Fundamentos de Engenharia Aeronáutica - Volume único

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A força de sustentação (L) representa a maior qualidade da aeronave e é a responsável
por garantir o vôo. Esta força é originada pela diferença de pressão existente entre o
intradorso e o extradorso da asa e sua direção é perpendicular à direção do vento relativo
como foi comentado no capítulo 2. Basicamente a força de sustentação deve ser grande o
suficiente para equilibrar o peso da aeronave e desse modo permitir o vôo seguro da mesma.
A força de arrasto (D) se opõe ao movimento da aeronave e sua direção é paralela à
direção do vento relativo. O ideal seria que essa força não existisse, porém em uma situação
real é impossível eliminá-la, e, dessa forma, o maior desafio do projetista é reduzir o quanto
possível essa força como forma de se melhorar a eficiência aerodinâmica da aeronave.
A força de tração (T) é oriunda da conversão do torque fornecido pelo motor em
empuxo através da hélice e está direcionada na direção de vôo da aeronave. Esta força é a
responsável por impulsionar a aeronave durante o vôo e uma escolha adequada para a hélice
pode propiciar um aumento significativo da tração disponível. No caso do projeto
AeroDesign, a seleção da hélice é de extrema importância, pois como o motor e o combustível
são padronizados pela organização do evento e não podem ser alterados, a única forma de se
aumentar a tração disponível é através da escolha otimizada de uma hélice que possa propiciar
as qualidades de desempenho desejadas. A finalidade principal da força de tração é vencer a
força de arrasto e propiciar subsídios aerodinâmicos para a geração da força de sustentação
necessária para vencer o peso da aeronave.
O peso (W) representa uma força gravitacional direcionada verticalmente para baixo
existente em qualquer corpo nas proximidades da Terra. No caso de uma aeronave, a única
forma de se obter o vôo é garantir uma força de sustentação igual ou maior que o peso.
Como está especificado que para esta condição de vôo a velocidade da aeronave é
constante, a formulação matemática para relacionar as quatro forças existentes pode ser obtida
a partir das equações de equilíbrio da estática, dessa forma, para uma condição de equilíbrio, a
análise da Figura 4.1 permite observar que:
T = D
(4.1)
L = W
(4.2)
As Equações (4.1) e (4.2) representam a condição de equilíbrio para uma aeronave em
vôo reto e nivelado com velocidade constante, e assim percebe-se que para se manter um vôo
nessas condições a força de arrasto é balanceada pela tração e a força de sustentação é
balanceada pelo peso.
Essas equações podem ser utilizadas para se avaliar as qualidades de desempenho
estático (velocidade constante) de uma nova aeronave e serão exaustivamente utilizadas nas
próximas seções do presente capítulo.
4.3 – Tração disponível e requerida para o vôo reto e nivelado com velocidade constante
Este representa um ponto fundamental para se definir a capacidade de vôo da aeronave
em projeto, o modelo matemático utilizado segue as equações de equilíbrio da estática e as
equações fundamentais das forças de sustentação e arrasto, estudadas no capítulo 2, além de
utilizar amplamente a equação da polar de arrasto e os conceitos de propulsão apresentados no
capítulo 3. Portanto, a partir desse ponto é apresentado o estreito relacionamento existente
entre a aerodinâmica e seu respectivo desdobramento nas qualidades de desempenho.
Tração Disponível: a tração disponível representa o quanto de empuxo a hélice em
uso é capaz de fornecer para a aeronave. As curvas de tração disponível que estão
apresentadas na Figura 2.2 foram obtidas de acordo com o estudo realizado no capítulo 3,