Partes da aeronave – Monolito Nimbus
20 de setembro de 2014 Vinicius Aviação
As aeronaves possuem diferentes formatos, tamanhos e funções, mas várias partes em comum. Uma aeronave é basicamente dividida em cinco partes:
1) Fuselagem
Une as demais partes da aeronave e onde transportam-se passageiros e cargas. Pode ser tubular (ou treliçada), cuja resistência se dá pela junção das barras em uma série de modelos triangulares; monocoque, na qual o formato se dá pelas cavernas e revestimento(que dá a resistência também); e semimonocoque, cujas longarinas dão reforço estrutural e permitem a construções de aviões maiores.
Região situada na frente de um avião que inclui uma série de instrumentos e controles, permitindo aos pilotos comandar e controlar a aeronave. Também conhecido como "cockpit", o nome vem do posto de trabalho do timoneiro em um navio (muitos termos da aviação vem da navegação). Por sua vez, é uma analogia ao termo inglês "cock" + "pit" que designava um poço de briga de galos (uma analogia por ambos serem espaços pequenos). Veja mais sobre os Bastidores do Voo e o painel de controle da cabine de comando clicando no link.
2) Empenagem
Parte traseira da aeronave, importante para gerar estabilidade. Conforme a finalidade do avião, a empenagem pode ser de diferentes tipos: convencional (menor peso estrutural com boa estabilidade e controle, usada na maioria dos aviões), em T (estrutura mais pesada e a superfície vertical deve possuir estrutura mais rígida para suportar as cargas aerodinâmicas e o peso da superfície horizontal, mas como vantagem tem menor arrasto induzido), em V (menor arrasto de interferência e diminui área molhada, mas os controles são mais complexos), cauda dupla (tem a vantagem de posicionar o estabilizador vertical fora da esteira de vórtices, principalmente em grandes ângulos de ataque) e cruciforme.
Estabilizador vertical e horizontal
O estabilizador horizontal é fixo, estando preso em seu bordo de fuga uma superfície móvel conhecida como profundor, enquanto que o estabilizador vertical possui em seu bordo de fuga outra superfície móvel, o leme.
Seu nome vem da navegação marítima e envolve seu movimento, que varia a "profundidade". Seu movimento é ao redor do eixo transversal: quando o profundor desce, isso causa um aumento na sustentação naquela região e a empenagem sobe, gerando um movimento para baixo da aeronave, ocorrendo o inverso na subida do avião (e vice-versa). Esse movimento é conhecido como arfagem ou tangagem (nomes originalmente franceses), podendo ser chamado "cabrar" quando o avião sobe e "picar" quando o avião desce – clique no link para ver uma animação do movimento. O controle dessas superfícies se dá movimentando-se o manche para frente ou para junto do piloto.
Seu nome vem da navegação marítima, já que os navios usam o leme para movimentar-se para direita ou esquerda na superfície da água (ou seja, no mesmo plano). Esse movimento ocorre ao redor do eixo vertical, de modo que o leme, virando para a direita, causa um desvio no fluxo de ar e pelo princípio de ação e reação, o estabilizador vertical vai para o lado oposto, causando um movimento da aeronave para a direita (e vice-versa). O movimento é conhecido como guinada, pois envolve mudança de direção em um mesmo plano (a palavra também é usada com o movimento do carro quando ele vira) – clique no link para ver uma animação do movimento. O controle dessa superfície é realizado através dos pedais.
No bordo de fuga das superfícies primárias de comando estão as superfícies de comando secundárias (ou compensadores), que servem para aliviar os comandos durante uma manobra prolongada. Para saber mais sobre todas essas partes das aeronaves, veja os slides de Teoria de Voo clicando no link.
3) Grupo moto-propulsor
Controlado pelos manetes de potência, gera tração para que a aeronave avance. É formado pelo conjunto de hélice (ou pás) e motor (por isso esse nome). Geralmente são do tipo tractor: hélice na parte frontal, que produz uma tração que puxa o avião através do ar. Tem como vantagens que a hélice funciona em ambiente livre de turbulências geradas pela aeronave, existe melhor refrigeração e o peso do motor leva CG pra frente (precisa de menor área de superfície de cauda para se garantir a estabilidade longitudinal do avião). Como desvantagens, os vórtices gerados pelas hélices geram perturbações no fluxo sobre o avião, interferindo na sustentação e estabilidade; aumenta arrasto. Mais raro (geralmente visto em aviões anfíbios), existe o motor do tipo pusher, no qual a hélice é montada atrás do motor e na parte de trás da aeronave: a tração empurra o avião. Como vantagem, o escoamento fica mais limpo sobre avião, o ruído é menor e aumenta visão do piloto. Já como desvantagens, nos aviões terrestres podem tocar solo durante decolagem e está mais sujeita a poeira da pista, atrapalha estabilidade longitudinal e tem mais problemas de refrigeração. Veja mais sobre os tipos (com vídeos de funcionamento dos motores) nos slides das aulas de Conhecimentos Gerais de Aeronaves, disponíveis no link.
4) Trem de pouso
Órgão de pouso, amortecimento e locomoção em solo. No início da aviação, o principal tipo de trem de pouso é o que conhecemos hoje como convencional, com uma roda direcional de menor tamanho na parte traseira do avião. Devido à grande hélice na frente e o peso do motor, a cauda fica mais baixa, implicando em um permanente ângulo de ataque durante o táxi; para locomoção em solo, deve-se movimentá-lo em S para visualizar a pista.
Conforme os aviões foram aumentando de tamanho, esse formato deixava o interior inclinado para movimentação em solo. Atualmente, o tipo triciclo é o mais utilizado, pois melhora sensivelmente o controle e a estabilidade da aeronave em solo, além de maior desempenho durante a decolagem. Além disso, existe o trem de pouso fixo, retrátil (recolhe parcialmente) e escamoteável (termo que significa "aquilo que se consegue esconder, escamotear", havendo recolhimento total do trem de pouso e eliminando o arrasto gerado por ele).
Principal integrante do sistema de pouso, servindo para amortecimento e deslocamento em solo. O "taxi" é o movimento de uma aeronave no solo pelo uso de sua própria potência, em contraste com reboque (ou push-back), onde a aeronave é movida por um rebocador. Se o avião estiver muito rápido, somente o uso do leme é seguro e eficaz para direcionar o avião em solo. Já em velocidades compatíveis com a do taxiamento, o trem de pouso atua de formas diferentes em aviões menores e maiores.
Nos aviões menores, o pedal atua tanto no leme quanto no ato de virar o trem de pouso direcional do avião. Em outros casos, a roda direcional não possui mecanismos de giro forçado, permanecendo livre para girar como uma roda de carrinho de supermercado. Nesse exemplo, o piloto deve usar a técnica de frenagem diferencial: aplicação dos freios para a roda de um dos lados do trem de pouso principal (mais perto do meio do avião), o que faz com que a aeronave se articule em torno da roda e dá o controle do piloto sobre a roda direcional (localizada à frente ou atrás).
Nos aviões maiores, tem uma alavanca à esquerda do manche chamada steering tiller, responsável por aplicar uma força maior para o movimento. Deve-se avançar essa alavanca para virar à direita e recuar para virar à esquerda. Alguns aviões maiores usam os dois (tanto tiller como pedais). Nesse caso, os pedais ficam responsáveis apenas para ajustes mais finos, como na corrida para decolagem (girar algo em torno de 10 graus). Usa-se o tiller para curvas mais fechadas durante o taxi.
Além disso, se o avião tem um motor de cada lado, o piloto pode ligar usando uma técnica chamada "differential throttling": pela adição de impulso para o motor no lado oposto da roda "parada", o avião vira ainda mais facilmente. O freio normalmente está presente no trem de pouso principal (o que fica embaixo da asa).
Fonte: MIT – School of Engineering
Responsáveis pela força de sustentação da aeronave, que a mantém voando. Veja mais no post Tópicos de Engenharia Aeronáutica – veja nele também sobre arrasto e estabilidade.
Componente aerodinâmico posicionado na extremidade livre da asa de uma aeronave, que tem por função diminuir o arrasto induzido. Vem de "wing" + "let", ou seja, "obstrução de asa" traduzida ao pé da letra, já que impede a formação de vórtices grandes e aumento consequente do arrasto. Existem outras partes e ranhuras no revestimento da fuselagem com o objetivo de tornar a superfície da aeronave mais aerodinâmica – se o fluxo de ar é mais suave, existe menos arrasto, melhorando o desempenho da aeronave e economizando combustível.
A palavra vem do inglês e uma palavra que define uma superfície plana e fina presa a somente um dos lados – inclusive o ato de uma bandeira balançar no vento é dado pela frase "the flap of the flag in the wind". Os flaps são dispositivos hiper-sustentadores, ou seja, tem a função de aumentar a sustentação da aeronave durante uma decolagem ou mantê-la durante aterrissagem, pois redireciona o fluxo de ar para baixo, gerando uma reação para cima, e também promove uma aceleração do fluxo do ar na parte superior, reforçando o efeito Bernoulli. Além disso, serve como freio aerodinâmico, pois aumenta a resistência ao avanço. O flap do tipo fowler aumenta a área e a curvatura da asa, mas também é mais caro e sujeito a falhas, precisando de mais manutenção. Permite redução da velocidade de aproximação sem a ocorrência de estol (velocidade de estol é a menor velocidade com a qual é possível se manter em voo reto e nivelado da aeronave), diminuindo tamanho de pista necessário para pouso.
Fendas (como o próprio nome em inglês revela) localizadas na parte frontal da asa (bordo de ataque), com o objetivo de aumentar a área e/ou a curvatura da asa e, assim, a sustentação (também é um dispositivo hiper-sustentador).
Placas localizadas sobre as asas (região conhecida como extradorso), com o objetivo de de eliminar a sustentação e aumentar o arrasto parasita em torno de 10% , permitindo pouso em distâncias menores. Também tira a sustentação da asa, melhorando a eficiência dos freios. Seu nome vem do inglês "spoil" que significa estragar – da mesma forma que o "spoiler" estraga a experiência do filme ao contar trechos reveladores, o "spoiler" da aeronave quebra o fluxo contínuo de ar e aumenta o arrasto da aeronave.
A palavra vem do francês e significa "pequena asa", constituindo-se de uma parte móvel no bordo de fuga da asa. Fica próximo à ponta da asa, pois quanto mais longe estiver do centro do movimento, menor o esforço para realizar esse movimento – da mesma forma que a maçaneta da porta fica longe da dobradiça. É responsável pelo movimento da aeronave ao redor do eixo longitudinal: quando um aileron sobe, diminui-se a sustentação localmente e a asa desce; ao mesmo tempo, o outro aileron deve descer, causando um aumento de sustentação local e subida da asa (e vice-versa). Esse movimento é conhecido como bancagem (do nome do movimento em inglês, "bank"), inclinação lateral (quando visto de frente o avião está inclinando lateralmente), ou rolamento – clique no link para ver uma animação do movimento. Dessa forma, consegue realizar curvas para direita e para esquerda. O controle dessas superfícies se dá movimentando-se lateralmente o manche.
Esquema contendo as principais partes de um avião e suas funções (adaptado de NASA).
Na verdade, existem duas caixas-pretas, ambas instaladas na cauda do avião:
CVR (Cockpit Voice Recorder), gravador de voz da cabine de comando, que registra as conversas dos pilotos, controle aéreo e outros sons, como alertas, das duas últimas horas do voo;
FDR (Flight Data Recorder), gravador de dados do voo, como velocidade, altitude, potência do motor, níveis de combustível, temperatura e controle de voo durante as últimas 25 horas de voo.
Inventada por David Warren em 1953, somente nos anos 1960 que começou a ser adotada de modo gradativo nos aviões comerciais de vários países. É formada por uma fina camada de alumínio, uma polegada de isolamento de calor e coberta por aço inoxidável ou titânio. Resiste a temperaturas que chegam a 1.100°C por até uma hora, e na água resiste a uma profundidade de 6.000 metros – caso seus sensores indiquem que caiu na água, emite um pulso por segundo, detectável por sonares até duas milhas náuticas de distância por até 30 dias. Apesar do nome, é de cor alaranjada florescente para facilitar sua localização em casos de acidente.
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