CONHECIMENTOS TÉCNICOS DE AERONAVES MÓDULO 1 www.aerocurso.com
MÓDULO 1 AULA 1 2
Aula 01 - Estrutura, Tipos de Esforços, Asas e Superfícies de Controle ESTRUTURA Aeronave é todo aparalho capaz de se sustentar e navegar do ar. As aeronaves em geral recebem duas classificações: Aeróstatos e Aeródinos. AERÓSTATOS Pelo princípio de Arquimedes, Todo o corpo mergulhado num fluído recebe um empuxo para cima igual ao peso do fluído deslocado. Balões e dirigíveis são aerostátos. Nestes veículos, o empuxo é controlado pelo piloto e pode ser igual, maior ou menor que o peso. A direção do voo é controlado apenas no dirigível, o qual possue lemes de direção para este fim. 3
4 AERÓDINOS São baseados na 3º lei de Newton (Lei da ação e reação): Toda ação correspondente a uma ação igual intensidade, em sentido contrário Planadores e aviões são aeródinos de asa fixa. Helicópteros e autogiros são aeródinos de asa rotativa.
Asas dos aviões e planadores desviam o ar para baixo criando uma reação aerodinâmica para cima, denominada sustentação. Observe na figura abaixo, onde o vento relativo que vem de encontro ao bordo de ataque da asa, é desviado para a parte superior (maior velocidade e menor pressão) e parte inferior (menor velocidade e maior pressão), esta diferença causa o efeito da sustentação, o que faz com que crie esta força para cima, fazendo com que o avião se sustente em voo. Na matéria de Teoria de Voo deste módulo, há uma explicação mais aprofundada sobre a teoria de sustentação e arrasto, porém, para que possamos entender como funciona a máquina que nos faz voar, o avião, teremos que entender que este dispositivo tem que vencer a força de resistência do ar, ou como é definido pelos cientistas, vencer o arrasto. A força do arrasto é aquela mesma força que sentimos quando colocamos nosso braço para fora do carro quando estamos em movimento e sentimos ser empurrado para trás com a força do vento. O arrasto é a resultante do efeito de forças de fricção da atmosfera e seus gases sobre a superfície das asas, agindo em direção paralela à superfície dela e de forças de pressão que atuam em uma direção perpendicular à superfície do objeto. Por este motivo um dos primeiros movimentos que vemos logo quando um avião decola, é o recolhimento dos trens de pouso, com o intuito de diminuir as forças de arrasto exercida sobre a aeronave.
O AVIÃO E SEUS COMPONENTES Os componentes do avião podem ser classificados em três grandes grupos: - Estrutura - Grupo Motopropulsor - Sistemas ESTRUTURA: É o corpo ou carcaça que dá forma ao avião o qual também aloja os passageiros e cargas. Quando falamos em estrutura de avião, estamos nos referindo às asas, ailerons, fuselagem, estabilizador vertical, estabilizador horizontal, profundor, deriva e leme de direção. Observe nas figuras abaixo algumas destas partes destacadas em amarelo:
A ESTRUTURA DO AVIÃO PARTES PRINCIPAIS: Os componentes básicos da estrutura (célula) do avião são: - Asas - Fuselagem - Empenagem - Superfícies de Controle Esforços estruturais - Uma aeronave deve ser construída sempre com materiais leves e resistentes como por exemplo ligas de alumínio, fibra de vidro ou carbono e até mesmo tubos de aço soldados coberto com uma manta especial aeronáutica. A utilização destes materiais, tem como objetivo fazer com que a aeronave suporte esforços aerodinâmicos mesmo quando está em solo. Os principais esforços aerodinâmicos são: TRAÇÃO: Força que tende a alongar ou esticar a peça no sentido da força aplicada.
COMPRESSÃO: Força que tende a encurtar a peça no sentido da força aplicada. CISALHAMENTO: Força que tende a deslocar paralelamente, em sentidos opostos, duas seções de uma peça. FLEXÃO: Uma das mais importantes na aviação, pois é uma força que emgloba duas outras forças (tração e compressão). Observando a figura abaixo, irá perceber que na parte superior do paça há a força de tração e na parte inferior a compressão, é o mesmo efeito que ocorre na asa das aeronaves. TORÇÃO: Força que tende a girar as secções de uma peça, uma em relação a outra. 15
ASAS A asa tem o objetivo de produzir a sustentação necessária ao voo. A figura abaixo mostra a estrutura típica de um avião leve recoberto com tela. Este revestimento não é resistente. Ele se destina apenas a suportar a pressão aerodinâmica. A figura abaixo mostra uma asa metálica. Nota-se a ausência de tirantes e montantes, os quais são desnecessários porque o revestimento metálico é resistente.
Classificação dos aviões quanto às características das asas Cada avião recebe algumas classificações quanto à sua asa, relativo à localização, fixação e quanto ao número de asas. De acordo com a localização das asas, os aviões podem ser: Asa baixa Asa média Asa alta Asa Parassol De acordo com a fixação das asas: Asa Cantiléver (Sem suporte) Asa semi-cantiléver (com suporte) 16
De acordo com o número de asas: Monoplano Biplano Triplano Com relação a forma plana, as asas podem ser: 23
FUSELAGEM Por definição, a fuselagem da aeronave é onde ficam fixadas todas as estruturas anteriormente comentadas (asa e empenagem). Ela tem como função criar uma superficie aerodinâmica, reduzir o coeficiente de arrasto, alojar tripulantes e passageiros e é onde ficam instalados o grupo moto-propulsor e os sistemas da aeronave. Existem 3 (três) tipos principais de fuselagem: ESTRUTURA TUBULAR: Em geral, é fabricada com tubos de aço soldados e coberta com telas para seu revestimento. Na maioria destes casos, podem haver cabos de aço entre estes tubos para melhorar a sua fixação e confiabilidade. Estas estruturas são comuns ser encontradas em aeronaves de pequeno porte utilizadas para instrução de voo. Ex: Aeroboero ESTRUTURA MONOCOQUE: Estruta comumente encontradas em aeronaves de pequeno porte, principalmente fabricadas nas décadas de 70 e 80, sua estrutura é formada por cavernas, onde, juntamente com o revestivento, muitas vezes metálico, suportam os esforços aerodinâmicos.
ESTRUTURA SEMI-MONOCOQUE: Atualmente é o tipo de estrutura mais utilizada. Formada pelas cavernas, revestimento e longarinas, garante maior confiabilidade e segurança de voo devido a maior capacidade de suportar esforços aerondinâmicos. EMPENAGEM Fixada à fuselagem da aeronave, tem como função manter a estabilidade do voo. É formada por duas partes principais: Superfície horizontal: Formada por um profundor e um estabilizador horizontal. Este conjunto de superfíceis tem como função se opor ao movimento de subir e descer o nariz da aeronave. Superfície vertical: Formada por um establizador vertical e um leme de direção. Este conjunto de superfícies tem como função se opor ao movimento de guinada (mover o nariz da aeronave para esquerda ou direita). As partes móveis das asas e da empenagem, são localizadas no bordo de fuga, são geralmente fixadas por meio de dobradiças e outros tipos de engrenagem.
SUPERFÍCIES DE CONTROLE ou de COMANDO: A estrutura das superfícies de controle é semelhante à das asas e o mecanismo que efetua o movimento das mesmas denomina-se sistema de controle de voo. As superfícies de controle são divididas em duas: SUPERFÍCIES PRIMARIAS OU PRINCIPAIS: Formada pelo Aileron, Leme de Direção e Profundor. SUPERFÍCIES SECUNDARIAS: Formada pelos estabilizadores ou compensadores, tem como função diminuir a força aplicada pelo piloto a fim de evitar tendências provocadas pelas superfícies principais.
FLAPES E SLATS: Denominados dispositivos hipersustentadores porque com eles atuados produz-se maior sustentação, são utilizados nos pousos e nas decolagens permitindo a aeronave pousar ou decolar com menor velocidade. SPOILERS: Os spoilers ou freios aerodinâmicos, tem como principal função impedir que a velocidade do avião aumente excessivamente durante a descida, e também pode auxiliar na função dos ailerons.
COMPONENTES SECUNDÁRIOS DA ESTRUTURA Componentes como carenagens, portas, janelas de inspeção e também várias tampas que facilitam a manutenção e fazem parte da estrutura das aeronaves. CONTROLE DE VOO Os comandos de voos são acionados pelo piloto por meio dos pedais e do manche da aeronave, estes comandam o leme de direção, aileron e profundor. O sistema de Controle de Voo é o responsável pelo movimento destas superfícies. Tipo Volante (Boeing 737) Tipo Bastão (Tucano A-29) Tipo Side Stick (Airbus A320) Funciomaneto Pedal de Comando
O manche da aeronave é responsávelo pelo movimento de cabrar e picar: No movimento de cabrar (arfagem), o vento relativo que toca o profundor, faz com que o mesmo desloca-se para baixo, colocando o nariz do avião para cima. No movimento de picar (tangagem), o vento relativo que toca o profundor, faz com que o mesmo desloca-se para cima, colocando o nariz do avião para baixo. O manche tipo bastão, quando movimentado para os lados, fará o movimento de rolagem do avião. O movimento de rolagem também é conhecido como: rolamento, inclinação lateral, ou bancagem (termo em inglês, to bank ) Os pedais também servem para guinar o avião desviando o nariz do avião para direita e
para esquerda. Todo mecanismo do sistema de controle de voo é formado por cabos, polias, esticadores, batentes, mancho, 33 pedais etc. SISTEMA TÍPICO DE CONTROLE DO PROFUNDOR MANUTENÇÃO Em aeronaves leves, as verificações e ajustes são as seguintes: Alinhamento dos commandos - Manche e pedais na posição neutra as superfícies de comando também devem estar na posição neutro. Ajuste dos batentes Deve ser ajustados sempre que possível para limitar os movimentos das superfícies de comando, evitando movimentos exagerados e sobrecarga da estrutura e devem ser ajustados de acordo com o manual do fabricante.
Ajuste da tensão dos cabos Deve ser ajustada sempre de acordo com as especificações do fabricante. Cabos frouxos podem reduzir ou anular a ação dos comandos e cabos muito esticados deixam os comandos duros e pesados, provocando desgaste dos outros componentes do sistema. Balanceamento das superfícies Deve ser verificado após um reparo ou pintura na superfície de comando.