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sábado, 31 de março de 2012

DISPOSITIVOS AERODINÂMICOS PARA CORREÇÃO DE FLUXO

Extensões de bordo de ataque (LEX- Leading edge extension)

As extensões de bordo de ataque são um recurso quase universalmente usado nas aeronaves de caça mais modernas (geração dos hornet e mig,sua função é aumentar a atitude máxima de operação, ou ângulo de perda da asa. Essa solução se torna viável devido ao "excesso" de pot~encia de que essas aeronaves dispõe. As extremidades dessas extensões geram vórtices, densos que auxiliam na adesão da camada limite, nas condições de voo em grandes atitudes. No entanto o projeto da aeronave deve ser cuidadoso, de forma que os vórtices gerados não produzam estresses adicionais em outras partes tais como estabilizadores verticais. Algumas aeronaves de caça como o SAAB GRIPEN utilizam estabilizadores monobloco ,com a empenagem à frente das asas (configuração canard) para o controle de arfagem nesse caso são essas superfícies a gerarem os vórtices.




Geradores de vortex (VG- Vortex generators)

Os geradores de vórtex ou vórtex generators são pequenos dispositivos, pequenas lâminas ,que poderiam ser descritas como pequeníssimas asas, de baixo alongamento que geram em suas extremidades pequenas esteiras de turbulência.



Podem ser convenientemente instalados pela aeronave para produzir uma mudança ou correção adequada no fluxo de ar. Normalmente são encontrados no extradorso das asas próximo às superfícies de controle ,em aeronaves de alta velocidade ,mas podem estar em pontos da fuselagem, empenagem ou nacele do motor.



Normalmente a dimensão do V.G nos indica a magnitude da correção a ser feita. Um exemplo clássico disso foi a modificação aerodinâmica feita na primeira geração de aeronaves F/A 18 Hornet (produzido ainda pela Mc Donell Douglas) nas quais um grande V.G era instalado sobre a extensão de bordo de ataque, pelo seu tamanho costuma ser chamado de FENCE.

Seu objeivo era desviar a forte esteira turbulente gerada pela extensão de bordo de ataque dos estabilizadores verticais. De fato esses geradores servem para interagir com o fluxo numa dada área, com o obejivo de dar um "empurrãozinho" na camada limite, mas tais correções, cuidadoso estudo aerodinâmico deve ser feito. Aeronaves experimentais tem feito uso de pequenos VG'S no extradorso da asa próximo ao bordo de ataque, no decorrer da envergadura para otimizar o fluxo , e aumentar o ângulo de estol da asa.




FENCES (CERCAS)

Em priemira análise poderíamos confundir os vortex generators com as fences, no entanto devemos notar que os VG's são dispositivos menores ,localizados, ao passo que os fences são lâminas longas que impedem o fluxo transversal da camada limite, que nada mais é do que uma "migração" irregular do fluxo de uma área da asa para outra, o que pode resultar num descolamento da camada limite mais precoce. As "wing fences" ou cercas de asa, são instaladas no extradorso das asas, onde o fenômeno do fluxo transversal é relevante.

domingo, 4 de março de 2012

O arrasto decomposto (arrasto de pressão+arrasto de atrito +arrasto de interferência)

Quando estudamos a teoria de voo aprendemos que o arrasto é força concernente à tração produzida pelo grupo moto propulsor da aeronave, e esse arrasto é oriundo de duas fontes (duas naturezas) devido a produção de sustentação (como componente da sustentação) ou devido ao contato com partes não aerodinâmicas da aeronave. Definimos respectivamente como arrasto induzido e arrasto parasita.
Nas explicações clássicas , o arrasto parasita era considerado como sendo de uma única “espécie” , e as formas de arrasto parasita não eram consideradas distintamente, no entanto testes em túneis aerodinâmicos detectaram três formas de manifestação do arrasto, que somadas resultam no arrasto parasita.
Dessa forma o arrasto parasita pode ser “decomposto” em três componentes :
-Arrasto de atrito
-Arrasto de pressão
-Arrasto de interferência

ARRASTO DE ATRITO: Essa parcela do arrasto é devido ao atrito direto das partículas do fluxo de ar com a superfície da aeronave, essa fricção existe devido a viscosidade do fluido em contato com essa superfície, em aeronaves de baixo desempenho esse tipo de arrasto é quase desprezível ,mas sua existência se evidencia em aeronaves de alto desempenho, onde as altíssimas velocidades chegam a produzir aquecimento do revestimento externo pelo atrito com o ar. Além da velocidade, a viscosidade do fluido (o ar) influencia na resistência pelo atrito de forma que um aumento na viscosidade gera um aumento no arrasto.
ARRASTO DE PRESSÃO: O arrasto de pressão ocorre pela diferença entre pressões ,assim somando as pressões da parte dianteira de um corpo em movimento através do ar com as “depressões” da parte traseira encontraremos uma pressão positiva resultante ,que corresponderá ao arrasto de pressão . Assim como no arrasto de atrito a viscosidade interfere no arrasto de pressão pois a “facilidade” com que um fluxo percorre uma superfície, determina o quão tardiamente a camada limite irá se descolar. A formação de turbulência na parte traseira do corpo, é indício de considerável arrasto de pressão.
Se tomarmos o avião como um conjunto montado , o seu arrasto total será superior à soma dos arrastos de seus componentes, isto ocorre pela interferência que o fluxo de uma superfície gera em outra próxima.
ARRASTO DE INTERFERÊNCIA: Chama-se arrasto de interferência entre dois corpos o acréscimo de arrasto, em relação ao arrasto da cada corpo, observado quando tais corpos são imersos em um escoamento próximos um ao outro. Tal acréscimo pode ser atribuído a duas razões distintas:
*Aumento da velocidade do escoamento em uma região de um dos corpos devido a proximidade com uma região de escoamento acelerado do outro corpo. (junção de asa -fuselagem no extradorso)
*Descolamento do escoamento de um corpo devido superposição ou proximidade de duas regiões de alta pressão de cada corpo.
De um modo generalizado o arrasto de interferência tende a ocorrer em junções , assim carenagens de junção bem estudadas permitem otimizar muito essa condição de arrasto.
CONCLUSÃO
O desenvolvimento dos estudos do arrasto e das condições de fluxo permitiram “decompor” esse fenômeno, assim puderam ser desenvolvidas soluções adequadas a cada uma das “fontes geradoras” de arrasto. Daí melhorias no acabamento da fuselagem tornando as superfícies mais lisas , o uso das carenagens da junção sobretudo nas asas ,e os avanços no projeto das fuselagens aplicando distribuição adequada do volume.
Referências bibliográficas
“ Aspectos primários da aerodinâmica de corpos fuselados”, curso de pós graduação em engenharia mecânica, UFMG- Paulo Henriques Iscold Andrade de Oliveira
-Saintive ,Newton Soler - Teoria de vôo ,introdução à aerodinâmica 3ª Edição Ed ASA