Na figura vemos um avião pesando 1000 N efetuando um voo ascendente. Um fato que nos chama a atenção é o valor da sustentação, menor do que o peso do avião.
Isso à primeira vista pode parecer estranho, mas pode ser compreendido ao observarmos a força de tração da hélice que é inclinada para cima, ou seja, ela suporta parcialmente o peso do avião, aliviando a carga sobre as asas (seta amarela). Se o voo fosse horizontal a tração da hélice deveria ser de apenas 200N para vencer o arrasto (seta vermelha), mas como se trata de um voo ascendente, devemos acrescentar a componente do peso no sentido contrário ao do voo (seta azul), o que totaliza 700N. Ou seja, para voar em trajetória de subida o avião precisa de mais tração.
Num voo ascendente, o avião possui duas componentes de velocidade, que são:
- Velocidade horizontal (Vh)
- Razão de Subida. (R/S)
Isso porque ao mesmo tempo que o avião sobe ele se desloca para a frente.
A razão de subida é medida em pés por minutos, através do climb. Assim como a razão de descida.
Duas velocidades muito importantes no voo ascendente são:
- Velocidade de máxima razão de subida: Que é a velocidade na qual o avião ganha altura com mais velocidade.
- Velocidade de máximo ângulo de subida: Já essa é a velocidade na qual o avião sobe no maior ângulo possível. Essa velocidade é menor do que a de máxima razão de subida, porém, ajuda o avião a livrar obstáculos.
Portanto, logo após uma decolagem, deve-se subir com o máximo ângulo de subida afim de evitar obstáculos e ganhar bastante altura, após livrar os obstáculos deve-se usar a velocidade de máxima razão de subida, pois garante uma subida com melhor performance.
O ângulo de subida máximo e a razão de subida máxima dependem de vários fatores, como: Peso do avião, Altitude do local, Potência disponível, Área de asas.
Para obter o maior ângulo de subida, o avião deve ter: Baixo peso, alta densidade, Alta potência disponível e Grande área de asa.
Já para obter a maior razão de subida, o avião deve ter: Baixo peso, alta densidade, Alta potência disponível e pequena área de asa.
Como vimos, após livrar os obstáculos o avião deve subir com a velocidade que garante melhor razão de subida.
A razão de subida é a velocidade vertical do avião, ou seja, a mudança de altitude em relação ao tempo. Conforme o tempo passa e a aeronave ganha altitude a razão de subida máxima diminui, pois a densidade do ar atmosférico diminui, fazendo com que o motor seja cada vez menos eficiente. Tornando a tração baixa demais para vencer o arrasto somado com a componente do peso.
Teto Absoluto e Teto Prático
Na teoria de voo, os conceitos de teto absoluto e teto prático são fundamentais para entender os limites de desempenho vertical de uma aeronave. Ambos os termos referem-se à altura máxima que uma aeronave pode atingir, mas com algumas diferenças cruciais em relação às condições nas quais esses limites são definidos. Vamos explorar cada um deles, suas implicações e como eles afetam o desempenho de uma aeronave.
Teto Absoluto
O teto absoluto é a altura máxima teórica que uma aeronave pode alcançar, é a altitude em que a aeronave não consegue mais subir porque a potência do motor já não é capaz de superar a resistência do ar.
Esse teto é alcançado quando o avião não consegue mais manter a velocidade vertical. No teto absoluto, a aeronave já está operando em uma região da atmosfera onde o ar é muito rarefeito (baixa densidade), e a eficiência do motor e das asas diminui drasticamente.
O teto absoluto depende de vários fatores, incluindo:
- A potência do motor: Um motor mais potente permitirá que a aeronave continue subindo por mais tempo, mesmo em altitudes elevadas.
- O design aerodinâmico da aeronave: Aeronaves com formas mais eficientes conseguem manter a sustentação em altitudes mais altas.
- A densidade do ar: À medida que a altitude aumenta, a densidade do ar diminui, o que reduz a quantidade de oxigênio disponível para a combustão do motor e a geração de sustentação pelas asas.
Teto Prático
Já o teto prático é a altitude máxima que uma aeronave pode atingir com uma razão de subida significativa, ou seja, uma altura que pode ser mantida ou alcançada de forma controlada e segura, levando em consideração as limitações operacionais da aeronave e as condições do ambiente. Embora o teto prático ainda represente uma altitude muito alta, ele não é tão extremado quanto o teto absoluto, pois considera fatores mais realistas do desempenho da aeronave.
A principal diferença entre o teto absoluto e o teto prático está na capacidade de continuar subindo de forma eficiente. No teto prático, a aeronave ainda consegue uma taxa de ascensão, embora muito reduzida. Em condições reais de voo, quando se atinge o teto prático, a aeronave ainda pode subir, mas o processo é muito lento, e qualquer aumento de altitude é acompanhado por uma grande redução na velocidade e na eficiência do motor. O teto prático é a altitude máxima em que a aeronave ainda pode operar de forma eficaz.
Fatores que influenciam o teto prático incluem:
- Condições atmosféricas: Temperatura, pressão e umidade podem afetar a densidade do ar e, consequentemente, a performance da aeronave.
- Potência disponível: O motor da aeronave perde potência à medida que a altitude aumenta devido à menor densidade do ar, afetando a capacidade de continuar subindo.
- Aeronave e peso: Em voos com maior carga ou combustível, o desempenho da aeronave em altas altitudes será reduzido.
Diferenças Entre Teto Absoluto e Teto Prático
- Teto Absoluto:
- Representa a altura máxima teórica onde a aeronave não consegue mais subir.
- A aeronave atinge um ponto de estagnação, sem mais capacidade de gerar sustentação suficiente.
- A razão de subida no teto absoluto é zero.
- Teto Prático:
- Representa a altitude máxima onde a aeronave ainda pode subir, mas com uma taxa de subida muito baixa.
- Embora a aeronave consiga subir, a razão de subida é muito reduzida e a eficiência operacional é comprometida.
- A razão de subida no teto prático é muito pequena, mas ainda positiva.
Observe na imagem acima que no teto prático o avião ainda consegue manter uma razão de subida de 100 Pés por minuto. Já no teto absoluto o avião não consegue mais manter uma razão de subida, sendo igual a zero.
Quando isso acontece, essa altitude será a máxima de operação da aeronave. Essa altitude é especificada pelo fabricante no manual de voo do avião. Porem, fiquem atentos, o teto prático e o teto absoluto são altitudes densidade, dessa forma devem ser calculados e não lidos no altímetro. Veremos como calcular a altitude densidade na matéria de meteorologia.
