No voo horizontal com velocidade constante a sustentação é igual ao peso e a tração é igual ao arrasto.
Para que possamos manter o equilíbrio das forças e manter o voo horizontal, numa variação de velocidade, deve-se trabalhar com a variação do ângulo de ataque.
Se aumentarmos a velocidade devemos diminuir o ângulo de ataque, a fim de evitar que a sustentação aumente e o avião comece a subir. Da mesma forma, se diminuirmos a velocidade, teremos que aumentar o ângulo de ataque para manter o voo horizontal.
Porém, como vimos anteriormente, existe um limite no aumento do ângulo de ataque que é o ângulo crítico. Quando esse ângulo é atingido, não se pode mais diminuir a velocidade. Essa velocidade mínima é chamada de velocidade de estol.
Se ultrapassarmos o ângulo crítico a sustentação diminuirá rapidamente e iniciará o estol.
Como no voo nivelado o ângulo de ataque crítico é atingido quando a velocidade do avião é a mínima, o próprio velocímetro pode ser usado como um indicador de estol, evitando assim o acréscimo de um instrumento adicional.
Na imagem acima pode-se ver um velocímetro utilizado em aeronaves de pequeno porte. Pode-se observar também a existência de faixas de operações, as quais possuem significados importantes a saber.
Além de indicar a velocidade, o velocímetro traz com essas faixas diversas informações de limitações que devem ser respeitadas. Em conhecimentos técnicos será apresentado de forma mais detalhada as limitações representadas pelas faixas de operação do velocímetro. Aqui neste capítulo queremos apenas atentar para a existência do limite de velocidade de stol, que é representado de duas maneiras no velocímetro, quando utilizando flaps e quando não utilizando flaps.
A faixa branca simboliza a operação segura dos flaps, o limite mínimo dessa faixa, representado pela velocidade de 60 Kt na imagem, é a velocidade onde a aeronave entra em stol utilizando flaps.
A faixa verde simboliza a operação normal de velocidade de uma aeronave, o limite mínimo dessa faixa, representado pela velocidade de 70kt na imagem, é a velocidade onde a aeronave entra em stol sem a utilização de flaps.
Observar que, utilizando flaps a velocidade de stol é menor do que sem a utilização dos mesmos. Isso corresponde a um maior ângulo de ataque, conforme estudado anteriormente.
Atenção!
Obs: Os exemplos de velocidade mostrados nessa imagem são fictícios, cada avião terá a sua velocidade de stol baseada em cálculos de performance.
Obs 2: O velocimetro só pode ser usado como referência para o estol quando o voo for horizontal. Lembrando que o avião não estola por baixa velocidade e sim por ser ultrapassado o ângulo de ataque crítico.
Potência necessária x Potência disponível
- Potência necessária – É a potência que o avião necessita para manter o voo horizontal.
- Potência disponível – É a potência máxima que o motor pode fornecer ao avião em forma de tração.
Num voo horizontal, para voar em alta velocidade, é necessário aumentar a potência e para voar em baixa velocidade, reduzir a potência. Essa é a lógica. Porem existe uma exceção a essa regra.
Abaixo de uma determinada velocidade, para a qual a potência é mínima, o avião passa a exigir mais potência para voar mais lentamente. Ou seja, baixas velocidades requerem grandes ângulos de ataque, os quais aumentam o arrasto e, para vencer esse arrasto, é preciso aumentar a potência.
Essa técnica é bastante treinada no curso de piloto privado na manobra conhecida como “voo reduzido” onde o objetivo é voar com a mínima velocidade possível sem perder altitude. Para que isso seja feito o ângulo de ataque deve ser grande e a potência alta para compensar o arrasto gerado pelo aumento do ângulo de ataque.
O gráfico abaixo mostra como a potência necessária ao voo horizontal varia em função da velocidade.
Sabemos que para um avião voar mais rapidamente é necessário aumentar a potência, porem sabemos também que, abaixo de uma determinada velocidade a potência deve ser também aumentada.
No gráfico fica claro que abaixo de 100 Kt a potência necessária deve ser aumentada a fim de manter o voo horizontal.
A potência máxima que o grupo motopropulsor consegue fornecer ao avião chama-se Potência disponível. Em baixas velocidades, a potência disponível é pequena por que a hélice desperdiça quase toda a potência efetiva do motor, produzindo apenas vento.
À medida que a velocidade aumenta, a hélice passa a aproveitar melhor a potência do motor, e assim a potência disponível aumenta, até atingir seu valor máximo na velocidade de voo para a qual a hélice foi construída; depois disso, o rendimento começa outra vez a diminuir, conforme o gráfico.
Velocidades do voo horizontal
As velocidades envolvidas no voo horizontal são:
- Velocidade máxima – É a maior velocidade possível em voo horizontal.
- Velocidade de máximo alcance – É a velocidade que permite voar a maior distância com uma dada quantidade de combustível.
- Velocidade de máxima autonomia – É a velocidade que permite voar o máximo tempo possível com uma dada quantidade de combustível.
- Velocidade mínima – É a menor velocidade para a qual é possível voar com velocidade constante.
- Velocidade de estol – É a menor velocidade possível em voo horizontal.
Variações da velocidade em voo nivelado
Muitas vezes precisamos saber como varia a velocidade de um avião em voo horizontal quando são alterados o peso, a altitude, a área da asa, etc. Exemplo: O que acontece com a velocidade de estol de um avião se aumentarmos o seu peso?
Para responder a essas questões devemos utilizar um pequeno “macete” utilizando a anatomia de uma gangorra.
- VE – Velocidades
- PO – Potência
- PE – Peso
- AL – Altitude
- CA – Carga alar
- DE – Densidade
- AR – área da asa
- CO – Coeficiente de sustentação
A gangorra serve para responder questões sobre velocidade e potência necessária.
A gangorra pode ser usada para todas as velocidades de voo nivelado, com exceção da velocidade máxima. Porem se permutarmos o peso e a altitude com a densidade teremos a gangorra especial que é usada somente para resolver questões com velocidade máxima.
Ex:. O que acontece com a velocidade maxima quando a densidade do ar diminui?
Analisando a gangorra veremos que se diminuirmos a densidade do ar a velocidade de máxima também diminui.
Utilizando a gangorra e a gangorra especial, todas as questões envolvendo as velocidades do voo horizontal e potência necessária poderão ser resolvidas com facilidade apenas observando a reação da gangorra.
Variação do arrasto com a altitude
Ao subir o ar, consequentemente, começa a ficar menos denso e devido a isso podemos imaginar que o arrasto diminui com a altitude, devido a menor densidade do ar.
Porem esse pensamento está totalmente equivocado, apesar de parecer estranho, o arrasto não diminui com a altitude e isso acontece porque devido a diminuição da densidade com a altitude a sustentação também diminui, dificultando o voo horizontal.
Para corrigir e manter o voo horizontal é necessário um incremento de potência para aumentar a velocidade e consequentemente fazendo a sustentação voltar ao valor anterior, igual ao peso, mas isso também acaba aumentando o arrasto e tornando igual ao valor anterior.
‘.Dessa forma vemos que independente da altitude o arrasto é igual num voo horizontal.
