teoria de alta velocidade

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P R E P A R A Ç Ã O P A R A B A N C A D A A N A C 
 
 
 
 
 
 
 
P I L O T O D E L I N H A A É R E A 
 
 
 
 
 
 
 
AERODINÂMICA 
 
D E 
 
ALTA VELOCIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NEWTON SOLER SAINTIVE 
 
 
 
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C O M P R E S S I B I L I D A D E 
 
 
 O ar, gases e os vapores são compressíveis, pois variam de tamanho quando 
comprimidos. O óleo é incompressível. 
 
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 Nas grandes velocidades o ar tem que ser considerado compressível. 
 
 No ar, a velocidade do som só depende da temperatura. 
 
 Se o avião voa mais rápido que o som, o ar não é avisado de sua chegada. Nesse 
caso, seu ajustamento é essencialmente instantâneo, provocando a chamada onda de 
choque. Neste caso os filetes de ar não modificam a direção à frente do bordo de 
ataque. 
 
 Já se tornou evidente que os efeitos de compressibilidade dependem, basicamente, 
da relação entre a velocidade do corpo em movimento e a velocidade do som na 
mesma temperatura. 
 
 Para produzir sustentação, os aerofólios aceleram os filetes de ar no extradorso, logo 
nessa região, as velocidades locais são sempre maiores que a velocidade do avião. 
 
 Se aumentarmos a velocidade do avião, chegaremos a um valor no qual, pela 
primeira vez, um ponto do avião, normalmente a asa, próximo à fuselagem, atinge a 
velocidade do som. Esta velocidade é denominada mach crítico. 
 
 No regime transônico, a passagem do fluxo subsônico para supersônico é suave, 
porém a transição do fluxo supersônico para o subsônico é sempre acompanhada 
por uma onda de choque. 
 
 O Mcrit: é a fronteira entre o vôo subsônico e o transônico. Os problemas de 
compressibilidade só ocorrem acima deste. 
 
 Camada Limite: é a região onde ocorre a desaceleração dos filetes de ar na 
superfície de um aerofólio. 
 
 Onda de Proa: é quando o aerofólio está com mach > 1, com isso o avião não pode 
“telegrafar” para avisar a sua próxima chegada, fazendo com que as partículas do ar 
se ajustem instantaneamente às formas da asa e da fuselagem. 
No ponto de estagnação de uma asa podemos dizer que a velocidade é zero e a 
pressão é máxima. Todos os filetes de ar acima e abaixo do ponto de estagnação 
possuem velocidades maiores que zero, e, portanto, pressões menores que no 
ponto de estagnação. 
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 A onda de choque só ocorre quando: 
 
1. Um escoamento passa do regime transônico para subsônico; 
2. A direção dos filetes de ar não é modificada ao passar por essa onda; 
3. Nessa onda ocorre aumento de temperatura, pressão e densidade; 
4. Existir redução de velocidade e do número de mach; 
5. Redução da energia dos filetes de ar. 
 
 As conseqüências da onda de choque são: 
 
1. Estol de compressibilidade: 
O estol de um aerofólio ocorre porque os filetes de ar, na camada limite, 
perdem energia cinética devido à viscosidade. Verifica-se assim que a 
compressibilidade produz um grande aumento de arrasto e acentuada 
redução de sustentação. 
 
2. Aumento de arrasto: 
Ocorre com a elevação do número de mach, provocando deslocamento dos 
filetes. Estes efeitos produzem uma nova parcela de arrasto denominados 
arrasto de onda ou de compressibilidade. 
 
3. Variação da posição do CP: 
As ondas de choque provocam uma variação na distribuição de pressão nos 
aerofólios, deslocando o centro de pressão da asa para trás (grandes 
velocidades). 
 
4. Redução do downwash: 
Devido ao downwash, o ângulo de ataque da superfície horizontal é 
negativo, e, portanto, a sustentação nela produzida é para baixo. 
 
5. Roll off: 
É quando o rolamento ocorre para o lado errado., Voando próximo ao 
mach crítico, a aeronave ao guinar poderá entrar em estol de choque na asa 
externa à guinada, ocasionando um rolamento no sentido oposto à 
guinada.(Efeito de girar no próprio eixo após o Stol de uma das asas) 
 
6. Tuck Under: 
Conforme a velocidade vai aumentando nas aeronaves de alta performance, 
o GP (Centro de Pressão) se desloca para trás, enquanto que a diminuição do 
downwash (inclinação para baixo dos filetes de ar que escoam depois de 
passar sobre a asa) reduz o momento de cabrar (cauda para baixo), gerando um 
desequilíbrio e a tendência de picar (nariz desce). 
 
 
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7. Vibrações: 
Acontecem na cauda ou em todo o avião causados pelo descolamento dos 
filetes provocados pelas ondas de choque. 
 
8. Comandos inoperantes: 
 Todos os sinais produzidos pelo comando ficam acumulados na onda de 
choque. 
 O comando atua diretamente nos filetes de ar descolados da superfície. 
 O deslocamento do CP para trás faz com que a força necessária para 
movimentar os comandos aumente 
 
9. Problemas de mergulho: 
Todos os problemas vistos anterior mente desapareciam subitamente após 
um mergulho pois a descer na atmosfera a temperatura do ar aumenta, 
elevando a velocidade do som, portanto reduzindo o número de mach da 
aeronave, suficiente para reduzir abaixo do mach crítico. 
 
 
 
V Ô O T R A N S Ô N I C O 
 
 
 O emprego de uma asa enflechada aumenta o Mcrit com desvantagens de: 
 
1. Menor capacidade de produção de sustentação; 
2. Tendência de estolar de ponta de asa e produzir pitch up; 
3. Agravamento do tuck under nas grandes velocidades. 
 
 No aerofólio supercrítico, há menor deslocamento da camada limite ao contrário do 
aerofólio do tipo convencional. 
 
 Os Geradores de Vórtices são utilizados para reduzir o deslocamento dos filetes 
e permitir maior MDIV. Os geradores produzirão vórtices que cederão energia 
cinética aos filetes da camada limite. 
 
 Abaixo do Mcrit não existe onda de choque. 
 
 A tendência de tuck under é agravada com a asa enflechada. 
 
 O Mach Trimer é programado para atuar sobre o estabilizador horizontal de 
incidência variável ou sobre o profundor. Ele é sensível ao número de mach. Ele 
torna positiva a estabilidade do avião em qualquer velocidade. 
 
 
 
 
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C O N S E Q U Ê N C I A S D O E N F L E C H A M E N T O 
 
 
 As conseqüências do enflechamento são: 
 
1. Redução de sustentação: 
 
A asa enflechada só é sensível à componente do vento relativo perpendicular ao 
bordo de ataque. Por isso ela produzirá menos sustentação que uma asa não 
enflechada. Os aviões com asas enflechada voam com ângulos de ataque 
maiores que a dos outros aviões. 
 
2. Tendência de Passeio dos Filetes de Ar: 
 
Este tipo de passeio provoca redução de sustentação e aumento de arrasto, e para 
reduzi-lo são empregados wing fences ou pilões do motor. 
 
3. Tendência de Estol de Ponta de Asa: 
 
A asa enflechada provoca a tendência de pitch up. Se o avião estolar de ponta de 
asa, o CP se deslocará para frente, reduzindo o momento de picar do avião. 
 
4. Dutch Roll: 
 
A solução mais barata para o Dutch Roll é o emprego do Yaw Damper que 
aumenta o efeito da deriva sem aumentar o peso e o arrasto. 
 
 
P R O P U L S Ã O 
 
 
 Os motores a hélice produzem pequena aceleração numa grande massa de ar, 
enquanto os turbojatos produzem grande aceleração numa pequena massa de ar. 
 
 O ar que passa pelo compressor, câmara de combustão e turbina é chamado ar 
primário, e aquele que passa pelos fans, ar secundário. 
 
 
V Ô O S U P E R S Ô N I C O 
 
 A onda de expansão provoca uma redução de pressão do extradorso, enquanto a 
onda de choque provoca um aumento de pressão no intradorso.