O que faz um avião voar?

Sempre instigado pelo ato de voar, desde os seus primórdios, o ser humano se interessou pelo assunto e buscou formas de compreender e reproduzir tal ato. Um dos pioneiros na ciência e arte de compreendê-lo foi Leorepentinamente, é chamado de efeito Coandă. Caso fique com curiosidade, existe um vídeo explicando o efeito (vide referências). O mesmo ocorre com a asa do avião: em vez de o fluido (ar) descolar repentinamente da asa, isto não ocorre. O o resultado é que o ar percorre a asa de forma a contorná-la, gerando linhas de ar curvas perto da asa. Essas linhas de ar terão, cada uma, pressões diferentes, de forma que, quanto mais perto da parte de cima da asa, menor a pressão, e quanto mais perto da parte de baixo da asa, maior a pressão. Pela terceira lei de Newton (ação e reação) o ar será deslocado para baixo e a asa para cima.

Explicado o efeito Coandă, agora pode-se considerar as forças que atuam quando um avião está se deslocando. São elas: sustentação, peso, arrasto, tração.

A sustentação vem quando o ar desloca-se a uma certa velocidade. Em contato com a asa e devido ao seu formato, ocorre o efeito Coandă. Dessa forma, teremos uma diferença de pressão que resultará em uma força que age da parte inferior para a superior na asa permitindo a sustentação por meio delas.

O arrasto é uma força que aparece como resultado da resistência do ar, ou seja, é uma força que irá se opor ao movimento do objeto em questão, enquanto a tração irá ser produzida pelo motor da aeronave de modo a vencer o arrasto impulsionando o avião para frente. Sendo assim, enquanto o arrasto vanardo da Vinci que obteve informações acerca do voo dos pássaros e as reuniu em um códice, além de propor mecanismos para voos com máquinas.

Séculos depois o brasileiro Santos Dummont apresenta ao mundo o primeiro voo de uma aeronave motorizada, o seu famoso 14 – BIS. Há a contestação de que foram os irmãos Wright que fizeram o primeiro voo. De fato, fizeram. Porém, foi Santos Dumont que teve a ideia de por um motor para impulsionar a aeronave. Também foi ele que aprimorou o relógio para uso nos punhos. Os anos que se seguiram após esses fatos foram cruciais, pois a humanidade encontrava-se em um período borbulhante de grandes guerras, e períodos assim, sempre são grandes fontes de desenvolvimento tecnológico visto que todas as partes envolvidas visam uma supremacia em relação a outra.

Seguindo a linha do tempo, cada vez mais a tecnologia se supera colocando máquinas cada vez mais velozes no ar. Para que se possa levantar um avião do chão e guiá-lo até as nuvens a grandes velocidades, é necessário que haja um bom desenvolvimento de sua aerodinâmica. Mas o que permite que um avião consiga permanecer no ar?

Primeiramente, considera-se o efeito Coandă. Caso você esteja se perguntando o que é isso, basta pegar uma colher, ligar a torneira e colocar a colher embaixo da corrente de água. Você notará que a água escorre pela colher e não cai de repente. O ato da água escorrer e continuar seu trajeto, sem cair i ‘empurrando’ a aeronave para trás o motor irá gerar tração suficiente para que o arrasto seja vencido, impulsionando assim o avião para frente e para o alto.

Tanto a sustentação como o arrasto dependem da velocidade. A sustentação do avião fica, ainda, dependente do coeficiente de sustentação da asa e do arrasto do coeficiente de atrito. Temperatura, pressão atmosférica, velocidade do vento e a densidade do ar são fatores que, também, são levados em consideração para um avião voar. Se um dia estiver muito quente, por exemplo, o voo pode ser cancelado devido a perda de sustentação. Outro exemplo são os desvios que um piloto faz em caso de tempestades à sua frente. O vento, a pressão e a densidade do ar dentro de uma tempestade, podem mudar de um ponto para outro de forma repentina, e isto não seria agradável a performance do avião.

Referências:

[1] http://blog.hangar33.com.br/os-principios-da-aerodinamica-do-voo/

[2] https://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20031/Andre/

[3] https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Karman_trefftz.gif

[4] https://youtu.be/UpU6QdspDcY