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sexta-feira, 18 de novembro de 2011

As asas com enflechamento negativo


As aeronaves dotadas de asa com enflechamento negativo, são normalmente tidas como excêntricas, e quase raros são os exemplares com este tipo de configuração. Nos livros de estudo de introdução à aerodinâmica, este tipo de enflechamento é tratado somente do aspecto estabilidade, partindo da influência desse recurso nas estabilidades direcional e lateral, e nesse caso o enflechamento negativo é sempre associado a grande instabilidade e difícil pilotagem, no entanto , uma aeronave com asas dispostas dessa forma gozam de outros benefícios ao vôo,quase nunca salientados.

História

Projetistas alemães idealizaram, pela primeira vez, a construção de aeronaves com asas inclinadas para a frente em 1936, com a aeronave Junkers 287, que em sua primeira versão, foi montada apartir de partes de outras aeronaves ainda na condição de protótipo ( V1). Os EUA fabricaram o planador de transporte utilitário Cornelius XFG-1. Este projeto acabou por ser abandonado depois de um acidente fatal. Apenas dois foram construídos. Em fins dos anos 70 uma concorrência foi realizada pela DARPA, com a finalidade de construir um protótipo de caça com asas enflechadas negativamente. Em 1984 o resultado desta iniciativa, o Grumman X-29, fez seu primeiro vôo. Mesmo apresentando um bom desempenho em testes realizados nos anos seguintes, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos optou por encerrar o programa e os dois protótipos foram enviados a museus. Uma réplica em tamanho natural está exposta no National Air and Space Museum. Mais recentemente em 1997, a russa Sukhoi apresentou o protótipo do Sukhoi S-47 no Show Aéreo de Paris. Especialistas ocidentais suspeitaram que poderia tratar-se de um aparelho que serviria na aviação naval. Porém a Sukhoi, talvez por dificuldades técnicas ou financeiras, não o produziu em larga escala.






Aspectos positivos e aspectos negativos


Assim como em qualquer outra configuração que possa ser montada asa de enflechamento negativo trás várias vantagens aerodinâmicas para a aeronave:
• Alta razão sustentação/arrasto, o que significa alta eficiência aerodinâmica;
• Alta capacidade de manobrabilidade em combate aproximado .
• Grande gama de velocidades subsônicas;
• Baixa suscetibilidade a estois e parafusos acidentais;
• Estabilidade aumentada em grandes ângulos de ataque;
• Baixa velocidade de estol;
• Capacidade de decolar e pousar em pistas curtas.
• O estol tende a ocorrer primeiro no centro da asa, e isso é bom para o controle no pré estol.

No entanto, o que tem limitado a construção de aeronaves com esse tipo de asa é sem dúvida, o rigor com que o projeto deve ser feito, de modo a atender aos sensíveis parâmetros de operação . As desvantagens desse tipo de asa na verdade constituem suas próprias limitações operacionais, e implicam não só em perdas e inconvenientes ao vôo e sim em fenômenos perigosos, e até fatais. Devemos ressaltar também que a ferramenta que viabilizou a construção e projeto de tais aeronaves não só com enflechamento negativo mas também as asas voadoras ,foi o sistema Fly-by-wire, pois dentre todas as dificuldades a serem superadas , o fator humano tem sido a maior dificuldade . Os fenômenos negativos relacionados a essa configuração são:
A estrutura da asa requer maior rigidez (ou dessintonização por massas concentradas) para aumentar a velocidade de acoplamento torção-deflexão,segundo o nosso amigo Eduardo Hilton projetista e contrutor experiente na aviação experimental, essa maior rigidez deve existir para evitar o fenômeno da divergência ou seja, que a ponta da asa se levante ou abaixe e a asa se transforme num grande aileron, sem controle possível para o piloto.
-A fim de garantir a estabilidade natural da aeronave, é mais difícil o posicionamento da asa, visto que a raiz precisa estar de forma que o seu centro aerodinâmico fique a uma certa distância do centro de gravidade da aeronave;
Aeronaves naturalmente instáveis, se em níveis muito altos, têm como catrastrófica uma falha simples do sistema de controle de vôo, visto que levar em modo direto o controle da aeronave significa entregar nas mãos do piloto uma aeronave praticamente impossível de ser controlada.
Característica de fluxo em relação à fuselagem


Comportamento do fluxo de ar nas asas com enflechamento negativo (esquerda) e nas asas com enflechamento convencional (direita).





• Em uma asa convencional, o ar flui para longe da fuselagem. Já na asa voltada para a frente, o fluxo de ar escoa até a junção da asa e concentra-se sobre a fuselagem;
• É possível e normalmente necessário empregar computadores para correção constante da estabilidade da aeronave. Sem esta correção, há um grande risco de o aparelho ficar incontrolável;
• Um avião com esta configuração de asa, necessita de pistas de pouso e decolagem menores que aviões com asas convencionais (carece de referência).

domingo, 28 de agosto de 2011



A vazão de um fluxo e a aceleração centrípeta

É comum , e de certa forma clássico se fazer analogia de um perfil de asa (aerofólio) e de um tubo de Venturi, no entanto a partir do que foi exposto em nossa postagem intitulada...... a aceleração de um fluxo sobre a curvatura de um perfil aerodinâmico se processa de forma diferente do que acontece com um fluido percorrendo um estrangulamento de um duto,e isso depende da forma desse estrangulamento. De acordo com o estrangulamento pode se ter a aceleração centrípeta ou o princípio da vazão constante ou ambos.
Segundo Costa Schiavo, Acyr na publicação intitulada “motores a reação” de 1984.
“Vazão: Medindo-se o volume de fluido que passa durante certo tempo por uma região de um tubo ,obtém-se uma grandeza chamada vazão.”

Vazão constante:

Considerando-se um tubo por onde passa um fluxo em uma restrição (estrangulamento) ao longo desse duto no qual a restrição não é feita na forma de curvatura, a variação da velocidade nessa região se dá como uma “correção” a mudança na vazão,pois que , para mantermos constante essa grandeza com uma diminuição na área de fluxo é preciso aumentar a velocidade do fluxo. É intuitivo pensar que a vazão ao longo de um conduto deve permanecer a mesma pois do contrário diferenças de pressão surgiriam, e um mesmo segmento de fluxo teria dois regimes de escoamento diferentes. Observe a figura 1.





Note que os ressaltos que formam estrangulamento,não geram aceleração centrípeta no fluxo.

Aceleração centrípeta : Quando , no entanto, a restrição no tubo é feita por ressaltos curvos ou na forma de arco ,aí sim, nesse caso temos uma gradiente de pressão análoga (em parte) àquela obtida na asa de um avião. Não podemos sonegar que nessa situação a questão da vazão constante também vigora, mas como num arco a área do duto vai variar ponto a ponto, esse efeito não será majoritário. Observe a figura 2.






O filete de fluxo F1 percorre o arco do ressalto acompanhando sua superfície devido ao efeito Coanda, com essa trajetória o fluxo está sob a ação de uma aceleração centrípeta na camada imediatamente sobre o ressalto e isso como descrito na postagem anterior gera aceleração do fluxo nessa região.

sábado, 27 de agosto de 2011

Horten Ho-2 Flying Wing Test Flight 1935

Veja que impressionante o primeiro teste , desta aeronave sem dúvida furtiva e muito avançada para a época , o fato de não ter empenagem tornava o modelo difícil de ser projetado, em relação a estabilidade e a manobrabilidade.

segunda-feira, 25 de abril de 2011

A aceleração do fluxo na parte superior de um perfil

Essa breve postagem , visa despertar ao leitor para uma forma diferente de se observar , e raciocinar a respeito das explicações convencionais a cerca da sustentação num perfil aerodinâmico , nós encontramos respaldo para escrever esse texto, num artigo da revista brasileira de ensino de física intitulada: " A Dinâmica dos Fluidos Complementada e a Sustentação da Asa" . A idéia chave é a seguinte, as explicações convencionais nos indicam que a maior velocidade do ar no extradorso do perfil se deve ao maior percurso percorrido por até o bordo de fuga , no entanto, se fizermos testes com marcadores de fumaça, verificaremos que a porção de ar que se separa ,no bordo de ataque , não se reunirá novamente no bordo de fuga, de forma que a parte superior do fluxo será acelerada de a muito em relação à inferior. Sendo assim , o que causaria as diferenças de velocidade? O ponto chave é este, a aceleração na parte superior do perfil é causada por ação da aceleração centrípeta, o ar acompanha os contornos do perfil, de acordo com o efeito coanda , isso gera uma zona de baixa pressão, que acaba por acelerar o fluxo. E de forma contrária ,a maior pressão abaixo é gerada por uma gradiente de pressão ,que resulta da ação de força centrífuga. Mais detalhes, e o desenvolvimento dos cálculos pode ser encontrados, no artigo que contém muitas explicações, e foi muito bem formulado. Aqui nós fizemos apenas um apanhado.

Raphael Elias