Categoria: Como o voo funciona
Como um avião voa? A sustentação das asas e o estol
Resposta curta
Um avião voa porque as asas desviam para baixo o ar pelo qual passam. Empurrar o ar para baixo cria um empurrão igual para cima, chamado sustentação. O mesmo fluxo de ar deixa uma pressão menor em cima da asa e maior embaixo dela.
Sustentação: um só fluxo de ar, duas descrições
A sustentação é a força que segura a aeronave contra o próprio peso. A asa a produz desviando o ar que passa por ela, e as duas superfícies da asa ajudam a curvar o fluxo para baixo. Empurrar o ar para baixo empurra a asa para cima: ação e reação, como na terceira lei de Newton.
O mesmo fluxo tem pressão menor em cima da asa e maior embaixo, o que o princípio de Bernoulli relaciona com a velocidade do ar. Não são teorias rivais. A NASA considera as duas descrições corretas, e a FAA diz que as duas atuam sempre que uma asa gera sustentação.
Experimente você mesmo
Mova o controle deslizante do ângulo de ataque e veja a sustentação crescer ao longo da curva até o ângulo crítico, onde o fluxo de ar se descola e a sustentação cai.
Dois mitos sobre a sustentação
A ideia do tempo de trânsito igual diz que o ar que passa por cima da asa, um caminho mais longo, precisa acelerar para encontrar o ar de baixo na borda traseira. Está errada: o ar de cima anda ainda mais rápido e chega primeiro à borda traseira. Ela também não explica as asas planas dos aviões de papel nem o voo de cabeça para baixo.
Outro mito diz que a ciência não consegue explicar o voo. Os detalhes são complexos, e explicações curtas costumam simplificá-los demais, mas as equações do escoamento do ar descrevem a sustentação, e os engenheiros as usam para calcular a força sobre uma asa.
Ângulo de ataque e estol
O ângulo de ataque é o ângulo entre a asa e o ar que vem de frente. É o principal meio que o piloto tem para mudar a sustentação, usando o manche. Mais ângulo dá mais sustentação, até o ângulo de ataque crítico, cerca de 16° a 20°, dependendo do projeto. Além dele, o ar se descola da parte de cima da asa e a sustentação cai bruscamente: é o estol. A asa ainda gera alguma sustentação, mas não o suficiente para segurar a aeronave.
Por que velocidade e peso importam
A sustentação também cresce rápido com a velocidade: com o dobro da velocidade, a mesma asa no mesmo ângulo gera quatro vezes a sustentação. Por isso, uma aeronave lenta precisa de um ângulo de ataque maior para se manter nivelada, e uma rápida precisa de um ângulo menor. O peso também importa, porque a sustentação precisa igualá-lo.
Erros e mitos comuns
- Achar que Newton e Bernoulli são explicações rivais. As duas descrevem o mesmo fluxo de ar.
- Achar que uma asa em estol não gera sustentação. Ela ainda gera alguma, só não o suficiente.
- Achar que só a parte de cima curva da asa importa. O ângulo dela em relação ao ar importa tanto quanto.
Perguntas frequentes
Como um avião consegue voar de cabeça para baixo?
A sustentação não depende de uma parte de cima curva. Asas simétricas e até as asas planas dos aviões de papel geram sustentação porque encontram o ar com um ângulo. De cabeça para baixo, o piloto mantém a asa num ângulo que ainda desvia o ar em direção ao solo, então o empurrão continua para cima.
Por que um avião mais pesado precisa de mais velocidade?
Uma aeronave mais pesada precisa de mais sustentação. O piloto pode aumentar o ângulo de ataque, mas só até o ângulo crítico, que não muda com o peso. Daí em diante, só mais velocidade dá mais sustentação, então uma aeronave mais pesada entra em estol numa velocidade maior.
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Outra lição sobre este tema: Comandos e compensador
Explicações relacionadas
Fontes
As fontes vinculadas estão em inglês.
- O que é sustentação? (NASA Glenn Research Center, Guia de aeronáutica para iniciantes)
- Bernoulli e Newton (NASA Glenn Research Center, Guia de aeronáutica para iniciantes)
- Teoria do tempo de trânsito igual (uma teoria incorreta da sustentação) (NASA Glenn Research Center, Guia de aeronáutica para iniciantes)
- Efeitos da inclinação sobre a sustentação (NASA Glenn Research Center, Guia de aeronáutica para iniciantes)
- Manual de conhecimentos aeronáuticos do piloto (FAA-H-8083-25C), capítulos 4 e 5 (FAA)
- Manual de pilotagem de aviões (FAA-H-8083-3C), capítulo 5: voo lento e estol (FAA)
Sobre estas explicações
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