Storyboard

Se o objeto (avião/ave) mantiver um ângulo de ataque ligeiramente negativo, pode fazer com que parte da força de sustentação contribua para impulsionar e contrariar a resistência. Desde que a força de sustentação restante não seja muito inferior à força da gravidade, o objeto pode permanecer no ar por um longo período. Isso pode ser chamado de um descente controlada extremamente lenta ou planagem.

>Modelo

ID:(466, 0)

Iframe

>Top

ID:(15177, 0)

Descrição

>Top

Uma técnica de voo é conhecida como planar. Nesta técnica, as asas são usadas tanto para propulsão quanto para se manter no ar. Para alcançar isso, é essencial ajustar o ângulo de ataque da asa de forma que a força de sustentação compense a força gravitacional. Como resultado, o planar se torna uma descida controlada, na qual a descida é aproveitada para gerar sustentação e, assim, reduzir a velocidade de maneira controlada.

ID:(1171, 0)

Descrição

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A chave para planar é inclinar a aeronave ou ave para a frente, ou seja, ter um ângulo negativo representado por aceleração máxima ($\alpha$). Com esse ângulo negativo, o vetor la força de elevação ($F_L$) aponta para cima e para frente em vez de para trás. Isso resulta em uma força de tração em vez de la força de resistência ($F_W$), impulsionando a aeronave ou ave e gerando velocidade, o que, por sua vez, cria a sustentação necessária.

Esse mecanismo permite o voo, mas é essencial entender que é essencialmente uma descida lenta e controlada, uma vez que não se alcança um uma força de elevação ($F_L$) vertical que compense completamente o próprio peso. Portanto, é necessário levar a planadora a altas altitudes ou permitir que a ave ganhe altura inicialmente por meio de sua própria propulsão. Em seguida, ambos procuram correntes ascendentes que lhes permitem planar dentro de uma corrente ascendente mais forte do que a velocidade de descida da planadora. Dessa forma, eles podem permanecer em voo por longos períodos sem a necessidade de aterrissar.

ID:(7044, 0)

Descrição

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Da mesma forma que o aceleração máxima ($\alpha$) é definido como o ângulo entre a linha central da asa e o horizonte, seu equivalente negativo pode ser definido como o ângulo de deslizamento ($\phi$).

Planador Jonker JS3 Rapture (Air Cargo Week)

ID:(7047, 0)

Descrição

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No caso das forças, temos as seguintes ações:

• la força de elevação ($F_L$) age perpendicularmente ao eixo da aeronave ou ave.
• la força de resistência ($F_W$) age ao longo do eixo da aeronave ou ave.
• la força gravitacional ($F_g$) ($mg$) age verticalmente.

Essas três forças são representadas no centro do diagrama:

Planador Jonker JS3 Rapture (Air Cargo Week)

No lado esquerdo, pode-se observar a componente horizontal, onde a sustentação contraria o arrasto, atuando como impulso.

No lado direito, são visíveis as componentes verticais, onde ambas as forças aerodinâmicas (sustentação e arrasto) se opõem ao peso que age sobre o centro de massa.

Embora as forças se anulem entre si, o planador desce porque sua direção de voo é determinada pelo ângulo de planagem.

ID:(7046, 0)

Conceito

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Se considerarmos la força de elevação ($F_L$), la força de resistência ($F_W$), la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$), a força durante o planeio na direção vertical é:

e na direção horizontal é:

Isso nos permite eliminar la força de elevação ($F_L$), resultando em:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$

la força de resistência ($F_W$) deve ser:

ID:(15769, 0)

Conceito

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Se considerarmos la força de elevação ($F_L$), la força de resistência ($F_W$), la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$), a força durante o planeio na direção vertical é:

e na direção horizontal é:

Isso nos permite eliminar la força de resistência ($F_W$), resultando em:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$

Portanto, la força de elevação ($F_L$) é:

ID:(15770, 0)

Conceito

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Vamos considerar la força de elevação ($F_L$), la força de resistência ($F_W$), la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$). Com essas forças, a força de sustentação é calculada da seguinte forma:

e a força de arrasto como:

Podemos determinar o ângulo de deslizamento ($\phi$) dividindo la força de elevação ($F_L$) por la força de resistência ($F_W$), resultando em:

$\tan\phi=\displaystyle\frac{F_W}{F_L}$

Onde la força de resistência ($F_W$) é calculado usando a seguinte equação:

com o perfil total do objeto ($S_p$) e o coeficiente de resistência ($C_W$). Da mesma forma, la força de elevação ($F_L$) é calculado da seguinte forma:

com la superfície que gera sustentação ($S_w$) e o coeficiente de elevação ($C_L$).

Com ambas as forças, podemos determinar o ângulo de ataque necessário para o planador da seguinte forma:

ID:(15771, 0)

Top

>Top

Parâmetros

$g$

g

Aceleração gravitacional

m/s^2

$\phi$

phi

Ângulo de deslizamento

rad

$C_W$

C_W

Coeficiente de resistência

-

$\rho$

rho

Densidade

kg/m^3

$m$

m

Massa corporal

kg

$S_p$

S_p

Perfil total do objeto

m^2

$S_w$

S_w

Superfície que gera sustentação

m^2

Variáveis

$C_L$

C_L

Coeficiente de elevação

-

$F_L$

F_L

Força de elevação

N

$F_W$

F_W

Força de resistência

N

$v$

v

Velocidade em relação ao meio

m/s

Cálculos

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estratégia
• 2D
• 3D

Equação

Equação

Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

---

Cálculos

Símbolo

Equação

Resolvido

Traduzido

Cálculos

Símbolo

Equação

Resolvido

Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado

Equações

ID:(15190, 0)

Equação

>Top, >Modelo

No caso do planar, o objetivo é manter uma velocidade constante, o que significa que la força de elevação ($F_L$) deve gerar propulsão suficiente para contrariar la força de resistência ($F_W$).

Para alcançar este força de elevação ($F_L$), a ave ou a aeronave gera um um aceleração máxima ($\alpha$) negativo, o que significa que parte de la força de elevação ($F_L$) se converte em força de propulsão. Esta componente de força é igual ao seno do ângulo.

A inclinação também leva a uma redução em la força de resistência ($F_W$), uma vez que parte dela contribui para a sustentação. Neste caso, a componente que ainda contribui para a resistência é esta força multiplicada pelo cosseno do ângulo.

Portanto, a equação de força no plano horizontal pode ser expressa como:

$F_L \sin \phi = F_w \cos \phi$

Condições

Variáveis

$\phi$

Ângulo de deslizamento

$rad$

6128

$F_L$

Força de elevação

$N$

6120

$F_W$

Força de resistência

$N$

6124

Relação

Em vez de usar o aceleração máxima ($\alpha$), trabalharemos com o ângulo de deslizamento ($\phi$).

ID:(4420, 0)

Equação

>Top, >Modelo

No plano vertical, o ângulo de deslizamento ($\phi$) resulta em uma redução de la força de elevação ($F_L$) por um fator igual ao cosseno do ângulo. Por outro lado, faz com que la força de resistência ($F_W$) contribua com a sustentação com um fator igual ao seno do ângulo. Ambas as forças devem contrabalançar o peso gerado por la massa corporal ($m$) e la aceleração gravitacional ($g$), então temos:

$F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g$

Condições

Variáveis

$g$

Aceleração gravitacional

9.8

$m/s^2$

5310

$\phi$

Ângulo de deslizamento

$rad$

6128

$F_L$

Força de elevação

$N$

6120

$F_W$

Força de resistência

$N$

6124

$m$

Massa corporal

$kg$

6150

Relação

ID:(4419, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La força de elevação ($F_L$) é com la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$) igual a:

$F_L = m g \cos\phi$

Condições

Variáveis

$g$

Aceleração gravitacional

9.8

$m/s^2$

5310

$\phi$

Ângulo de deslizamento

$rad$

6128

$F_L$

Força de elevação

$N$

6120

$m$

Massa corporal

$kg$

6150

Relação

Desenvolvimento

Se considerarmos la força de elevação ($F_L$), la força de resistência ($F_W$), la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$), a força durante o planeio na direção vertical é:

$F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g$

e na direção horizontal é:

$F_L \sin \phi = F_w \cos \phi$

Isso nos permite eliminar la força de resistência ($F_W$), resultando em:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$

Portanto, la força de elevação ($F_L$) é:

$F_L = m g \cos\phi$

ID:(4421, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La força de resistência ($F_W$) é com la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$) igual a:

$F_W = m g \sin \phi$

Condições

Variáveis

$g$

Aceleração gravitacional

9.8

$m/s^2$

5310

$\phi$

Ângulo de deslizamento

$rad$

6128

$F_W$

Força de resistência

$N$

6124

$m$

Massa corporal

$kg$

6150

Relação

Desenvolvimento

Se considerarmos la força de elevação ($F_L$), la força de resistência ($F_W$), la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$), a força durante o planeio na direção vertical é:

$F_L \cos \phi + F_w \sin \phi = m g$

e na direção horizontal é:

$F_L \sin \phi = F_w \cos \phi$

Isso nos permite eliminar la força de elevação ($F_L$), resultando em:

$F_L=F_W\displaystyle\frac{\cos\phi}{\sin\phi} \rightarrow F_W(\sin^2\phi+\cos^2\phi)=mg\sin\phi$

la força de resistência ($F_W$) deve ser:

$F_W = m g \sin \phi$

ID:(4422, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La força de elevação ($F_L$) e la força de resistência ($F_W$) dependem de la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$), e o ângulo de deslizamento ($\phi$). Ambas as equações nos permitem calcular o ângulo de deslizamento ($\phi$) em termos de la força de elevação ($F_L$) e la força de resistência ($F_W$).

Uma vez que la força de elevação ($F_L$) e la força de resistência ($F_W$) são funções de la massa corporal ($m$), la velocidade em relação ao meio ($v$), la superfície que gera sustentação ($S_w$), o perfil total do objeto ($S_p$), o coeficiente de elevação ($C_L$) e o coeficiente de resistência ($C_W$), podemos demonstrar que o ângulo de deslizamento ($\phi$) é:

$\tan \phi =\displaystyle\frac{ S_p C_w }{ S_w C_L }$

Condições

Variáveis

$\phi$

Ângulo de deslizamento

$rad$

6128

$C_L$

Coeficiente de elevação

$-$

6164

$C_W$

Coeficiente de resistência

$-$

6122

$S_p$

Perfil total do objeto

$m^2$

6123

$S_w$

Superfície que gera sustentação

$m^2$

6117

Relação

Desenvolvimento

Vamos considerar la força de elevação ($F_L$), la força de resistência ($F_W$), la massa corporal ($m$), la aceleração gravitacional ($g$) e o ângulo de deslizamento ($\phi$). Com essas forças, a força de sustentação é calculada da seguinte forma:

$F_L = m g \cos\phi$

e a força de arrasto como:

$F_W = m g \sin \phi$

Podemos determinar o ângulo de deslizamento ($\phi$) dividindo la força de elevação ($F_L$) por la força de resistência ($F_W$), resultando em:

$\tan\phi=\displaystyle\frac{F_W}{F_L}$

Onde la força de resistência ($F_W$) é calculado usando a seguinte equação:

$F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$

com o perfil total do objeto ($S_p$) e o coeficiente de resistência ($C_W$). Da mesma forma, la força de elevação ($F_L$) é calculado da seguinte forma:

$F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$

com la superfície que gera sustentação ($S_w$) e o coeficiente de elevação ($C_L$).

Com ambas as forças, podemos determinar o ângulo de ataque necessário para o planador da seguinte forma:

$\tan \phi =\displaystyle\frac{ S_p C_w }{ S_w C_L }$

ID:(4423, 0)

Equação

>Top, >Modelo

Para gerar uma pressão maior abaixo do que acima da asa e gerar sustentação, utiliza-se o princípio de Bernoulli, corrigindo a falta de conservação da densidade de energia com um coeficiente de elevação ($C_L$). A pressão sobre a asa, la força de elevação ($F_L$), pode ser estimada usando la densidade ($\rho$), la superfície que gera sustentação ($S_w$), o coeficiente de elevação ($C_L$) e la velocidade em relação ao meio ($v$) através da seguinte fórmula:

$F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$

Condições

Variáveis

$C_L$

Coeficiente de elevação

$-$

6164

$\rho$

Densidade

$kg/m^3$

5342

$F_L$

Força de elevação

$N$

6120

$S_w$

Superfície que gera sustentação

$m^2$

6117

$v$

Velocidade em relação ao meio

$m/s$

6110

Relação

Desenvolvimento

La força de elevação ($F_L$), juntamente com la envergadura das asas ($L$), la densidade ($\rho$), o fator de velocidade máxima da asa ($c_t$), o fator de velocidade inferior da asa ($c_b$), la comprimento superior da asa ($l_t$), la comprimento inferior da asa ($l_b$) e la velocidade em relação ao meio ($v$), encontra-se em

$F_L = \rho L ( c_b l_b - c_t l_t ) v ^2$

Se considerarmos la superfície que gera sustentação ($S_w$), definido por la envergadura das asas ($L$), la comprimento superior da asa ($l_t$) e la comprimento inferior da asa ($l_b$),

$S_w = \displaystyle\frac{1}{2} L ( l_t + l_b )$

e para o coeficiente de elevação ($C_L$), definido como

$C_L = 4\displaystyle\frac{ c_t l_t - c_b l_b }{ l_t + l_b }$

obtemos

$F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$

ID:(4417, 0)

Equação

>Top, >Modelo

La força de resistência ($F_W$) pode ser calculado usando la densidade ($\rho$), o coeficiente de resistência ($C_W$), o perfil total do objeto ($S_p$) e la velocidade em relação ao meio ($v$) de acordo com o seguinte fórmula:

$F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$

Condições

Variáveis

$C_W$

Coeficiente de resistência

$-$

6122

$\rho$

Densidade

$kg/m^3$

5342

$F_W$

Força de resistência

$N$

6124

$S_p$

Perfil total do objeto

$m^2$

6123

$v$

Velocidade em relação ao meio

$m/s$

6110

Relação

Desenvolvimento

De maneira semelhante à forma como a equação para la força de elevação ($F_L$) foi obtida utilizando la densidade ($\rho$), o coeficiente de elevação ($C_L$), la superfície que gera sustentação ($S_w$) e la velocidade em relação ao meio ($v$)

$F_L =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_w C_L v ^2$

nesta analogia, o que corresponde a la superfície que gera sustentação ($S_w$) será equivalente a o perfil total do objeto ($S_p$) e o coeficiente de elevação ($C_L$) a o coeficiente de resistência ($C_W$), resultando no cálculo de la força de resistência ($F_W$):

$F_W =\displaystyle\frac{1}{2} \rho S_p C_W v ^2$

O coeficiente de arrasto é medido e, em fluxos turbulentos sobre corpos aerodinâmicos, geralmente se obtêm valores em torno de 0.4.

ID:(4418, 0)