PERFIS
AEROFÓLIOS PARA AERONAVES LEVES
Por Eduardo Hilton
As aeronaves de asa alta com montantes, são comuns há muito tempo, como por exemplo os CAP-4, PA-18, Piper Cub, Aeroncas, etc. Estas aeronaves são dotadas de uma área de asa bastante generosa, normalmente têm uma motorização bastante modesta, e se utilizam de perfis de fluxo turbulento de alta sustentação., ou seja, os Clark Y, Clark YH, USA 35B, NACA 4412, e NACA 4415.
A aviação experimental se utiliza destes mesmo tipos de aerofólios, principalmente em aeronaves lentas e parecidas com as acima mencionadas. O motivo desta escolha, é o fato de terem as aeronaves acima mencionadas, características positivas de vôo, servindo pois de base para a escolha dos perfis.
Com o desenvolvimento de asas em composite e alumínio, foi possível passar a utilização de perfis de fluxo laminar, que tem como característica básica uma redução de Drag (Resistência), mantendo praticamente o mesmo CL ( Sustentação ), e normalmente um CM (Momento) também menor. Entretanto usar um perfil de fluxo laminar em uma asa entelada, não dá certo, pois para se utilizar este tipo de perfil, é preciso que a superfície da asa seja perfeita, o que não é possível com asas enteladas.
Portanto, aeronaves com asas enteladas não tem muita escolha, devendo cair em um dos Perfis acima. No entanto, hoje é possível desenvolver novos aerofólios assistidos por computador, de forma a se conseguir melhorar o desempenho dos antigos aerofólios. O aerofólio Clark Y tem uma espessura máxima de 11.6 % da MAC ( Corda Média Aerodinâmica ), o USA 35B tem uma espessura de 11.7% da MAC, o NACA 4412 tem uma espessura de 12% da MAC, e o NACA 4415 tem uma espessura de 15% da MAC. A menor espessura se traduz normalmente em um menor Drag (Arrasto), porém uma maior espessura torna possível uma estrutura da asa mais leve para uma mesma resistência estrutural. Com base nestes dados pode-se fazer a escolha do perfil, se não houver outras limitações no projeto.
Harry Riblett, nos EUA, tem desenvolvido aerofólios superiores a estes, como é o caso do GA30U-613.5, que tem substituído com vantagens os acima citados. Este perfil se caracteriza por ter um menor arrasto quando comparado com os outros, bem como, menores momentos e maiores valores de sustentação, e ainda estola mais tarde, ou seja, é superior em todos os aspectos aos aerofólios antigos acima citados. Como este aerofólio tem uma espessura de 13.5% da MAC, existe também uma vantagem estrutural. Foi analisado e comparado com os demais para o Reynolds de 2 e 6 milhões. Segue abaixo a tabela com os valores de suas coordenadas.
Este perfil pode portanto ser utilizado em muitas aeronaves que tenham características semelhantes às anteriormente citadas, com ganho em desempenho, e qualidade de vôo a baixa velocidade.
|
Estação |
Superior |
Inferior |
|
|
|
|
|
0.00 |
0.000 |
0.000 |
|
0.25 |
1.093 |
-0.869 |
|
0.50 |
1.581 |
-1.167 |
|
0.75 |
1.961 |
-1.379 |
|
1.25 |
2.571 |
-1.689 |
|
2.50 |
3.718 |
-2.164 |
|
5.00 |
5.322 |
-2.676 |
|
7.50 |
6.507 |
-2.943 |
|
10.0 |
7.446 |
-3.090 |
|
15.0 |
8.857 |
-3.169 |
|
20.0 |
9.827 |
-3.083 |
|
25.0 |
10.470 |
-2.898 |
|
30.0 |
10.856 |
-2.648 |
|
35.0 |
11.025 |
-2.367 |
|
40.0 |
10.997 |
-2.080 |
|
45.0 |
10.794 |
-1.806 |
|
50.0 |
10.400 |
-1.580 |
|
55.0 |
9.795 |
-1.437 |
|
60.0 |
9.023 |
-1.337 |
|
65.0 |
8.106 |
-1.236 |
|
70.0 |
7.059 |
-1.113 |
|
75.0 |
5.913 |
-0.957 |
|
80.0 |
4.707 |
-0.789 |
|
85.0 |
3.530 |
-0.592 |
|
90.0 |
2.353 |
-0.395 |
|
95.0 |
1.176 |
-0.198 |
|
100.0 |
0.000 |
0.000 |
Abaixo temos os desenhos dos perfis acima citados.
Veja também a tabela de características do perfil GA30U-613.5 .
Para melhor entendimento do gráfico acima, temos:
CL - Coeficiente de sustentação, que é de uma forma simplificada, a capacidade que tem um determinado perfil, de gerar sustentação. Neste ponto, quanto maior, melhor. Para o CL é importante também a forma com que a curva de sustentação termina, ou seja, o ideal é que o início da perda de CL se dê de forma bastante suave, e não bruscamente. Um valor médio fica por volta de 1.4, sendo que 1.8 para perfil sem flap, pode ser considerado muito bom.
CD - Coeficiente de arrasto. Por ele podemos determinar quanto de potência vai ser consumida da aeronave para o vôo. O CD, quanto menor, melhor. Valores mínimos por volta de 0.08, é bastante altos para os dias atuais, no entanto valores iguais a 0.03, é muito difícil de ser conseguido. Um perfil bom em termos de Cd tem seu valor mínimo por volta de 0.04 a 0.045.
( Para perfis laminares, o que não é o caso do perfil acima )
CM - Coeficiente de momento. Define a capacidade que tem um determinado perfil de gerar momento normalmente picador, ou seja, para baixo. Aqui também, quanto menor, melhor. Quanto maior for o CM, maior será o momento picador, e neste caso maior deverá ser a força que a empenagem horizontal deverá fazer para equilibrar a aeronave, resultando daí uma carga adicional para o vôo, inclusive com perda de velocidade, e aumento do consumo de combustível. Valores acima de CM = -0.1 podem ser considerados alto. Em média valores por volta de -0.05 são razoáveis, e menor que isso seria de bom tamanho.
Os valores que se encontram sobre as curvas do gráfico, representam os diferente ângulos de ataque do perfil.
E o Re, é o número de Reynolds, a grosso modo, a velocidade do vento sobre o perfil.
Re = 19500 x Velocidade x Corda do perfil
Velocidade em Km/h
Corda em metros
Re = 2 x 106 normalmente se refere a velocidade de pouso.
Re = 6 x 106 normalmente se refere a velocidade de cruzeiro.