Um Pouco Sobre Aerofólios
Se você já esteve perto de um engenheiro aeronáutico já deve ter ouvido falar muito do termo aerofólio. Contudo, ele não é usado apenas na aeronáutica, na indústria automotiva, ele vem instalado na traseira de carros. Olha só na figura:
No carro da esquerda é a maneira mais comum do aerofólio aparecer, que é no topo grudado no final do teto do carro. Já no carro da direita o aerofólio está bem mais evidente e está levantado.
No caso dos carros, o aerofólio serve para manter o carro no chão, gerar estabilidade, e dar mais aerodinâmica ao automóvel. Se essa aerodinâmica não for levada em conta no desenvolvimento de um modelo, em poucas palavras, o carro pode acabar voando!
No vídeo é mostrado alguns carros de corrida que, por estarem a velocidades muito altas, acabaram voando e perderam estabilidade causando um acidente, devido ao carro voar.
Com isso, o projeto de um carro leva em consideração a aerodinâmica e usa o aerofólio com o objetivo de manter o automóvel no chão. No caso de projeto de aeronaves, o aerofólio serve para fazer essa aeronave voar.
Perceba na imagem que a aeronave tem um aerofólio também, mas ele está localizado na asa. Tanto para o carro quanto para aeronaves o aerofólio é um perfil, ou seja, quando você faz uma seção de corte aparece uma forma caracterizada por perfil da asa. Na imagem abaixo é mostrada como esse corte aparece.
Um aerofólio, em sua geometria, possui bordo de ataque (1), bordo de fuga (2), espessura (3), corda (4), linha de curvatura média (ou linha média de arqueamento)(5) e curvatura (6). A camada superior é chamada de extradorso e a inferior é chamada de intradorso.
Uma observação é que a linha de curvatura média é um dos parâmetros principais para o desenvolvimento de um aerofólio, pois a partir dessa linha que é determinado a sustentação com respeito a distrubuição da cordo ao longo da curvatura.
Outro ponto importante é que obordo de ataque e o bordo de fuga possuem, geralmente, espessuras e elas influenciam na aerodinâmica da asa.
Na figura abaixo é mostrado vários perfis de aerofólios. Eles vão desde aerofólios finos, que foram os primeiros criados, até os aerofólios mais comuns atualmente, que são os NACA’s.
O uso de um perfil de aerofólio para uma aeronave depende de vários fatores e eles vão desde o estudo do regime de escoamento, no intuito de gerar sustentação e manter a aeronave estável em voo, até a estética do avião, determinada pelos clientes.
Os perfis NACA possuem certos padrões dependendo dos dígitos usados. Por exemplo, na figura mostra duas situações para os perfis NACA. Na figura da esquerda tem-se 4 dígitos. O primeiro dígito representa o arqueamento máximo em porcentagem da corda, o segundo é a localização do arqueamento máximo em décimos de corda; e os últimos dois dígitos representam a espessura máxima em porcentagem da corda.
Na figura da direita tem-se 5 dígitos. O primeiro dígito multiplicado por 3/2 oferece o coeficiente de sustentação do projeto em décimos. Os seguintes dois dígitos são o dobro da posição de arqueamento máximo em porcentagem da corda os últimos dois dígitos representam a porcentagem da espessura.
Na indústria, geralmente, usa-se um aerofólio com um perfil um pouco diferente dos mostrados para mehorar a aerodinâmica, que é a adaptação do aerofólio colocando elementos hipersustentadores.
Os elementos hipersustentadores principais são o slats, elemento que fica no bordo de ataque, e o flaps, elemento que fica no bordo de fuga. No meio, o elemento é chamado de principal.
Como mostrado na figura acima, existem várias configurações quando esses elementos estão juntos. A primeira configuração seria a de cruseiro, no qual a aeronave está em voo. Nesse caso, os elementos ficam guardados. A segunda configuração é chamada de Takeoff. Ela ocorre na ascendência para levantar voo da aeronave. Por fim, a ultima configuração é a Landing. Ela é usado no pouso da aeronave.
O objetivo de ter esses elementos é manter as linhas de corrente coladas ao perfil para gerar maior sustentação.
O flaps tem um nome específico para o seu ângulo de rebatimento, que chama-se downwards. Assim que o flap faz o caminhar para baixo, está varrendo um ângulo. Esse ângulo chama-se downwards. Dependendo desse ângulo muda-se a configuração da linha de arqueamento médio.
No bordo de ataque, existe uma faixa que no escoamento ele vem por baixo, entra e depois sai por cima, ou seja, contorna o flap. Esse efeito é chamado de efeito sucção e injeção de massa. Isso faz o escoamento ficar colado no perfil, energizando o escoamento.
Um exemplo de aeronave que usa perfil hipersustentador é a Boeing 747.
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