Introdução ás Asas Rotativas

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INTRODUÇÃO ÀS ASAS ROTATIVAS
Reynaldo J. Santos
prof.reynaldosantos@gmail.com
(21)98786-7058CIÊNCIAS AERONÁUTICAS
Reynaldo J. Santos
OBJETIVOS GERAIS
Fornecer os conhecimentos de aerodinâmica de 
helicópteros necessários para que o aluno possa 
compreender os efeitos decorrentes nas diversas 
fases do voo.
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ROTEIRO
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• História do desenvolvimento do helicóptero
• Noções básicas de mecânica
• Noções de aerodinâmica
• Seleção de um aerofólio para helicópteros
• Sustentação
• O rotor principal e os fenômenos associados
• Comandos de voo e compensação de torque
• Desempenho aerodinâmico do rotor
• Efeitos aerodinâmicos fundamentais na aerodinâmica 
de helicópteros
• Manobras de elevado risco e suas consequências
HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
DO HELICÓPTERO
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• A palavra helicóptero vem do grego. Helix
significa helicóide. Pteron, asa.
• Cerca de 400 anos Antes de Cristo, os chineses 
idealizaram os primeiros rotores com penas de 
aves presas a uma haste, que quando girada com 
o movimento rápido das palmas das mãos, 
ganhavam sustentação e eram capazes de voar.
• Archimedes nasceu em 287 A.C., para alguns 
pesquisadores, a contribuição que ele deixou 
para o futuro desenvolvimento do helicóptero foi 
o Parafuso de Archimedes, um dispositivo em 
forma de caracol, que ao fazer movimentos de 
rotação permitia elevar a água para encher os 
reservatórios em níveis mais altos. 
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
DO HELICÓPTERO
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• A primeira ideia pouco prática de um helicóptero foi 
concebida por Leonardo da Vinci no sec. XV
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• Russo Mikhail Lomonosov em 1754 desenvolveu um 
rotor coaxial, similar ao que os chineses haviam feito, 
mas impulsionado por um mola. O dispositivo seria 
capaz de voar livre e ganhar uma boa altura. Foi 
idealizado para elevar instrumentos meteorológicos.
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
DO HELICÓPTERO
• Francês Launoy, com a assistência de seu mecânico 
Bienvenu, desenvolveu um modelo que consistia em 
dois conjuntos de penas de peru e que giravam para 
lados opostos, resolvendo o problema de contrariar o 
torque. O conjunto era impulsionado por uma fina 
haste que fazia o papel de uma mola.
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• Sir George Cayley, da Grã Bretanha, em 1843, desenhou 
o que chamou de carruagem aérea. Era uma máquina de 
voar, composta por dois rotores instalados nas extremi-
dades e que serviriam para contrapor o torque gerado 
por cada um deles. 
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
DO HELICÓPTERO
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• Cossus of France, em 1845, desenhou uma 
máquina que voaria impulsionada por um 
motor movido a vapor e que teria três 
conjuntos de rotores.
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• O nome "helicóptero" foi usado por Vicomte Gustave 
Ponton d'Amecourt, francês que idealizou um 
modelo com hélices contra-rotativas, movidas 
também por um motor a vapor. A máquina foi 
apresentada na Exposição Aeronáutica de Londres, 
em 1868, mas não conseguiu voar. Uma outra, 
impulsionada por mola, obteve melhor êxito.
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• Em 1878, o francês Castel idealizou 
um helicóptero movido a ar 
comprimido, que impulsionava dois 
eixos contra rotativos, mas que nunca 
conseguiu voar. Anos depois fez seu 
experimento voar com elásticos de 
borracha.
• No mesmo ano, o engenheiro italiano 
civil Enrico Forlanini construiu um 
helicóptero movido a motor a vapor 
com dois rotores contra-rotativos que 
subiu 40 pés e voou por cerca de 20 
segundos.
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• O primeiro voo bem-sucedido e registrado de um 
helicóptero ocorreu em 1907, realizado por Paul 
Cornu, na França. 
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• O La Cierva inventou o rotor articulado que resultou 
no primeiro voo mundial bem sucedido de um 
aeronave com rotor, em 1924, com o protótipo C-6.
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• Entre 1920 e 1926 o Argentino Raul Panteras Pescaras 
fez vários testes aportando o desenvolvimento do 
ajuste angular das pás para melhor controle da futura 
aeronave. Porém, o primeiro voo de um helicóptero 
completamente controlável foi demonstrado por 
Hanna Reitsch em 1937 em Berlim, Alemanha.
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• No início da década de 1940 Igor Sikorsky. 
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• O Bell 47 foi o primeiro helicóptero certificado para 
uso civil em 8 de março de 1946. Produzido até 1974, 
foi utilizado por diversos operadores civis e militares 
por todo o mundo.
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HISTÓRIA DO DESENVOLVIMENTO 
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• O helicóptero sofreu um grande impulso de 
desenvolvimento a partir da guerra do Vietnã.
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• Os helicópteros passaram a utilizar o desenvolvi-
mento tecnológico disponibilizado para os aviões.
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Noções básicas de mecânica
• Mecânica é a parte da Física que estuda os 
movimentos dos corpos e seu repouso.
•Grandezas Vetoriais:
 módulo, direção e sentido
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Noções básicas de mecânica
Módulo do vetor - é dado pelo 
comprimento do segmento em uma 
escala adequada (d = 200 milhas).
Direção do vetor - é dada pela reta 
suporte do segmento (30o com a 
horizontal). 
Sentido do vetor - é dado pela seta 
colocada na extremidade do segmento. 
• Vetores
A representação matemática de uma grandeza vetorial é o 
vetor representado graficamente pelo segmento de reta 
orientado que apresenta as seguintes características: 
sentido
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Noções básicas de mecânica
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Noções básicas de mecânica
a
b
c
d
mesma direção 
mesmo sentido
mesma direção
sentidos opostos
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Noções básicas de mecânica
• Outras Grandezas Vetoriais: Velocidade, 
aceleração, força.
• Velocidade (grandeza):
 Na física, velocidade relaciona a variação da posição 
no espaço em relação ao tempo, ou seja, qual a 
distância percorrida por um corpo num determinado 
intervalo temporal. 
É uma grandeza vetorial, possuindo direção, sentido e 
módulo.
Na aviação:
•Km/h (quilômetros por hora) (escala)
•Mph (milhas terrestre por hora) 1,609 km/h
•kt (knot ou nó ou milha náutica por hora) 1,852 km/h
Sistema Internacional = m/s 3,6 km/h (grandeza vetorial)
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Noções básicas de mecânica
• Velocidade aerodinâmica (Va): 
É a velocidade do ar passando sobre um corpo. 
• Ou Velocidade Verdadeira que é a Velocidade Indicada 
(Vi) calibrada para erros de densidade do ar. Ou seja, a 
grosso modo ela aumentará a 2% cada 1.000 pés (300 
metros) em que subimos. Este fato ocorre pois o ar 
ficará mais rarefeito com o aumento da altitude e este 
terá um diminuição na sua densidade.
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Noções básicas de mecânica
• Velocidade de solo: 
É a velocidade de um corpo em relação 
ao solo.
• É a Velocidade Aerodinâmica (VA) já incluindo os 
cálculos de vento em rota. Uma forma simples de 
entender é dizendo que a VS é a imagem que o avião 
produz no solo ou sua sombra. É real e é utilizada para 
informar estimativas de chegada, sobrevôo e etc.. Se 
estivermos com um vento de proa (nariz do helicóptero) 
a VS é menor que a VA e no caso contrário, se o vento 
for de cauda a VS será maior que a VA. Então em voo um 
vento de cauda será melhor que um vento de proa.
• Velocidade do vento (Vv) – É a velocidade do ar em 
relação ao solo.
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Noções básicas de mecânica
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Noções básicas de mecânica
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Noções básicas de mecânica
• Tração da aeronave (T) – É a força que vence a 
resistência do ar, imprimindo ao corpo uma certa 
aceleração. Tem o mesmo sentido do deslocamento do 
corpo. É a resultante de todas as forças paralelas ao 
deslocamento (mesmo sentido)
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Noções básicas de mecânica
• A aceleração é a variação da velocidade de um corpo 
por unidade de tempo.
• A aceleração é diretamente proporcional à massa. 
• A aceleração é igual a força sobre a massa.
a = Força / massa
a > 0 – movimento acelerado
a < 0 –movimento retardado
a = velocidade(m/s) / tempo(s)
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Noções básicas de mecânica
• Força é tudo que é capaz de produzir ou modificar o 
movimento , ou seja, quando uma força age sobre um 
corpo, imprime a este uma aceleração. 
• Quanto maior for a força, maior será a aceleração.
• Quanto maior for a massa deste corpo, maior terá que 
ser a força para imprimir-lhe a mesma aceleração.
Para mudar a direção é preciso o uso da força (quebra 
na inércia)
Escalas
•Kgf – quilograma-força 1 Kgf = 9,8N (SI)
•Lbf – libra-força
F = m.a (2ª lei de Newton) - - - - m = F/a
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Aerodinâmica básica
• Pressões aerodinâmicas
 pressão atmosférica ou estática, Po, a energia 
potencial do ar, e
 pressão aerodinâmica, q, a energia devida ao 
movimento.
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Aerodinâmica básica
• Pressão dinâmica
 a pressão dinâmica depende da velocidade e da 
massa do ar em movimento.
 a massa do ar é diretamente proporcional à densidade 
do ar e, portanto, a pressão dinâmica a uma velocidade 
verdadeira dada, diminui com a altitude.
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Aerodinâmica básica
• Sustentação
 quando a pá do rotor está colocada a um ângulo (x) 
em relação ao fluxo de ar, ela direciona o ar para baixo 
e como resultado se obtém uma força resultante para 
cima, a sustentação.
 se algo perturbar a aceleração do ar para baixo, a 
sustentação se perde. 
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Aerodinâmica básica
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Aerodinâmica básica
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Aerodinâmica básica
• Perda da Sustentação
 a causa é a fricção quando o 
ar flui sobre a superfície de 
um perfil criando uma capa 
limite. Quando o ar da capa 
limite se desloca em virtude 
do aumento de pressão para 
a parte dianteira do perfil ela é 
freada.
Quando a capa limite não 
consegue fluir com o 
aumento do ângulo de ataque 
o perfil entra em perda.
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Aerodinâmica básica
• Resistência (arrasto)
O helicóptero é afetado 
por dois tipos de 
resistência:
 de fricção (atrito).
Induzida
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Aerodinâmica básica
Durante o voo existe uma região de baixa pressão estática no extradorso das 
asas e uma alta pressão no intradorso das asas. O ar sob alta pressão irá se 
deslocar para a área de baixa pressão nas pontas das asas, as pressões se 
igualam não produzindo sustentação e criando o arrasto induzido com 
turbilhonamento nas pontas das pás.
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Aerodinâmica básica
• Efeito solo
 quando o perfil se move próximo ao solo é criado um 
“colchão de ar” entre o perfil e o solo. Isto faz com que 
o ar ascenda mais bruscamente antes do perfil 
diminuindo a resistência induzida.
 a menor resistência induzida devido ao efeito solo 
torna possível o voo pairado que nas mesmas 
condições, muitas vezes não permitiria um voo fora do 
efeito solo. 
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Aerodinâmica básica
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Aerodinâmica básica
• Problemas transônicos
 quando o ar sobre o perfil alcança velocidades 
supersônicas 
 onda de choque
 estol da pá (a sustentação pode reduzir-se em 70/80%)
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
• Superfícies aerodinâmicas – partes que produzem, o 
mínimo de arrasto quando estão em deslocamento.
• Aerofólios - partes que produzem alguma força útil ao 
voo, por exemplo as asas (pás dos rotores) e estabiliza-
dores verticais e horizontais.
 Perfil do aerofólio (asa)
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Corda ou corda aerodinâmica – é a linha imaginária que 
liga o bordo de ataque ao bordo de fuga.
 Aerofólio simétrico – quando a corda divide o perfil em 
duas partes iguais.
 Aerofólio assimétrico – quando a corda divide o perfil 
em duas partes iguais desiguais.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Bordo de ataque – é a parte frontal da asa que, quando 
em deslocamento, recebe o vento relativo de frente.
bordo de ataque
 Bordo de fuga - O fluxo de ar que entrou em contato 
com a asa, percorre todo o seu corpo e sai na parte 
traseira. Este ponto, onde o fluxo deixa a asa é 
conhecido como bordo de fuga.
bordo de fuga
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Intradorso – é a parte de baixo da asa, conhecida 
também como cambra inferior ou ventre
 Linha de curvatura média- É uma linha imaginária que 
divide o aerofólio assimétrico em duas partes iguais. 
Nos perfis simétricos é a própria corda.
 Flecha – é a maior distância entre a corda e a linha de 
curvatura média, Existe apenas nos perfis assimétricos.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Centro de Pressão (CP) - é o ponto da corda onde se 
concentram todas as forças da resultante aerodinâmica 
em duas forças: sustentação e arrasto.
Centro dePressão 
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Espessura – É a maior 
distância entre o extradorso 
e o intradorso
Ângulo de ataque – É o ângulo formado entre a 
corda do aerofólio e o vento relativo.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Ângulo de atitude - É o ângulo formado entre o eixo 
longitudinal da aeronave e a linha do horizonte.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Positivo – quando o ângulo é 
formado acima da linha dos filetes 
de ar do vento relativo.
• TIPOS DE ÂNGULO DE ATAQUE
 Nulo – quando não existe ângulo 
formado entre a corda do 
aerofólio e os filetes do ar do 
vento relativo.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
 Negativo – quando o ângulo é 
formado abaixo da linha dos 
filetes de ar do vento relativo.
• TIPOS DE ÂNGULO DE ATAQUE
 Ângulo de sustentação nula –
 Nos perfis simétricos não 
produzem sustentação quando 
estão com ângulo nulo.
 Nos perfis assimétricos será 
produzida alguma sustentação 
quando estiver com ângulo nulo.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
• FUNCIONAMENTO DA ASA
 É o Teorema de Bernoulli e pela 3ª. Lei de Newton que 
se explica a capacidade de sustentação de uma asa.
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
• FORMAS DO AEROFÓLIO
 Simétrico – são os mais utilizados em helicópteros, com 
uma espessura máxima de 12% da corda a partir do 
bordo de ataque para o bordo de fuga.
 Assimétrico – mais empregados em aviões.
 Razões da escolha:
 Melhor relação sustentação-arrasto (L/D) [velocidade das 
pontas das pás]
Obs: a sustentação e o arrasto variam com o quadrado 
da velocidade, deste modo, para a máxima eficiência da 
pá, o aerofólio deverá ser eficiente tanto nas baixas 
velocidades (perto do eixo) como nas altas (pontas das 
pás). 
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
• FORMAS DO AEROFÓLIO
 Razões da escolha:
 A posição do centro de pressão é invariável 
(simétrico), a posição do CP permanece constante 
com as variações do ângulo de ataque.
 A mudança de passo é feita através do eixo 
longitudinal da pá que passa pelo centro de pressão.
 Ao longo da pá a velocidade aerodinâmica varia 
grandemente e as pás devem ter eficiência desde a 
raiz (velocidade quase zero) até e a ponta da pá 
(velocidade que pode ser superior a 500 mph)
 O ângulo próximo à raiz é bem maior do que o ângulo 
na ponta da pá (distribuição uniforme de sustentação)
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
• CONSTRUÇÃO DAS PÁS 
 A posição do centro de pressão e o seu movimento 
dependem totalmente da forma do aerofólio e do 
ângulo de ataque.
 Eles determinam quanto o fluxo de ar foi defletido, e 
por sua vez, determina a distribuição da pressão em 
volta do aerofólio.
 O CP em aerofólios assimétricos move-se para frente 
quando o ângulo de ataque é aumentado e para trás 
quando é diminuido
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helicópteros
• CONSTRUÇÃO DAS PÁS 
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Seleção de um aerofólio para 
helicópteros
• CONSTRUÇÃO DAS PÁS 
 A posição do centro de pressão e o seu movimento 
dependem totalmente da forma do aerofólio e do 
ângulo de ataque.
 Eles determinam quanto o fluxo de ar foi defletido, e 
por sua vez, determina a distribuição da pressão em 
volta do aerofólio.
 O CP em aerofólios assimétricos move-se para frente 
quando o ângulo de ataque é aumentado e para trás 
quando é diminuido
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Sustentação 
• É a força que contraria a força peso e este vetor será 
sempre perpendicular ao vento relativo. Esta força 
surge através dos princípios de Bernoulli e 3ª.Lei de 
Newton, ação e reação.
 Fatores que influenciam na sustentação:
1. Coeficiente de sustentação (CL) é um número determinado 
que representa a relação entre a pressão estática e a 
pressão dinâmica (formato do aerofólio e ângulo de 
ataque)
2. Densidade do ar (melhores condições: ar frio, seco e alta 
pressão)
3. Área da asa (quanto maior, mais sustentação)
4. Velocidade do ar referente ao vento relativo (rotação das 
pás + deslocamento)
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Arrasto 
• É a resistência ao movimento de um corpo imerso 
num fluído, “resistência a o avanço”
 Arrasto de fuselagem 
 Só nos helicópteros quando em voo pairado, num local 
sem vento ou vento fraco. 
 Os ventos criados pelo rotor principal são impulsionados 
para baixo e vão de encontro à fuselagem.
 Arrasto parasita
 É produzido por todas as partes da aeronave que não 
produzem sustentação, ou seja, tudo exceto as asas
 Arrasto de perfil
 É provocado pela fricção do fluxo de ar sobre a superfície 
da asa
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Arrasto 
Ponto de transição Ponto de separação
Arrasto de perfil
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Arrasto 
 Arrasto induzido 
 É o resultado do trabalho dispendido para produzir 
sustentação (pontas das asas)
 Ocorre nos helicópteros nas pontas das pás do rotor 
principal (minimizar com o alongamento das pás)
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Eficácia do perfil 
• A Resultante Aerodinâmica (RA) pode ser decomposta 
em dois componentes: sustentação e arrasto
 Para melhor eficiência da asa a RA deve estar o mais 
próximo possível do vetor L
 O arrasto (D) estará sempre presente e deverá ser o 
menor possível
 Os fatores responsáveis por CL e Cd são:
 O formato do aerofólio; e
 Ângulo de ataque.
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Eficácia do perfil 
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Eficácia do perfil 
• MÁXIMA EFICÁCIA DO PERFIL
 Ângulo ótimo
(auto-rotação)
 Ângulo de máxima
sustentação
(grande arrasto)
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Características do voo
 Voo reto e nivelado
 É o voo em que a aeronave permanece em deslocamento 
horizontal sempre na mesma altitude e velocidade.
 Velocidade horizontal
 O arrasto total do helicóptero não varia quando a altitude é 
variada
L=W
T=D
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Características do voo
 Voo descendente
 É o voo em que a aeronave perde altitude. A sustentação 
é menor que o peso.
 Ângulo de descida
 É o ângulo formado pela trajetória da aeronave e a linha 
do horizonte durante a descida
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Características do voo
 Razão de descida (R/D)
 É o quanto a anv perde altitude durante certo tempo 
num voo descendente (pés/min)
climb
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Características do voo
 Velocidade de menor ângulo de descida
 É aquela que permite voar a maior distância possível 
em caso de pane de motor (auto-rotação)
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Características do voo
 Velocidade de menor razão de descida
 É aquela que permite manter o helicóptero no ar o 
maior tempo possível em caso de pane de motor (auto-
rotação)
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Características do voo
 Velocidade de menor razão de descida
 É aquela que permite manter o helicóptero no ar o maior 
tempo possível em caso de pane de motor (auto-rotação)
 Influência do peso na descida
 O peso da anv não influi na distância percorrida e no ângulo 
de descida, mas aumenta a velocidade e a razão de descida
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Características do voo
 Influência do vento na descida
 O vento de cauda aumenta a distância percorrida e diminuio 
ângulo de descida. O vento de proa atua de forma contrária 
e em qualquer dessas situações, a VA e a razão de descida 
não se alteram.
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Características do voo
 Influência da altitude na descida
Duas anvs idênticas:
-A mais alta RD > que a mais 
baixa devido à menor densi-
dade do ar. 
-Nas duas anvs as Vi =s.
- Apesar da anv mais alta 
descer mais rápido, a 
densidade naquela altitude é 
menor, assim, a pressão 
dinâmica captada naquela 
altitude é menor sendo igual à 
da aeronave mais baixa. 
-Então a mais alta tem Va maior 
e Vi igual à mais baixa.
Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Voo ascendente
 É o voo em que a aeronave ganha altitude. 
 A sustentação é maior que o peso e também é medida 
pelo climb ou variômetro.
 Ângulo de subida
 É o ângulo formado pela trajetória da aeronave e a linha 
do horizonte durante sua subida.
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Reynaldo J. Santos
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Características do voo
Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Razão de subida
 É a relação altitude/tempo dada em pés/minuto (ft/min) ou 
metros por segundo (m/s), também pelo instrumento 
chamado variômetro ou climb.
 Velocidade de máximo ângulo de subida
 É a velocidade em que o helicóptero ganha altura com o 
maior ângulo possível. (pode ser zero?)
 Velocidade de máxima razão de subida
 É a velocidade em que o helicóptero ganha altura o mais 
rápido possível.
 Decolagem corrida
 Neste tipo de decolagem a potência disponível não é 
suficiente para efetuar uma decolagem normal.
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Reynaldo J. Santos
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Características do voo
Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Teto de serviço 
 É por convenção a altitude máxima em que a aeronave ainda 
pode ascender com uma razão de subida de 100ft/min
(0,5m/s). 
 Teto de absoluto
 É a altitude máxima em que a aeronave pode atingir.
 Nesta condição de voo a potência disponível do motor se 
iguala à potência requerida para o voo.
 Voo pairado
 É aquele em que a aeronave se mantém voando sobre um 
ponto no solo, sem que haja deslocamento horizontal, lateral 
e vertical tanto próximo ao solo como em grande altitude.
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Características do voo
 Plano de rotação
 É o desenho 
formado pela 
trajetória das 
pontas das pás 
quando elas giram 
e são observadas 
lateralmente.
Trajetória 
das pás
Eixo do 
rotor
Área do 
disco
Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Eixo de rotação
 É uma linha 
imaginária que 
passa através de 
um ponto em torno 
do qual um corpo 
gira e será sempre 
perpendicular ao 
plano de rotação.
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Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Disco do Rotor
 É o desenho circular 
formado pela 
trajetória das pás 
quando elas giram e 
são observadas de 
cima.
Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Razão de carga ou Disc Loading
 É definida como a área do disco 
dividida pelo peso bruto da anv
 Quanto maior o helicóptero, maior
será sua razão de carga.
 O rotor de um helicóptero cria 
sustentação empurrando o ar para 
baixo. O ar é muito pouco denso, 
por isso, os rotores devem mover 
uma enorme quantidade de ar e com 
uma velocidade relativamente alta. A 
velocidade deste fluxo de ar e a 
quantidade de ar movida para baixo 
depende do "disc loading" do 
helicóptero.
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Características do voo
 Área útil de sustentação
 É a projeção do desenho do disco 
do rotor sobre o solo ou sobre um 
plano. 
 Esta área sempre muda durante o 
voo, variando também a capacidade 
de sustentação da aeronave.
 O tamanho desta projeção diminui 
com o peso da aeronave causado 
pelo efeito cone, pelas mudanças 
do fator de carga (g) em curvas e 
em recuperações de mergulho.
Reynaldo J. Santos
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Características do voo
 Variações da velocidade aerodinâmica ao longo das 
pás
 As pás devem ter a mesma sustentação desde a raiz 
até a ponta e a velocidade do ar ao longo dela tem uma 
enorme variação, onde a velocidade é quase zero na 
raiz e atinge velocidades próximas ao do som nas 
pontas (algumas até ultrapassam).
 A sustentação varia com o quadrado da velocidade, 
então, para que haja uma sustentação uniforme ao 
longo da pá, ela deve ser torcida.
 Na raiz ela tem um grande ângulo de torção e na ponta 
um pequeno ângulo. Com isso variamos o CL destas 
regiões deixando-as com a mesma sustentação.
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Características do voo
Torção
Raiz
Ponta da pá
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Características do voo
 Estações da pá
 É a divisão linear das pás no seu eixo longitudinal e tem 
como referência a sua raiz e é graduada geralmente em 
polegadas. Estas estações são utilizadas pelos engenheiros 
para definir pontos importantes como CG e CP da pá e os 
ângulos de torção entre a raiz e a ponta da pá.
Envergadura
 É a distância medida entre a raiz e a ponta da pá.
 Alongamento
 É a divisão da envergadura pela corda e também é conhecida 
como Razão de Aspecto.
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EIXOS
 Eixos de manobras
 Nos helicópteros nós temos dois tipos eixos de movimentação: os eixos 
da pá e os eixos de manobras (da fuselagem).
 Os eixos de manobras dos helicópteros são:
Eixo longitudinal (X) – Eixo imaginário da proa até a cauda, pelo qual a 
aeronave faz o movimento de rolamento, para a esquerda e direita e é 
executado pelo comando cíclico. 
Estabilidade Lateral
Eixo lateral ou transversal (Y) – Eixo imaginário que atravessa a aeronave 
da esquerda para a direita próxima ao mastro e ao centro da fuselagem, 
pelo qual a aeronave faz o movimento de arfagem ou tangagem. Este 
movimento faz a aeronave picar, descendo o nariz, empurrando-se o 
comando cíclico ou cabrando levantando o nariz quando se puxa o 
comando cíclico para trás. 
Estabilidade Longitudinal
Eixo vertical (Z) – Eixo imaginário que atravessa a aeronave de cima para 
baixo, próxima ao mastro, pelo qual a aeronave faz o movimento de giro 
ou guinada através dos pedais de comando do rotor de cauda. 
 Estabilidade Direcional
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EIXOS
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EIXOS
 Eixo longitudinal – Eixo imaginário que passa através da pá da sua 
raiz até a ponta, pelo qual a pá faz o movimento de mudança de 
passo.
 Eixo lateral ou transversal – Eixo imaginário que atravessa a pá da 
esquerda para a direita (ou vice-versa) próximo a sua raiz, pelo qual 
a pá faz o movimento de batimento (vertical).
Este movimento é executado pela pá sem o auxílio do piloto ou 
mecanismos, ou seja, este livre batimento que é criado por ações 
aerodinâmicas.
 Eixo vertical – Eixo imaginário que atravessa a pá de cima para 
baixo (ou vice-versa) próximo à sua raiz, pelo qual ele faz o 
movimento de avanço e recuo. Este movimento é executado por 
uma força chamada Efeito Coriólis.
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EIXOS
 Eixos de movimento das pás
 As pás do helicóptero se movimentam sobre três eixos, que são 
eles:
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TIPOS DE ROTOR
 Rotor Rígido– Neste tipo de rotor suas pás fazem somente o 
movimento de mudança de passo. Para resolver o problema 
de dissimetria de sustentação a pá faz o seu batimento 
através da sua flexão.
 A vantagem deste sistema é sua simples construção, 
eliminando os eixos de batimento e avanço e recuo.
 O rotor rígido possui maior massa e como consequência, 
maior inércia de rotação.
 Se houver a paradado motor o tempo de diminuição de 
rotação dos rotores é relativamente demorada dando mais 
tempo para o piloto trabalhar os comandos para manter a 
rotação em uma faixa segura. Porém, se perder a rotação dos 
rotores abaixo desta faixa de segurança, eles demoram em 
recuperá-la, o piloto deve ficar atento para que isto não 
ocorra próximo ao solo durante seus treinamentos de auto-
rotações ou panes reais.
Reynaldo J. Santos
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TIPOS DE ROTOR
 A raiz da pá está sujeita a um grande esforço de 
cisalhamento porque ele precisa fazer o movimento de 
batimento, porém, não tem o eixo para isto, então ela o 
faz por flexão. Esta flexão pode trazer um dano 
estrutural à pá.
 Utilizam-se materiais muito caros como ligas de titânio 
para construí-la.
 Este tipo de rotor é mais comum em sistemas contra-
rotativos, assim, os efeitos giroscópicos anulam-se 
entre si.
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TIPOS DE ROTOR
Reynaldo J. Santos
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TIPOS DE ROTOR
 Rotor Semi-rígido– Neste tipo de rotor, as pás e a 
cabeças são rígidos entre si, e executam os movimentos 
de mudança de passo e de batimento.
 A cabeça e as pás executam o movimento de batimento 
em conjunto com o mastro, similar a uma gangorra. 
Enquanto uma pá faz o batimento para baixo o outro faz 
o batimento para cima.
 Este batimento soluciona o problema da dissimetria de 
sustentação.
 Este sistema é mais simples que os rotores articulados, 
onde cada pá faz o movimento individual de batimento 
(flapping) e avanço e recuo. Assim, simplifica-se sua 
construção e manutenção.
 As pás durante o voo não dependem de força centrífuga 
para manter sua rigidez por serem fixas à cabeça.
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Reynaldo J. Santos
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TIPOS DE ROTOR
 Rotor Articulado – Neste tipo de rotor as pás executam 
os três movimentos: mudança de passo, batimento e 
avanço e recuo independentes uma das outras. 
 O movimento individual de batimento ajuda a 
compensar a dissimetria de sustentação de maneira 
mais eficaz.
 Sua construção é bem mais complexa que os demais 
tipos, por ter três eixos e ainda mais dois tipos de 
componentes como os amortecedores de arrasto 
(dumper ou drag dumper) que limitam os movimentos de 
avanço e recuo e limitadores de queda vertical das pás 
quando elas estão paradas, chamados drop stop.
Reynaldo J. Santos
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TIPOS DE ROTOR
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TIPOS DE ROTOR
MOVIMENTO RÍGIDO SEMI-RÍGIDO ARTICULADO
MUDANÇA DE
PASSO
SIM SIM SIM
BATIMENTO NÃO SIM SIM
AVANÇO E
RECUO NÃO NÃO SIM
INTRODUÇÃO ÀS ASAS ROTATIVAS
Reynaldo J. Santos
professor.reynaldo@yahoo.com.br
(21)8786-7058CIÊNCIAS AERONÁUTICAS
Reynaldo J. Santos
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Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
 Comando coletivo – O comando coletivo é acionado 
pela mão esquerda do piloto e aciona coletivamente o 
ângulo de passo de todas as pás do rotor principal. 
 Quando o piloto aciona o comando coletivo para cima, 
ocorre a aumento de passo das pás e consequente-
mente o aumento de ângulo de ataque, aumentando a 
sustentação.
 Ao mesmo tempo, quando a sustentação, aumenta 
também aumenta o arrasto
 Este arrasto faz com que os rotores percam rotação 
para uma condição abaixo dos limites de segurança, 
para que isto não ocorra o piloto deve abrir a manete de 
potência instalada na extremidade do comando coletivo, 
mantendo as rotações de motor e rotor dentro de uma 
faixa de segurança. 
Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
 Comando coletivo
 No sentido inverso, baixando o comando coletivo, a 
sustentação diminui juntamente com o arrasto, então, deve-
se simultaneamente fechar a manete o suficiente para manter 
as rotações ainda dentro de uma faixa de segurança, não 
deixando que ocorra um disparo de RPM.
 Caso ocorra um disparo de rotações, poderá danificar os 
componentes das pás dos rotores ocasionado pelo excesso 
de força centrífuga e também podem ocasionar danos aos 
motores.
 O comando coletivo é primário de altura ou altitude e pressão 
de admissão, e secundário de RPM, ou seja, levantando o 
coletivo a aeronave ganha altura ou altitude e sem mover a 
manete de potência, perde RPM e ao baixar, perde altura ou 
altitude e dispara a RPM. 
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COMANDOS DE VOO 
Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
 Manete de potência
 A manete de potência é 
instalada na extremidade do 
coletivo e é semelhante à 
manete de aceleração de 
motocicleta, porém, no 
helicóptero ela aumenta a 
RPM na direção dos dedos 
maiores abrindo a borboleta 
do carburador injetando 
mais ar e combustível e 
reduz RPM na direção do 
polegar fechando a 
borboleta ou reduzindo o ar 
e combustível injetado.
Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
 Pedais anti-torque
 Enquanto o motor está aplicando força ao rotor principal 
para rotacioná-lo, a fuselagem tende a girar no sentido 
contrário. Este efeito chamado efeito torque é explicado 
pela 3ª. lei de Newton (ação e reação). O rotor de cauda 
contraria esta reação criando a força anti-torque.
 Os pedais controlam o passo das pás dos rotores de 
cauda, aumentando ou diminuindo a força anti-torque.
 Controlam também a direção da proa da aeronave, tendo 
função secundária como leme de direção.
 A medida que aumentamos ou diminuímos a potência do 
motor, varia também este efeito torque, então o piloto 
deve acionar os pedais para manter a proa na direção 
desejada.
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COMANDOS DE VOO 
 Pedais anti-torque
 Enquanto o motor está aplicando força ao rotor principal 
para rotacioná-lo, a fuselagem tende a girar no sentido 
contrário. Este efeito chamado efeito torque é explicado 
pela 3ª. lei de Newton (ação e reação). O rotor de cauda 
contraria esta reação criando a força anti-torque.
 Os pedais controlam o passo das pás dos rotores de 
cauda, aumentando ou diminuindo a força anti-torque.
 Controlam também a direção da proa da aeronave, tendo 
função secundária como leme de direção.
 A medida que aumentamos ou diminuímos a potência do 
motor, varia também este efeito torque, então o piloto 
deve acionar os pedais para manter a proa na direção 
desejada.
Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
 Pedais anti-torque
 Tomando como referência um rotor principal que gira no 
sentido anti-horário, à medida que acionamos o coletivo 
para cima, devemos abrir manete aumentando a potência 
e aplicar pedal esquerdo. Ao contrário, baixando coletivo, 
fechando manete e aplicando pedal direito.
 Durante o voo de cruzeiro com os pedais na posição 
neutra (nivelados) as pás do rotor de cauda ficam com 
um pequeno passo positivo para compensar o torque.
 A aplicação dos pedais varia também a rotação do motor 
e do rotor, devendo-se fazer a aplicação da manete para 
manter as rotações dentro dos limites recomendados.
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
 Comando cíclico
 O comando cíclico atua nas pás do rotor principal através 
das hastes de comando, estrela fixa (estacionária) e 
estrela rotativa, alterando seu passo durante sua 
trajetória circular. Em cada posição durante esta trajetória 
as pás assumem diferentes ângulos de passo, e estes 
ângulos se repetem a cada ciclo (volta).
 Estas mudanças de Passo cíclico criamforças que 
inclinam o disco do rotor mudando a atitude da aeronave 
nos eixos longitudinal e lateral, fazendo a aeronave rolar, 
picar e cabrar.
Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
 Comando cíclico
 A inclinação do disco inclina também o vetor de 
sustentação que é sempre perpendicular ao mesmo. 
Este vetor, quando inclinado, faz surgir uma 
componente horizontal (tração) tracionando a aeronave 
na direção em que o rotor inclinou.
 Ao comandar uma curva, não é necessário o uso dos 
pedais como acontece nos aviões. Utilizamos os pedais 
somente para controlar a força anti-torque para manter a 
aeronave alinhada com o vento como foi explicado no 
uso dos pedais.
Reynaldo J. Santos
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COMANDOS DE VOO 
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COMANDOS DE VOO 
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Dissimetria de sustentação (Efeito translacional)
 É a diferença de sustentação que surge no momento em que 
o helicóptero começa a se deslocar horizontalmente e/ou 
encontra ventos durante voos pairados.
 A movimentação atmosférica irá produzir mais sustentação 
na pá que vai de encontro ao vento relativo, produzido pelo 
deslocamento do helicóptero, do que a pá que está voltando 
a favor deste vento.
 A pá que vai de encontro ao vento relativo (pá que avança) 
tem mais sustentação e baterá para cima e a pá que vai a 
favor do vento relativo (pá que recua) tem menos 
sustentação e baterá para baixo. Estes movimentos alteraram 
seu ângulo de ataque sem alterar seu ângulo de passo.
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PRINCÍPIOS DE VOO 
Reynaldo J. Santos
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PRINCÍPIOS DE VOO 
Diminuindo o ângulo de ataque 
da pá que avança contra o vento 
relativo e bate para cima, 
diminui-se sua sustentação. 
E aumentando o ângulo de ataque 
da pá que recua a favor do vento 
relativo e bate para baixo aumenta-
se sua sustentação.
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Efeito Coriólis ou desbalanceamento geométrico
 o CG (centro de gravidade) se aproxima do eixo de rotação, 
quando o batimento é para cima e se afasta quando seu 
batimento é para baixo.
 A constante variação entre o centro de massa da pá e o 
mastro, ocasiona este efeito
 A distância fica menor quando a pá bate para cima e a 
velocidade da pá aumenta automaticamente para manter a 
constante, o oposto ocorre quando faz seu batimento para 
baixo diminuindo a sua velocidade
 Esta mudança de velocidade da pá no plano de rotação 
provoca um movimento de avanço e recuo em torno do eixo 
vertical de fixação das pás
Reynaldo J. Santos
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PRINCÍPIOS DE VOO 
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Sustentação de deslocamento 
 É a sustentação adicional que os rotores desenvolvem 
quando o helicóptero atinge alguma velocidade de 
deslocamento (geralmente acima de 15 milhas) criando um 
vento relativo suficiente para melhorar o desempenho das 
asas.
 com a sustentação de deslocamento é possível fazer uma 
decolagem corrida.
 Ressonância com o solo
 A ressonância com o solo é uma oscilação violenta que 
ocorre com helicópteros de rotores articulados quando estão 
próximo ao solo (no efeito solo) 
 Este tipo de ressonância pode destruir a aeronave em 
poucos segundos se o piloto não tomar as precauções 
necessárias para sair desta condição de voo
Reynaldo J. Santos
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Efeito de fluxo transverso
 No início do deslocamento da aeronave, o fluxo vertical na 
seção traseira do disco rotor provoca a redução do ângulo de 
ataque, resultando em menor sustentação.
 com a sustentação de deslocamento é possível fazer uma 
decolagem corrida.
 Ao provocar uma quantidade desigual de sustentação e 
arrasto, provocam vibrações normais no conjunto de 
frequência intermediária
 Efeito pendular
 É a tendência que o mastro tem de se alinhar com o plano do 
disco do rotor e vice-versa
 Este movimento pode ser lateral e longitudinal e a amplitude 
do movimento é progressiva, que pode se tornar incontrolável 
se a manobra não for corrigida a tempo. 
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Efeito cone
 É o ângulo formado entre o eixo longitudinal das pás e 
urna linha imaginária que passa pela cabeça do rotor
 O efeito cone é provocado pela composição de duas 
forças: a sustentação e a força centrífuga causada pela 
RPM dos rotores
 O ângulo aumenta com o peso e com a razão de cargas 
criadas em curvas, cabradas e recuperação de 
mergulhos
 E o ângulo diminui com o aumento da RPM. 
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138
PRINCÍPIOS DE VOO 
 Estóis
 O estol da asa se dá quando ocorre o descolamento dos 
filetes de ar que formam a camada de ar no extradorso da 
asa, causado por um grande ângulo de ataque que excede o 
ângulo de perda.
 Porém, quando dizemos estóis do helicóptero, os fenômenos 
ocorrem na asa, mas por situações diferentes:
 Estol de potência
o O estol de potência ocorre quando a aeronave está num voo 
pairado, fora do efeito solo
 Estol de turbilhonamento
o Ocorre quando o piloto tenta fazer uma auto-rotação na 
vertical até o solo, numa condição de ar calmo ou ventos de 
baixa velocidade.
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PRINCÍPIOS DE VOO 
Estol de potência
Estol de turbilhonamento
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Anéis de vorticidade  VORTEX RING
 Anéis de vorticidade podem ocorrer em descidas verticais 
com potência ou em descidas com grande razão de descida 
(com potência) e baixa velocidade de deslocamento
Geralmente na aproximação para pousos
 Durante este tipo de voo, os rotores empurram o ar para 
baixo e este mesmo fluxo sobe pelos lados, provocando 
vórtices ao longo de toda lateral e no centro do disco do 
rotor
 Uma vibração e ruído são característicos desta situação, 
"avisando" que as asas estão num pré-estol e se houver a 
necessidade de aplicação de comando coletivo aumentando 
o passo das pás ou um brusco flare poderá ocorrer o estol de 
turbilhonamento.
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Estol de pá ou estol de ponta de pá
 A velocidade do ar será maior na pá que avança e menor na 
pá que recua, isto provoca a dissimetria de sustentação
 Na pá que avança isto não é um problema porque seu ângulo 
de ataque diminui cada vez mais, porém, na pá que recua o 
aumento do ângulo de ataque atingirá o ângulo crítico e se 
ultrapassada a VNE (velocidade nunca exceder) esta pá, a 
que recua, entrará em estol
 Com isto a aeronave cabra violentamente devido a precessão 
giroscópica e após rola para esquerda ou direita colocando a 
aeronave numa atitude adversa tornando quase que 
impossível a retomada do voo normal.
Reynaldo J. Santos
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PRINCÍPIOS DE VOO 
Anéis de vorticidade
VORTEX RING
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Efeito de compressibilidade
 Ocorre em altas velocidades e na pá que avança, devido a 
formação de ondas de choque na ponta da asa e no 
extradorso. Estas ondas são formadas da seguinte forma:
 O vento relativo atinge o bordo de ataque dividindo se em 
duas partes que fluirão pelo extradorso e intradorso 
inicialmente com a mesma velocidade. Porém, no extradorso 
este fluxo de ar aumenta sua velocidade e neste caso atinge 
velocidades supersônicas no ponto de maior espessura do 
aerofólio. 
 Depois diminui novamente sua velocidade em direção ao 
bordo de fuga. Esta repentina queda de velocidade provoca 
uma grande diferença de pressão entre as duas aéreas 
formandouma onda de choque.
 Com esta onda formada, a camada limite descola e turbilhona, 
provocando um estol 
Reynaldo J. Santos
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PRINCÍPIOS DE VOO 
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PRINCÍPIOS DE VOO 
 Auto-rotação
 Os rotores permanecem girando no mesmo sentido permitido 
pelo componente mecânico chamado roda livre e pelas forças 
geradas pelo vento relativo que passa pelo rotor principal 
durante sua descida.
 Para se executar uma auto-rotação com segurança, o item 
mais importante é a rotação dos rotores, sem ela a aeronave 
perde o controle, perde sustentação e cai
 O piloto deve manter esta RPM até pouquíssimo antes do 
toque com o solo
 O piloto deve baixar coletivo imediatamente em caso de falha 
dos motores e aplicar pedal direito (rotores anti-horários)
 Quando a aeronave estiver próximo ao ponto de pouso o piloto 
deve comandar a manobra de “flare”
DÚVIDAS
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