Coeficientes Aerodinâmicos

Antes de entender sobre os coeficientes aerodinâmicos é importante entender a respeito das forças e momentos aerodinâmicos que atuam em um corpo.

O primeiro conceito é que não importa o quão complexo seja o formato do corpo, as forças aerodinâmicas e momentos no corpo são devidos inteiramente à distribuição de pressão ao longo do corpo e distribuição de tensão de cisalhamento sobre a superfície do corpo. Tanto a pressão p quanro a tensão de cisalhamento τ têm dimensões de força por unidade de área.

Na figura abaixo, p atua normalmente à superfície, e τ tangencialmente à superfície. A tensão de cisalhamento é devido ao atrito entre o corpo e o ar.

O resultado das distribuições de p e τ em todo o corpo resulta em uma força resultante R e momento M no corpo, como mostrado na figura abaixo.

Por sua vez, o R resultante pode ser dividido em componentes, que dependem do eixo escolhido. Na figura abaixo, temos dois eixos principais destacados, o eixo azul e o eixo vermelho. No eixo azul são obtidas as componentes L(forças de sustentação) e D(forças de arrasto). Já no eixo vermelho são obtidas as componentes N(forças normal) e A(força axial).

Visualizando a figura acima em relação ao eixo vermelho, obtemos:

Na figura, apressão e a tensão de cisalhamento na superfície superior são denotados por pu e τu, tanto pu quanto τu são funções de su. Da mesma forma, pl e τl são as quantidades correspondentes na superfície inferior e
são funções de sl. Em um determinado ponto, a pressão é normal à superfície e é orientado a um ângulo θ em relação à perpendicular; tensão de cisalhamento é tangencial para a superfície e é orientado no mesmo ângulo θ em relação à horizontal.

Com isso, considerando uma área de superfície elementar dS deste cilindro, onde dS conforme mostrado pela área sombreada na abaixo. As contribuições que podem ser geradas são a força normal total N’ e a força axial total A’ .

Da mesma forma das forças, temos o momento M’ que é gerado pela pressão e cisalhamento.

Com isso, as principais forças sobre o aerofólio são apresentadas.

Para a todos os coeficientes aerodinâmicos usaremos a pressão dinâmica, definida abaixo, para tornar os coeficientes adimencionais.

A corda c e a longarina l também serão usadas para tornar adimensional os coeficientes.

Com isso podemos definir os pricipais coeficientes aerodinâmicos que são:

• Coeficiente de Sustentação

• Coeficiente de Arrasto

• Coeficiente de Força Normal

• Coeficiente de Força Axial

• Coeficiente de Momento

Os símbolos em letras maiúsculas listados acima (ou seja, CL, CD, CM e CA) denotam os coeficientes de força e momento para um corpo tridimensional completo, tal como um avião ou uma asa finita. Em contraste, para um corpo bidimensional as forças e os momentos são por unidade de medida. Para estes
corpos bidimensionais, é convencional denotar os coeficientes aerodinâmicos
por letras minúsculas:

Finalmente, para o caso bidimensional, também deve-se definir dois novos coeficientes:

• Coeficiente de Pressão

• Coeficiente de Fricção