Para iniciantes - Entendendo o funcionamento de um avião
Autor: Adriano Favero | Publicado: 2012-09-18T22:45:00-03:00


Aviões
O avião tem várias partes que, em conjunto, fornecem sustentação e controle. A forma como
o avião vai voar depende do equilíbrio destas partes e da forma como elas irão interagir
com o ar.

Asa


A função da asa é dar sustentação ao avião e mantê-lo no ar.
Para isto ela se vale de sua curvatura, que força o ar a fazer uma curva para acompanhá-la e assim gera sustentação.
O formato desta curva é chamado perfil da asa, que geralmente recebe o nome ou iniciais do autor e um número ou
letra indicando a série do perfil.  Criar ou escolher perfis é objeto de estudos de especialistas
em aerodinâmica, mas para nosso uso escolher um com características que sejam compatíveis com o aeromodelo é o suficiente.


Se você nunca fez um aeromodelo e quer montar seu primeiro para servir como treinador, um perfil Clark-Y é bastante
adequado.  Ele é fácil de fazer, e por não ter um planeio dos melhores facilita o pouso, que pode ser feito em uma
distância menor.


Com o tempo você desejará fazer modelos melhores, mais velozes, com mais planeio, para isto alguns perfis recomendados
para as aplicações mais comuns:



Treinador: Clark-Y, DavisM;

Planador: MH42, MH32, S3021, S4083, AG35;

Pylon racer: MH32;

Asa voadora: MH45 (mais lenta), MH64 (mais rápida);

Acrobático: NACA0009.



Hélice ou turbina
A propulsão do avião serve para mantê-lo em uma velocidade em que a asa possa dar sustentação.  
Isto significa que mesmo com o motor desligado o avião continuará voando, mas não conseguirá manter
a mesma velocidade e altura.
Em modelos asa alta com motor na frente (Piper J3, Cessna 172, etc.), é recomendado que o eixo do motor aponte 
ligeiramente para baixo, cerca de 3 graus.  Esta inclinação se chama "downthrust" e tem duas utilizades:


Ao voar em velocidade muito baixa, deixa o ângulo da hélice alinhado com a direção do movimento, evitando que a hélice
crie tendência a girar o modelo;

Ao acelerar, evita que o nariz do avião suba muito repentinamente, o que poderia causar um stall caso o piloto
não corriga com o profundor.


As principais características da propulsão que interessam para saber como o modelo se comporta em vôo são o empuxo estático
(medido em gramas) e a velocidade de passo, ou pitch-speed, medida em m/s ou km/h.


Para modelos a hélice, geralmente para um bom vôo em treinador recomenda-se empuxo estático de 60% a 100% do peso
do modelo.


Não adianta colocar um motor ou redução que consiga este empuxo com uma hélice muito grande, porque neste caso a
velocidade pode ser muito baixa, fazendo com que abaixo de uma velocidade segura a hélice já não consiga mais acelerar
o avião.  Imagine entrar em uma via expressa com um carro só com a primeira marcha, por mais que se acelere o motor
nunca dará conta de fazê-lo chegar a uma velocidade segura.



Estabilizador horizontal e vertical
Uma flecha se mantêm em vôo reto devido às aletas em sua cauda.  O avião
funciona da mesma forma.  Por isto, as superfícies de cauda são projetadas para ficar
perpendiculares à direção do vôo.
Estabilizador horizontal é a parte horizontal da cauda. Sua função é manter o avião em vôo nivelado, 
sem subir ou descer.  Uma asa sozinha tende a ficar girando enquanto se movimenta, e o estabilizador 
anula este efeito.
Para um avião de treinamento ou escala geralmente a área do estabilizador horizontal é
de 20% a 25% da área da asa.  Para modelos acrobáticos ou fun-fly esta área é maior, para
permitir maior agilidade nos comandos.
O estabilizador vertical é a parte vertical da cauda.  Como as forças a equilibrar
são menores, geralmente sua área é de cerca de 33% a 50% do estabilizador vertical.

Profundor
O profundor é a parte móvel do estabilizador horizontal.  Quando se puxa o stick direito
do controle (movimento de cabrar), o profundor sobe, fazendo o ar subir quando passa por ele,
e fazendo a cauda descer.  Quando se empurra o stick (movimento de picar) ocorre o oposto, 
levantando a cauda.

Leme
O leme é a parte móvel do estabilizador vertical, funciona como o leme de um barco. As curvas podem ser feitas só com
o leme, com leme e ailerons ou somente com ailerons.  O uso de apenas um destes comandos torna a curva meio arrastada,
e se fosse um avião de passageiros causaria desconforto, mas para aeromodelos é o suficiente.

Ailerons
Ailerons são superfícies de controle que ficam no bordo de fuga da asa, geralmente nas extremidades.  Quando um aileron
sobe, o outro desce, e seu movimento faz o avião girar para a esquerda ou para a direita.  Se a asa tiver diedro ou poliedro
não é obrigatório ter ailerons, pois ela tenderá a se manter na horizontal em vôo reto ou inclinar para dentro da curva
quando se usa o leme.
Os ailerons não são uma extensão da asa, mas um corte com dobradiça, de forma a manter o perfil.


Aeromodelos de asa reta ou acrobáticos obrigatoriamente usam ailerons.

Centro de gravidade

O centro de gravidade (CG) é o ponto de equilíbrio do avião.  A força da gravidade é exercido de forma uniforme, mas 
o centro desta força fica no CG.  Para manter um vôo estável e controlável cada avião tem uma faixa de posições 
possíveis para o CG.
Modelos de treinamento, geralmente têm esta medida localizada no primeiro terço da asa (entre 25% e 35%).
Como a sustentação é exercida atrás desta posição, desta forma se o avião perder velocidade, tenderá a descer.  Se ganhar 
velocidade, tenderá a subir.  Depois de ajustado geralmente um na velocidade de cruzeiro vai voar estável sem subir ou descer, 
isto permite ao iniciante um vôo mais tranquilo e sem sustos.

Ângulo de incidência da asa
Em aviões escala ou treinadores a asa geralmente não fica paralela ao solo.  Para gerar sustentação, ela precisa ter o 
bordo de ataque ligeiramente acima do bordo de fuga.
O ângulo de incidência tem muito a ver com a finalidade do modelo, perfil de asa, carga alar e velocidade de cruzeiro,
mas para a maioria dos modelos um ângulo em torno de 2 a 3 graus é o suficiente.
Para um perfil Clark-Y (treinador), uma forma simples de dar uma incidência adequada é alinhar o intradorso (parte de 
baixo) da asa com o profundor.


Aviões acrobáticos geralmente têm ângulo de incidência zero, portanto voam sempre com o nariz ligeiramente 
para cima. Isto permite um vôo de dorso mais fácil.

Proporções gerais

Para que um avião seja estável e voe bem normalmente ele segue um conjunto de proporções aproximadas.  Nem sempre é 
obrigatório seguí-las à risca para que o projeto seja bem-sucedido, mas serve como um guia geral.


Comprimento: o comprimento de um avião normalmente fica entre 70% e 100% da envergadura.  Menos do que isto e as asas
parecerão exageradamente grandes, mais do que isto geralmente a fuselagem fica pesada demais.


Corda da asa: é possível fazer modelos minúsculos, mas não errar muito na construção do primeiro treinador e
não criar algo muito arisco, um bom ponto de partida é que a corda não seja menor do que 15cm.  


Distância entre asa e cauda: Para ser estável e suave nos comandos é sempre bom que a distância
entre o bordo de fuga da asa e o bordo de ataque do estabilizador seja de no mínimo 1,5 vezes a corda da asa.  Isto 
ajuda a cauda a exercer sua função de manter a trajetória reta.


Alongamento (proporção entre envergadura e corda): Embora aviões grandes tenham muitas vezes envergadura de 10 vezes a 
corda (comerciais e leves) ou até 30 vezes a corda (planadores de alto desempenho), para aeromodelos é difícil estruturar
uma asa tão longa e estreita.  Como regra geral, para treinadores um alongamento em torno de 5 a 7 vai bem (isto é, 
envergadura de aproximadamente 5 vezes a 7 vezes a corda).  Para planaadores, pode ser um pouco maior, diminuindo-se
a corda próximo às pontas para diminuir o arrasto.


Ao lado está um exemplo de um avião que por tanto em escala cheia quanto como aeromodelo costuma ser um bom treinador,
o Cessna 172.


Supondo uma envergadura no modelo de 1,2m, o comprimento fica em 90cm (75% da envergadura), a corda na raiz é de 18cm, 
na ponta é de 13cm.


A área do estabilizador fica em 391cm², o que dá 22% da área da asa que é de 1782cm², uma boa proporção.


Adicionalmente, a distância entre o bordo de fuga da asa e o bordo de ataque do estabilizador é de generosos 31cm,
o que dá 1,7 vezes a corda na raiz da asa, um ótimo valor.


Para cálculo de carga alar usamos geralmente decímetros quadrados, o que no caso da asa dá 17,82dm².  Supondo
que o peso final fique em 440g (o que não é difícil de se obter em um modelo deste tamanho), a carga alar ficaria em 
24,7g/dm², o que não chega a ser um slowfly, mas é uma ótima carga alar para um treinador deste tamanho.

Link original
http://www.e-voo.com/artigos/aviao/