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Como funciona um avião?

Este post é uma participação especial do meu irmão Gabriel Nóbile Diniz, que também é engenheiro químico e nerd – veja o canal dele no YouTube. Quer entender como pode um avião, mais pesado que o ar, voar? Leia!

E como um piloto consegue manter a aeronave em linha reta no ar?

Existem muitos artigos, fáceis de encontrar na internet, que contam como um avião consegue voar. Alguns têm desenhos bem bonitinhos, mas parecem simples. Quer dizer, fazer voar é fácil. E voar em linha reta? Como é que o avião, mesmo quando está envolto em nuvens, consegue manter a mesma altitude e direção sem desviar?

Hoje em dia existe GPS até para avião, mesmo assim, manter a altitude E a direção horizontal não parece ser fácil.

Eu não sou um engenheiro aeronáutico, mas sempre tive fascínio por avião. Eu acho que é uma das coisas que me fez escolher a faculdade de engenharia. Até hoje, se você abrir a porta do meu armário, verá várias figuras colecionáveis antigas de aviões e de turbinas. E a técnica para fazer objetos voarem é incrível…

Resolvi escrever como o objeto de meu fascínio funciona. E, também, mostrar os equipamentos para controlar o voo.

As asas de avião são versões simplificadas das asas das aves. Simplificada por que você nunca vai ver um avião de toneladas batendo asas antes de alçar voo. Nem se mexendo de acordo com a necessidade.

A asa funciona de uma forma bem simples. Veja um desenho do perfil (um corte no meio da asa):

Eu sei que a minha habilidade com Adobe Illustrator é limitada, mas o desenho explica o caminho que o ar faz enquanto passa pela asa. A parte de cima da asa força o ar a fazer um caminho mais longo e a parte de baixo faz o ar passar por um caminho mais curto.

Qual a diferença entre o ar que passa por um caminho mais longo e o que faz um caminho mais curto? A velocidade. O ar tem que passar ao mesmo tempo por cima e por baixo da asa. Então, o ar de cima, como tem um caminho mais longo no mesmo período de tempo, é mais rápido. “No final, o ar que passa por cima realmente vai mais rápido, mas não necessariamente porque o caminho é maior, e sim porque o formato da asa obriga o escoamento a mudar de direção”, segundo Ricardo Maiko Entz, engenheiro aeronáutico formado pela Universidade de São Paulo (saiba mais aviões no site da NASA).

E o que a velocidade do ar tem a ver com voo?

Simples. O ar passando por cima tem a mesma energia que o ar que passa por baixo. E existem DUAS energias importantes que os gases manifestam. A primeira energia importante é a velocidade. A segunda energia está embutida na pressão. A energia do ar passando por cima da asa e do ar passando por baixo é a mesma. Só que uma usa energia para dar uma velocidade maior, enquanto a outra utiliza para dar uma pressão maior. Então, por causa dessa diferença de pressão, gera-se uma força sobre o avião e o avião sobe.*

Uma representação das forças importantes com relação a aviões:

Veja bem… A ilustração feita no meu Adobe Illustrator parece de uma criança de 12 anos, mas dá para dizer que é um avião?

A força que puxa o avião para frente chama-se “tração”. É dada pela turbina ou pela hélice do avião. A força para trás chama-se “arrasto”. É causada pelo vento batendo na superfície do avião. Afinal, o ar é uma barreira invisível e bem fluída que tenta impedir o avanço do avião. A força para cima é chamada de “sustentação”, no balão a ar é a “empuxo”, causada pelo movimento do ar ao redor do avião ou balão. Para baixo, claro, temos o peso. Afinal, a gravidade é o que tenta impedir um voo de acontecer.

Até aqui, nada do que escrevi é algo muito inovador, mas adoraria apresentar uma coisa que faria meu primo fazer muitas perguntas do tipo “o que acontece se eu aperto isso aqui?”. Uma imagem de dentro da cabine de um Boeing 777.

Fonte: http://www.plane-pictures.com/upload/files/actual/boeing_777_cockpit.jpg

Eu queria separar algumas dessas telinhas para explicar o que é. Claro, esses são instrumentos digitais, existem versões mais simples, principalmente em aviões leves. E eu não vou explicar todos.

Velocímetro:

Fonte: http://i.istockimg.com/file_thumbview_approve/449953/2/stock-photo-449953-b737-boeing-speedometer.jpg

Uma versão desse instrumento, em uma tela de LCD, está ali na cabine do Boeing. A foto que estão vendo é de outro avião também modelo Boeing. Ele diz a que velocidade o avião está analisando o ar.

 

O velocímetro de um carro é conectado às rodas. Então, ele mede a velocidade de acordo com a quantidade de voltas o carro dá em determinado período de tempo. No caso do avião é diferente. Ele funciona por meio de dois tubos: um embaixo da asa, apontado para a mesma direção do nariz do avião, e outro embaixo do avião ou debaixo da asa. Por meio da diferença da energia do ar, é possível descobrir a velocidade que o avião está. É um aparelho bem sensível, antigamente, ele poderia congelar ou entupir. Hoje em dia, há sistemas para impedir que isso aconteça.

Indicador de Altitude:

Fonte: http://www.aviafilms.com/photos/boeing-attitude-indicator.jpg

Também chamado de “horizonte artificial”, esse é um dos meus instrumentos preferidos, pois funciona por meio de vácuo e de um giroscópio. O giroscópio está girando livremente dentro de uma caixa com vácuo no avião. Toda vez que ele gira ­– para cima, para baixo, para o lado, faz uma volta – há uma indicação nesse instrumento. Assim, é possível, mesmo com nuvem, saber se o avião está alinhado, se está girando ou se está inclinado.

Para terminar, o último instrumento que eu queria mostrar é o que diz respeito à altitude.

Esse instrumento é uma representação do altímetro. Lembre-se que o velocímetro trabalha com dois tubos. O altímetro com apenas um deles medindo altitude, por meio da pressão do ar. Ele é capaz de dizer que altitude o avião está de acordo com uma referência.

Então temos três instrumentos: um para dizer a velocidade, outro para apontar a altitude e outro para mostrar se estamos virando ou continuando reto.

Não é o suficiente para tudo, mas já dá para tirar o pé do solo e voar em uma linha reta.

*Essas informações foram obtidas em um curso e são aceitas por alguns órgãos.

 

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3 ideias sobre “Como funciona um avião?”

  1. Takata, isso é ensinado em alguns cursos… Um modo simplificado para explicar. Vou colocar lá no texto essa informação e uma correção. Obrigada!

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