Nada a ver com pássaros: como asas de avião ajudam o ser humano a voar?

O que faz um avião levantar voo? Uma das coisas que vem à mente, além das turbinas, são as asas da aeronave (ainda que essa não seja a resposta mais correta, como veremos adiante) que, por sua vez, é um aparato que está intimamente ligado ao ato de voar.

Ao contrário dos pássaros, no entanto, as asas dos aviões são fixas. Então como elas são capazes de não apenas fazer os aviões levantar voo como também mantê-los no ar? A resposta para isso tem tudo a ver com a pressão do ar.

Para entendermos melhor como uma asa funciona, vamos considerar, inicialmente, um objeto plano e comprido - uma tábua, por exemplo.

Se um fluxo de ar atingisse essa tábua no sentido da sua largura (ou seja, perpendicular ao comprimento), ele dependeria de alguma inclinação para que uma força de sustentação fosse gerada.

Em uma asa com perfil mais convencional - ou seja, curvada na parte superior (extradorso) e reta na inferior (intradorso) -, o fluxo de ar acaba gerando uma diferença de pressão entre as suas duas superfícies.

Esse sistema de forças - pressão maior na parte de baixo da asa e pressão menor na parte superior - acaba resultando na sustentação, uma força perpendicular ao vento relativo. O vento relativo se refere ao fluxo de ar que percorre objetos que estão em movimento. No caso de um avião, ele representaria o "vento" provocado sobre as superfícies da aeronave pelo fato de ela estar em movimento.

Ao contrário do que pode se imaginar, a força de sustentação em direção à parte superior da asa tem mais a ver com o efeito de sucção provocado pela pressão menor nesta área do que pela pressão maior na parte de baixo. Sendo assim, é correto pensarmos que a asa de um avião é puxada para cima, não empurrada de baixo para cima.

As asas são capazes de fazer aviões planarem indefinidamente?

Não. Para que haja uma força de sustentação, é preciso que haja o vento relativo que, por sua vez, depende da velocidade de deslocamento do avião. Considerando um avião comercial durante um voo em cruzeiro, por exemplo, o empuxo gerado pelos motores é usado para vencer toda a força de arrasto que o ar exerce sobre o avião. Caso os motores estejam desligados, o avião perderá velocidade gradualmente devido ao arrasto - que, grosso modo, agirá como um "freio" -, o que faz com que a sustentação diminua gradualmente.

Por que alguns aviões têm as pontas das asas curvadas?

Essas "dobras" são chamadas de winglets e têm a ver com um efeito aerodinâmico que ocorre nas pontas das asas. Devido ao fenômeno da sustentação, é criado um vórtice nas pontas das asas, o que faz com que seja transferido mais barulho e trepidações para o avião. Outro efeito indesejado desse vórtice é a perda de sustentação nas extremidades da asa.

O winglet resolve boa parte desses problemas e também ajuda a diminuir o arrasto, o que ajuda a manter velocidades maiores gastando menos combustível.

Asas mais compridas são melhores?

O que mais importa para a eficiência de uma asa é a área de sua superfície. A partir daí, o seu formato e construção varia de acordo com a necessidade e o objetivo. Por exemplo: caso aviões comerciais tenham asas muito compridas, ele terá limitações operacionais - não poderá operar em todos os aeroportos, por exemplo. Por outro lado, asas mais alongadas tendem a ser mais eficientes em cruzeiro. Os winglets, como falado acima, acabam servindo como uma solução que permite que aeronaves tenham asas mais "compactas", mas se beneficiem de efeitos proporcionados por asas mais alongadas.

Para que servem as "asas" na cauda dos aviões?

Elas são chamadas de estabilizadores horizontais e verticais e, como o nome deixa claro, servem para estabilizar o avião durante o voo. Os estabilizadores horizontais contam com superfícies móveis, os chamados profundores. Já o estabilizador vertical tem uma superfície móvel chamado leme. Os profundores servem para inclinar o nariz do avião, enquanto o leme serve para movimentá-lo lateralmente.

As asas têm partes móveis. Para que elas servem?

Uma das partes móveis das asas é chamada de ailerons, que, juntamente com o leme, fazem o avião rotacionar em seu eixo longitudinal. Além deles, há flaps e slats, responsáveis pelo aumento de curvatura das seções da asa e, em alguns casos, pelo ligeiro aumento de sua área e que provocam aumento da sustentação e do arrasto. Os flaps e slats são usados em decolagens e pousos, com regulagens distintas em cada uma dessas ocasiões. Por fim, há os spoilers, que servem para cessar o efeito de sustentação quando a aeronave pousa, de forma que o peso possa ser transferido integralmente para as rodas, permitindo frear mecanicamente a aeronave.

Fontes:

Cyro Albuquerque Neto, professor do departamento de Engenharia Mecânica do Centro Universitário FEI

Joseph Youssif Saab Junior, professor e coordenador do curso de Engenharia Mecânica do Instituto Mauá de Tecnologia

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