Fundamentos de Engenharia Aeronáutica - Volume único

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Quando uma asa se desloca através do ar, o escoamento se divide em uma parcela
direcionada para a parte superior e uma para a parte inferior da asa como mostra a Figura 2.1.
Figura 2.1 – Escoamento sobre uma asa.
Se existir um ângulo positivo entre a asa e a direção do escoamento, o ar é forçado a
mudar de direção, assim, a parcela de escoamento na parte inferior da asa é forçada para baixo
e em reação a essa mudança de direção do escoamento na parte inferior da asa, a mesma é
forçada para cima, ou seja, a asa aplica uma força para baixo no ar e o ar aplica na asa uma
força de mesma magnitude no sentido de empurrar a asa para cima. Essa criação da força de
sustentação pode ser explicada pela terceira lei de Newton, ou seja, para qualquer força de
ação aplicada existe uma reação de mesma intensidade, direção e sentido oposto.
O ângulo pelo qual o escoamento é defletido por uma superfície geradora de
sustentação é chamado de ângulo de ataque induzido “downwash angle”.
A criação da força de sustentação também pode ser explicada através da circulação do
escoamento ao redor do aerofólio. Para se entender essa definição, deve-se compreender o
principio de Bernoulli, que é definido da seguinte forma: "Se a velocidade de uma partícula de
um fluido aumenta enquanto ela escoa ao longo de uma linha de corrente, a pressão dinâmica
do fluido deve aumentar e vice-versa".
Esse conhecimento permite entender por que os aviões conseguem voar. Na parte
superior da asa a velocidade do ar é maior (as partículas percorrem uma distância maior no
mesmo intervalo de tempo quando comparadas à superfície inferior da asa), logo, a pressão
estática na superfície superior é menor do que na superfície inferior, o que acaba por criar
uma força de sustentação de baixo para cima.
O principio de Bernoulli pode ser matematicamente expresso pela Equação (2.1)
apresentada a seguir.
1
p e
+ ⋅ ρ
2
⋅ v = cte
(2.1)
2
onde, p e representa a pressão estática que o ar exerce sobre a superfície da asa, ρ é a
densidade do ar e v a velocidade do escoamento.
Tecnicamente, o principio de Bernoulli prediz que a energia total de uma partícula
deve ser constante em todos os pontos de um escoamento. Na Equação (2.1) o termo ½ ρv²
representa a pressão dinâmica associada com o movimento do ar. O termo pressão dinâmica
significa a pressão que será exercida por uma massa de ar em movimento que seja
repentinamente forçada a parar.