Aerodinâmica da utilização de
flapes na aeronave
Os flapes são dispositivos hiper-sustentadores que consistem de
abas ou superfícies articuladas existentes nos bordos de fuga das asas de um
avião, quando estendidos aumentam a sustentação e o arrasto de uma asa pela
mudança da curvatura do seu perfil e do aumento de sua área.
Geralmente, os flaps podem ser utilizados em dois momentos
críticos do voo, durante a aproximação para o pouso, em deflexão máxima,
permitindo que a aeronave reduza a sua velocidade de aproximação, evitando o
estol. Com isso a aeronave pode tocar o solo na velocidade mais baixa possível
para se obter o melhor desempenho de frenagem no solo e reduzindo
consideravelmente o comprimento de pista para pouso.
Durante a decolagem, em ajuste adequado para produzir a melhor
combinação de sustentação (máxima) e arrasto (mínimo), permitindo que a
aeronave percorra a menor distância no solo antes de atingir a velocidade de
decolagem.
Os flapes normalmente se encontram localizados no bordo de fuga
próximos à raiz da asa como pode ser observado na Figura acima. Basicamente os flapes podem ser
utilizados em uma aeronave como forma de se obter os maiores valores de CLmáx (Maior curvatura da asa)durante os procedimentos de pouso e decolagem sem penalizar o desempenho
de cruzeiro da aeronave. Os flapes podem ser definidos como ar a aplicação dos flapes proporciona um aumento no arqueamento do perfil percebe-se que a curva CL versus a sofre um deslocamento para a esquerda acarretando em uma diferença de ângulo de ataque para se obter a sustentação nula e também um menor ângulo de estol quando comparado a uma situação sem flape.O coeficiente de sustentação máximo obtido pela aplicação dos flapes pode ser estimado de acordo com McCormick pela aplicação da Equação. Lmáxsf C=(1+X).C, Onde a variável x representa a fração de aumento na corda do perfil originada pela aplicação dos flapes, e C constante longitudinal (Clmax).
– Cálculo do CLmáx devido à utilização de flapes na aeronave.
Considere um perfil onde o máximo coeficiente de sustentação é 2,0, sabendo-se que com a utilização de flape tipo “plain” a corda do perfil sofre um aumento percentual x = 5% como mostra a figura a seguir.
tifícios mecânicos
que alteram temporariamente a geometria do perfil e conseqüentemente da asa. Porém,
como
Determine o máximo coeficiente de sustentação
desse perfil com a utilização desse tipo de flape.
Solução:
Aplicando-se
a Equação , tem-se que:
Lmáxsf C = (1+ x) ×C
Lmáxcf C= (1+ 0,05) × 2
Lmáxcf C= 2,1
Teorema de Bernoulli
“Quanto maior a velocidade do escoamento, maior será a pressão
dinâmica e menor a pressão estática”.
Tecnicamente, o principio de Bernoulli prediz que a energia total
de uma partícula deve ser constante em todos os pontos de um escoamento. 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.
Pe+1/2 ρv²=Cte, onde Pe 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. Na Equação 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.
Obs: Flapes, Slots, Spoliers, entre outros acessórios
aerodinâmicos fazem partes de um conjunto
que dependem um dos outros para um bom desempenho da aeronave. Mais
informações nos sites relacionados.
Fundamentos
da Engenharia Aeronáutica - Aplicações ao Projeto SAE-AeroDesign
Prof.
MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues Capítulo 2 – Fundamentos de Aerodinâmica
