataque é maior do que o critico. Velocidade de Estol ⇒ é a menor velocidade possível em vôo horizontal • • •
Arrasto: arrasto não depende da altitude; arrasto NÃO VARIA VARIA em vôo horizontal horizontal
VÔO PLANADO Velocidade de Melhor Planeio ⇒ é aquela em que a acft consegue planar a maior distancia possível. Também pode ser chamada de Velocidade de Menor Angulo de Descida. Deve ser usada quando ocorrer pane do motor Velocidade Final ⇒ é a velocidade máxima que um avião pode atingir num mergulho vertical. A SUSTENTAÇAO DEVE SER NULA PARA QUE A TRAJETÓRIA SEJA VERTICAL. Velocidade Limite ⇒ é a velocidade que causa danos a estrutura da acft. NÃO PODE SER ULTRAPASSADA. O PESO NÃO INFLUI NA DISTANCIA E NO ANGULO DE PLANEIO, MAS AUMENTA A SUA VELOCIDADE E A RAZAO DE DESCIDA. Vento de cauda aumenta a distancia de planeio, mas diminui o angulo de planeio. E o vento de proa tem efeito contrario VA (Velocidade Aerodinâmica) e RS (Razão de Descida) NÃO se alteram com o vento. •
•
•
VÔO ASCENDENTE Logo após a decolagem, o avião deve subir com o máximo ang de subida, a fim de afastar-se com segurança dos obstáculos.
•
•
•
•
Aumentando a altitude, a potência disponível diminui e diminui e a potência necessária aumenta. No Teto Absoluto, todas as velocidades são iguais. No Teto Absoluto o avião NÃO SOBE NADA, E NÃO FAZ CURVA. No Teto Pratico / De Serviço ou Operacional a acft ainda consegue ter um R/S de 100 ft por minuto.
COMANDOS DE VÔO São 03 os eixos imaginários: Eixo Longitudinal, Transversal / Lateral e Vertical Os 03 eixos PASSAM pelo CG (Centro de Gravidade)
Equipar o avião com ailerons diferenciais Equipar o avião com ailerons “tipo Frise”
VÔO EM CURVA “A FORÇA DE SUSTENTAÇAO SUSTENTAÇAO NUMA CURVA DEVE SER MAIOR QUE O PESO DO AVIÃO”. O ang. de inclinação AUMENTA quando a velocidade aumenta. O ang. de inclinação DIMINUI quando o raio da curva aumenta. •
•
“ANGULO DE SUSTENTAÇAO NÃO DEPENDE DO PESO”
•
É IMPOSSIVEL fazer curva com angulo de 90º
Movimento em torno do EIXO TRANSVERSAL ⇒ Arfagem / Tangagem (movimento de levantar / baixar o nariz - cabrar / Picar) Movimento em torno do EIXO LONGITUDINAL ⇒ Rolagem / Rolamento / Bancagem ou Inclinaçao Lateral (baixar / levantar as asas) Movimento em torno do EIXO VERTICAL ⇒ Guinada (virar para esquerda / direita)
ERROS MAIS COMUNS EM CURVAS GLISSADA É provocada por inclinação exagerada das asas. A sustentação é insuficiente para suportar o peso da acft. Assim, ela ela escorregará para dentro da curva. DERRAPADA É causada pela inclinação insuficiente das asas; devido à força centrípeda insuficiente, insuficiente, o avião derrapa para fora da curva . A derrapagem acontece também quando se pisa em um dos pedais do leme de direção sem antes inclinar as asas.
Os movimentos de um avião são controlados através de SUPERFICIES DE COMANDO. São elas: Profundor ⇒ Comanda os movimentos de Arfagem ⇒ Comanda os Ailerons movimentos de Rolagem Leme de Direção ⇒ Movimentos de Guinada
RAIO LIMITE É o MENOR RAIO possível, para qual a potência máxima é aplicada. Para voar em curva o piloto precisa aumentar a sustentação, logo o arrasto aumenta, por isso devemos aumentar a potência a medida que o raio diminui.
•
•
•
•
•
Manche produz ROLAMENTO Pedal produz GUINADA Os aviões possuem equilibradores equilibradores ou compensadores, que são pequenas superfícies de comando colocadas nos BORDOS DE FUGA DAS SUPERFICIES DE CONTROLE com as seguintes finalidades: tirar tendências compensar o avião em diferentes situações de vôo reduzir a força necessária para movimentar os comandos
GUINADA ADVERSA Para se evitar a Guinada Adversa devemos: Aplicar leme de direção no sentido contrario ao da guinada adversa
•
Num vôo em curva, a asa externa terá maior sustentação que a asa interna, pois esta estará voando mas rápido.
ESTOL EM CURVA a velocidade velocidade de estol em curva é maior que num vôo em linha reta.
CARGAS DINÂMICAS São esforços que o avião sofre durante o vôo devido a manobras, turbulências etc., Elas podem ser classificadas em: HORIZONTAIS E VERTICAIS. VERTICAIS . Cargas Dinâmicas Horizontais são fracas e NÃO afetam a estrutura da acft Cargas Dinâmicas Verticais são muito importantes. Podem destruir um avião se foram excessivas. •
•
• •
Cargas Dinâmicas Verticais são medidas num instrumento chamado acelerômetro E vôo nivelado o Fator Carga é IGUAL A UM . Numa CABRADA será MAIOR QUE UM ; Na PICADA será MENOR QUE UM. Vôo em Curva Manobras feitas pelo piloto
O FATOR CARGA EM CURVAS SERÁ SEMPRE MAIOR QUE UM ( 1 G ) O FATOR CARGA NÃO DEPENDE DO PESO
• • •
Quanto maior a inclinação da curva, maior será o fator carga Para se evitar fatores de carga elevados em atmosfera turbulenta, é necessário reduzir a baixa altitude baixa temperatura pista em declive Os Flapes facilitam a decolagem desde que sejam usados de acordo com as instruções do Manual de Vôo do avião.
TÉCNICAS DE POUSO Pouso em 03 pontos É utilizado por aviões com trem de pouso convencional. Nessa técnica o avião é levado a estolar rente a pista, tocando-a simultaneamente com o trem principal e a bequilha. Pouso de Pista Consiste em tocar o solo com uma certa velocidade, sem OCORRER O ESTOL, é um pouco mais suave e pode ser usado por ESTAVEL INSTAVEL •
• •
• •
Fatores de Carga elevados podem ser causados principalmente por:
Rajadas de vento Recuperações de mergulho velocidade de acordo com as recomendações do fabricante da acft. TURBULENCIA: Medida Preventiva: Reduzir a velocidade Medida Corretiva: Reduzir a velocidade e o angulo de ataque
POUSO E DECOLAGEM CONDIÇOES IDEAIS DE DECOLAGEM: vento de proa ar seco • •
aviões com trem de pouso triciclo ou convencional Ao efetuarem um pouso de pista , os aviões com trem de pouso CONVENCIONAL tem maior risco de pilonagem e cavalo de pau pois eles tem o CG (Centro de Gravidade) localizado atras do trem principal. ESTABILIDADE ESTABILIDADE LONGITUDINAL É a Estabilidade dos movimentos do eixo longitudinal em torno do eixo lateral - refere-se aos movimentos de ARFAGEM Existem 03 tipos de equilíbrio: •
INDIFERENTE
•
ESTAVEL - O avião tende a voltar a posição de equilíbrio INSTAVEL - O avião tende a afastar-se cada vez mais do equilíbrio INDIFERENTE - O avião continua fora do equilíbrio
•
Para que um avião seja estaticamente estável, é necessário que o CG esteja localizado À FRENTE do CP. AVIÃO DINAMICAMENTE ESTAVEL - volta ao equilíbrio e logo se estabiliza com uma ou duas oscilações. a) DIEDRO b) ENFLECHAMENTO •
•
AVIÃO DINAMICAMENTE INSTAVEL - tenta voltar ao equilíbrio muito fortemente, e por isso as oscilações AUMENTAM cada vez mais. AVIÃO DINAMICAMENTE INDIFERENTE tenta voltar ao equilíbrio, mas sempre o ultrapassa, OSCILANDO SEM PARAR.
ESTABILIDADE LATERAL É a estabilidade estabilidade dos movimentos do eixo lateral em torno do eixo longitudinal - refere-se aos movimentos de ROLAMENTO (BANCAGEM) São 05 fatores que influem na estabilidade estabilidade lateral: c) EFEITO DE QUILHA d) EFEITO DE FUSELAGEM
e) DISTRIBUIÇAO DE PESOS a) DIEDRO
Angulo formado por uma linha que passa pelo Intradorso da asa e o eixo lateral
Diedro positivo AUMENTA a AUMENTA a estabilidade lateral Diedro negativo DIMINUI a DIMINUI a estabilidade lateral Se o diedro for nulo, o avião tende a ser ESTATICAMENTE ESTATICAMENTE INDIFERENTE •
PARAFUSOS É uma auto-rotaçao acompanhada de uma perda (estol). No parafuso, só funciona o leme de direção São 03 os fatores que causam o parafuso acidental: a) diferença do ang de incidência das asas b) uso pleno dos Ailerons a baixa velocidade c) curvas de grande inclinação • •
b) ENFLECHAMENTO
Angulo formado entre o eixo lateral lateral e o bordo de ataque das asas Asa com Enflechamento positivo tende a ser estável Asa com Enflechamento negativo tende a ser instável
c) EFEITO DE QUILHA
Área acima maior que área abaixo do CG. (acft estável)
d) EFEITO DE FUSELAGEM
Dispositivo que proporciona ESTABILIDADE LATERAL
e) DISTRIBUIÇAO DE PESOS
O CG deve ficar sempre em baixo ESTABILIDADE DIRECIONAL É a estabilidade dos movimentos efetuados em torno do eixo vertical - refere-se aos movimentos de GUINADA
São 02 fatores que influem na estabilidade direcional: a) ENFLECHAMENTO produz em estabili dade direcion al e lateral b) EFEITO DE QUILHA AUTO - ROTAÇÃO Tendência que a acft tem de girar sobre o eixo longitudinal a fim de compensar o torque produzido pela hélice.
•
É comum em aviões de cauda pesada O piloto NÃO deve usar os ailerons próximo ao angulo critico, pois o aileron que abaixa pode provocar o estol nessa asa, dando inicio ao parafuso Para fazer a recuperação de um parafuso, o piloto deve primeiramente interromper a rotação, pressionando a fundo o pedal do lado contrario ao da rotação. A seguir, deverá sair do mergulho, puxando progressivamente o manche, para evitar o estol de velocidade.
PARAFUSO PODE SER COMANDADO OU ACIDENTAL; PARAFUSO CHATO É SEMPRE ACIDENTAL PARAFUSO também conhecido como AUTO- ROTAÇAO
