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Médio
Curiosidades
Estol: ensaio em voo
Escrito por
Rodrigo Sorbilli
em 02 de outubro de 2024
Médio
Você sabia que a velocidade mínima que uma aeronave pode voar deve ser determinada por meio de testes? Toda aeronave possui uma velocidade mínima segura em que ela pode voar. O que limita a velocidade mínima de uma aeronave é uma condição chamada Estol.
A aviação, ciência complexa que desafia as leis da gravidade, repousa sobre um pilar fundamental: a sustentação. Essa força, gerada pela interação entre o perfil aerodinâmico da asa e o fluxo de ar, permite que aeronaves de todos os portes alcem voo. No entanto, a sustentação não é infinita e possui limites. Um desses limites, crucial para a segurança operacional, é a velocidade de estol.
A velocidade de estol representa a velocidade mínima abaixo da qual a aeronave não consegue mais gerar sustentação suficiente para se manter em voo. Determinar essa velocidade com precisão é um dos objetivos dos ensaios em voo de estol, um procedimento rigoroso e normatizado que garante a segurança das operações aéreas.
A força de sustentação de uma superfície pode ser determinada pela seguinte fórmula:
Onde:
À medida que o ângulo de ataque aumenta, o Cl também aumenta até um ponto crítico, após o qual o escoamento de ar se separa da superfície superior da asa, causando a perda de sustentação. Esse fenômeno é conhecido como estol.
Conforme a velocidade da aeronave diminui a sustentação diminui na proporção do seu quadrado. Ou seja, se a velocidade diminui pela metade, a sustentação reduz para um quarto. Como a sustentação é a principal força que equilibra o peso da aeronave, existe um limite em que a sustentação consegue equiparar o peso da aeronave, a partir de um coeficiente de sustentação fixo.
O coeficiente de Sustentação é determinado de acordo com o perfil do aerofólio (Seção transversal da asa) e varia diretamente com o ângulo entre a aeronave e o escoamento de ar (Ângulo de Ataque). A seguir podemos ver um gráfico do coeficiente de sustentação em função do ângulo de ataque para o perfil NACA 0012:
Neste gráfico podemos observar que há um ângulo em que o Cl (Coeficiente de Sustentação) é máximo. A partir deste ponto ocorre o Estol da superfície. O estol ocorre devido ao descolamento do escoamento na superfície superior do aerofólio, levando a uma perda repentina de sustentação. No vídeo a seguir é possível observar o escoamento na asa durante uma condição de estol:
A condição de estol oferece um alto risco a segurança de voo. Durante o estol, a aeronave costuma perder muita altitude, podendo entrar até em condições irrecuperáveis, como é o caso do parafuso chato.
Os ensaios em voo de estol são realizados em condições controladas, com a aeronave configurada para as condições de voo desejadas. Por ser uma velocidade crítica para determinação do envelope de voo da aeronave, esta velocidade deve ser determinada por meio de ensaios em voo. Estes ensaios são realizados de maneira criteriosa e com procedimentos definidos pelas autoridades aeronáuticas. Dentre os procedimentos, os principais passos para o ensaio são:
– A aeronave deve ser trimada em uma velocidade 50% maior que a velocidade estol estimada analiticamente;
– Antes de iniciar a manobra, a aeronave deve estar 10 knots acima da velocidade de estol estimada analiticamente;
– O piloto deve cabrar (Levantar o nariz) a aeronave de modo a produzir uma redução de velocidade menor ou igual a 1 knot por segundo;
– A redução de velocidade deve ser aplicada até o estol ocorrer ou o comando de a aeronave atingir os batentes.
Durante este procedimento, a velocidade da aeronave deve ser registrada de modo a realizar análises posteriores. Esta medição, na maioria dos casos, é realizada por uma sonda que é instalada na asa. Contudo, em alguns casos é permitido o uso do próprio instrumento da aeronave desde que o mesmo esteja devidamente calibrado. A seguir é apresentado um gráfico de velocidade por tempo, exemplificando um ensaio de estol com uma aeronave em processo de certificação LSA realizado pela JAZZ ENGENHARIA AERONÁUTICA:
Neste gráfico, as linhas pontilhadas representam o limite aceitável de redução de velocidade de 1 knot por segundo e o ponto vermelho representa o momento em que ocorreu o estol.
O ensaio de estol deve ser repetido para varias configurações de potência e flapes.
As agências reguladoras, como a FAA (Federal Aviation Administration) e a EASA (European Union Aviation Safety Agency), estabelecem requisitos rigorosos para os ensaios em voo de estol. As normas especificam os procedimentos a serem seguidos, os instrumentos a serem utilizados e os critérios de aceitação dos resultados. A conformidade com essas normas é fundamental para a certificação da aeronave.
Este ensaio é só um pedaço de uma longa campanha de ensaios em voo que uma aeronave deve realizar para obter sua certificação.
Os ensaios em voo de estol são uma etapa fundamental no desenvolvimento e certificação de uma aeronave. Ao determinar a velocidade de estol e avaliar o comportamento da aeronave próximo a esse limite, é possível garantir a segurança das operações aéreas e aumentar a confiança dos pilotos. A compreensão dos princípios físicos que governam o fenômeno do estol, aliada à aplicação de procedimentos rigorosos e à utilização de tecnologias avançadas, permite que a indústria aeronáutica desenvolva aeronaves cada vez mais seguras e eficientes.
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