Teoria de Alta Velocidade
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INTRODUÇÃO
O vôo dos aviões de alta velocidade é afetado pelo aparecimento de diversos fenômenos aerodinâmicos que não ocorrem em baixa velocidade. Esses fenômenos dão características especiais ao vôo dos modernos aviões executivos e comerciais a reação, surgindo daí a necessidade dos seus pilotos de conhecê-los antes de operar cada equipamento.
VÔO EM BAIXA VELOCIDADE
Durante um vôo em baixa, o acft desloca as partículas de ar que estão à sua frente. Essa camada de ar por sua vez, desloca as partículas de ar situadas mais a frente. Essa onda de impulsos em cadeia propaga-se sob forma de ondas de pressão esféricas à velocidade do som que é de 340m/s ou 1220km/h ao MSL. Graças a essa onda de impulsos, o ar atmosférico situado muito à frente do acft desloca-se antecipadamente, preparando-lhe a passagem. O escoamento do ar é, portanto, suave e gera menor arrasto.
Quando o avião voa na mesma velocidade do som, as ondas de pressão não conseguem afastar-se da acft, pois este é tão veloz quanto elas. Em conseqüência, as ondas de pressão ficam acumuladas no nariz do avião, formando uma fina parede(camada) de ar comprimido chamada ONDA DE CHOQUE.
Quando o avião voa em velocidade superior à do som, a onda deixa de ser normal e se torna obliqua, tornando a forma de um cone, que recebe o nome de cone de Mach. A abertura do cone forma o ângulo de Mach. Quanto maior a velocidade, menor será o ângulo de Mach.
As velocidades elevadas são medidas através do numero de Mach, que é a razão entre velocidade verdadeira e a velocidade do som no mesmo nível de vôo. O termo “Mach” vem de Ernest Mach, um físico austríaco que se destacou no estudo do fluxo supersônico A velocidade do som depende unicamente da temperatura. Entretanto, o numero de Mach de um acft subindo a uma velocidade constante aumentará com a altitude. Isso acontece porque a temperatura diminui com o aumento da altitude, tornando menor a velocidade do som. Portanto, o numero de MACH aumenta devido a diminuição da temperatura.
NÚMERO DE MACH CRÍTICO
Já sabemos que a velocidade do ar sofre um aumento no extradorso da asa. Isso dá origem a um fenômeno de alta. Veja : Uma ACFT voa a 800km/h numa ALT onde a velocidade do som seja igual a 1000km/h. Seu numero de MACH será então 0,8. Pela curvatura do extradorso da asa vai haver um ponto em que o filete de ar alcançará M1então surge uma onda de choque e causará um estol parcial da asa. Neste caso, o numero de Mach critico será 0,8.
CAMADA LIMITE
É uma fina camada de ar de baixa velocidade aderente à superfície externa do avião, a qual mantém os filetes superiores do ar escoando suavemente, acompanhando o perfil aerodinâmico da acft.
Quando um acft ultrapassa o Num. De MACH critico, aparece uma onda de choque sobre a asa. As pressões elevadas que existem dentro dessa onda de choque dificultam o avanço da camada limite, que poderá parar no extradorso. Se isso acontecer, a camada limite separa-se da asa, gerando um turbilhonamento. Logo, a asa deve ser construída de modo que a onda de choque apareça o mais tardiamente possível; ou seja, de modo que o NMACH critico seja o menor possível.
ps . o perfil laminar é o mais indicado para vôos de alta velocidade
O numero de Mach critico também pode ser aumentado através do uso de asas enflechadas.
O descolamento da camada limite pode ser evitado através de geradores de vórtice. Causa um turbilhonamento induzido que faz os filetes de ar serem impulsionados.
Os aviões se classificam em: a) aviões subsônicos b) transonicos c) supersônicos
LIMITES DE VELOCIDADES
Os aviões de alta, devem respeitar dois limites de velocidade: a VMO e a MMO
VMO- velocidade máxima operacional, que é estabelecida pelo fabricante, em função de sua estrutura. MMO- Mach máximo operacional, , que é estabelecida pelo fabricante em função do seu uso operacional.
OUTRAS CAUSAS E EFEITOS DO VOO DE ALTA: • ondas de expansão • fluxo transversal • fluxo transversal da camada limite • deflexão aeroelástica das pontas
FENOMENOS DO VOO DE ALTA VELOCIDADE
O vôo em alta velocidade pode dar origem aos mais variados fenômenos, alguns dos quais ainda hoje continuam em estudo, apesar de estarem sob controle : Os mais comuns são o dutch roll, o pitch up , o roll off e o tuck under.
O comportamento dos avioes em alta velocidade e altitude depende do numero de Mach, e não da velocidade. Assim o piloto efetuará o vôo de cruzeiro mantendo um determinado numero de Mach, observando o MMO e outros limites, afim de evitar problemas de controlabilidade e outros fenômenos de alta. Por esse motivo, o piloto utilizará a indicação de velocidade fornecida pelo velocimetro somente nas baixas velocidades. Durante o vôo de cruzeiro, ele utilizará o numero de Mach que o instrumento indica nas faixas mais elevadas de velocidade.
