Calculos de Proporções Aeromodelismo

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  • Avies

    O avio tem vrias partes que, em conjunto, fornecem sustentao e controle. A forma

    como o avio vai voar depende do equilbrio destas partes e da forma como elas iro

    interagir com o ar.

    Asa

    A funo da asa dar sustentao ao avio e mant-lo no ar. Para isto ela se vale de sua

    curvatura, que fora o ar a fazer uma curva para acompanh-la e assim gera sustentao.

    O formato desta curva chamado perfil da asa, que geralmente recebe o nome ou

    iniciais do autor e um nmero ou letra indicando a srie do perfil. Criar ou escolher

    perfis objeto de estudos de especialistas em aerodinmica, mas para nosso uso

    escolher um com caractersticas que sejam compatveis com o aeromodelo o

    suficiente.

    Se voc nunca fez um aeromodelo e quer montar seu primeiro para servir como

    treinador, um perfil Clark-Y bastante adequado. Ele fcil de fazer, e por no ter um

    planeio dos melhores facilita o pouso, que pode ser feito em uma distncia menor.

    Com o tempo voc desejar fazer modelos melhores, mais velozes, com mais planeio,

    para isto alguns perfis recomendados para as aplicaes mais comuns:

    Treinador: Clark-Y, DavisM;

    Planador: MH42, MH32, S3021, S4083, AG35;

    Pylon racer: MH32;

    Asa voadora: MH45 (mais lenta), MH64 (mais rpida);

    Acrobtico: NACA0009.

  • Hlice ou turbina

    A propulso do avio serve para mant-lo em uma velocidade em que a asa possa dar

    sustentao. Isto significa que mesmo com o motor desligado o avio continuar

    voando, mas no conseguir manter a mesma velocidade e altura.

    Em modelos asa alta com motor na frente (Piper J3, Cessna 172, etc.), recomendado

    que o eixo do motor aponte ligeiramente para baixo, cerca de 3 graus. Esta inclinao se

    chama "downthrust" e tem duas utilizades:

    Ao voar em velocidade muito baixa, deixa o ngulo da hlice alinhado com a

    direo do movimento, evitando que a hlice crie tendncia a girar o modelo;

    Ao acelerar, evita que o nariz do avio suba muito repentinamente, o que

    poderia causar um stall caso o piloto no corriga com o profundor.

    As principais caractersticas da propulso que interessam para saber como o modelo se

    comporta em vo so o empuxo esttico (medido em gramas) e a velocidade de passo,

    ou pitch-speed, medida em m/s ou km/h.

    Para modelos a hlice, geralmente para um bom vo em treinador recomenda-se

    empuxo esttico de 60% a 100% do peso do modelo.

    No adianta colocar um motor ou reduo que consiga este empuxo com uma hlice

    muito grande, porque neste caso a velocidade pode ser muito baixa, fazendo com que

    abaixo de uma velocidade segura a hlice j no consiga mais acelerar o avio. Imagine

    entrar em uma via expressa com um carro s com a primeira marcha, por mais que se

    acelere o motor nunca dar conta de faz-lo chegar a uma velocidade segura.

    Estabilizador horizontal e vertical

    Uma flecha se mantm em vo reto devido s aletas em sua cauda. O avio funciona da

    mesma forma. Por isto, as superfcies de cauda so projetadas para ficar perpendiculares

    direo do vo.

    Estabilizador horizontal a parte horizontal da cauda. Sua funo manter o avio em

    vo nivelado, sem subir ou descer. Uma asa sozinha tende a ficar girando enquanto se

    movimenta, e o estabilizador anula este efeito.

    Para um avio de treinamento ou escala geralmente a rea do estabilizador horizontal

    de 20% a 25% da rea da asa. Para modelos acrobticos ou fun-fly esta rea maior,

    para permitir maior agilidade nos comandos.

    O estabilizador vertical a parte vertical da cauda. Como as foras a equilibrar so

    menores, geralmente sua rea de cerca de 33% a 50% do estabilizador vertical.

    Profundor

    O profundor a parte mvel do estabilizador horizontal. Quando se puxa o stick direito

    do controle (movimento de cabrar), o profundor sobe, fazendo o ar subir quando passa

  • por ele, e fazendo a cauda descer. Quando se empurra o stick (movimento de picar)

    ocorre o oposto, levantando a cauda.

    Leme

    O leme a parte mvel do estabilizador vertical, funciona como o leme de um barco. As

    curvas podem ser feitas s com o leme, com leme e ailerons ou somente com ailerons.

    O uso de apenas um destes comandos torna a curva meio arrastada, e se fosse um avio

    de passageiros causaria desconforto, mas para aeromodelos o suficiente.

    Ailerons

    Ailerons so superfcies de controle que ficam no bordo de fuga da asa, geralmente nas

    extremidades. Quando um aileron sobe, o outro desce, e seu movimento faz o avio

    girar para a esquerda ou para a direita. Se a asa tiver diedro ou poliedro no

    obrigatrio ter ailerons, pois ela tender a se manter na horizontal em vo reto ou

    inclinar para dentro da curva quando se usa o leme.

    Os ailerons no so uma extenso da asa, mas um corte com dobradia, de forma a

    manter o perfil.

    Aeromodelos de asa reta ou acrobticos obrigatoriamente usam ailerons.

    Centro de gravidade

    O centro de gravidade (CG) o ponto de equilbrio do avio. A fora da gravidade

    exercido de forma uniforme, mas o centro desta fora fica no CG. Para manter um vo

    estvel e controlvel cada avio tem uma faixa de posies possveis para o CG.

    Modelos de treinamento, geralmente tm esta medida localizada no primeiro tero da

    asa (entre 25% e 35%). Como a sustentao exercida atrs desta posio, desta forma

    se o avio perder velocidade, tender a descer. Se ganhar velocidade, tender a subir.

    Depois de ajustado geralmente um na velocidade de cruzeiro vai voar estvel sem subir

    ou descer, isto permite ao iniciante um vo mais tranquilo e sem sustos.

    ngulo de incidncia da asa

    Em avies escala ou treinadores a asa geralmente no fica paralela ao solo. Para gerar

    sustentao, ela precisa ter o bordo de ataque ligeiramente acima do bordo de fuga.

  • O ngulo de incidncia tem muito a ver com a finalidade do modelo, perfil de asa, carga

    alar e velocidade de cruzeiro, mas para a maioria dos modelos um ngulo em torno de 2

    a 3 graus o suficiente.

    Para um perfil Clark-Y (treinador), uma forma simples de dar uma incidncia adequada

    alinhar o intradorso (parte de baixo) da asa com o profundor.

    Avies acrobticos geralmente tm ngulo de incidncia zero, portanto voam sempre

    com o nariz ligeiramente para cima. Isto permite um vo de dorso mais fcil.

    Propores gerais

    Para que um avio seja estvel e voe bem normalmente ele segue um conjunto de

    propores aproximadas. Nem sempre obrigatrio segu-las risca para que o projeto

    seja bem-sucedido, mas serve como um guia geral.

  • Comprimento: o comprimento de um avio normalmente fica entre 70% e 100% da

    envergadura. Menos do que isto e as asas parecero exageradamente grandes, mais do

    que isto geralmente a fuselagem fica pesada demais.

    Corda da asa: possvel fazer modelos minsculos, mas no errar muito na construo

    do primeiro treinador e no criar algo muito arisco, um bom ponto de partida que a

    corda no seja menor do que 15cm.

    Distncia entre asa e cauda: Para ser estvel e suave nos comandos sempre bom que a

    distncia entre o bordo de fuga da asa e o bordo de ataque do estabilizador seja de no

    mnimo 1,5 vezes a corda da asa. Isto ajuda a cauda a exercer sua funo de manter a

    trajetria reta.

    Alongamento (proporo entre envergadura e corda): Embora avies grandes tenham

    muitas vezes envergadura de 10 vezes a corda (comerciais e leves) ou at 30 vezes a

    corda (planadores de alto desempenho), para aeromodelos difcil estruturar uma asa

    to longa e estreita. Como regra geral, para treinadores um alongamento em torno de 5 a

    7 vai bem (isto , envergadura de aproximadamente 5 vezes a 7 vezes a corda). Para

    planaadores, pode ser um pouco maior, diminuindo-se a corda prximo s pontas para

    diminuir o arrasto.

    Ao lado est um exemplo de um avio que por tanto em escala cheia quanto como

    aeromodelo costuma ser um bom treinador, o Cessna 172.

    Supondo uma envergadura no modelo de 1,2m, o comprimento fica em 90cm (75% da

    envergadura), a corda na raiz de 18cm, na ponta de 13cm.

    A rea do estabilizador fica em 391cm, o que d 22% da rea da asa que de 1782cm,

    uma boa proporo.

    Adicionalmente, a distncia entre o bordo de fuga da asa e o bordo de ataque do

    estabilizador de generosos 31cm, o que d 1,7 vezes a corda na raiz da asa, um timo

    valor.

    Para clculo de carga alar usamos geralmente decmetros quadrados, o que no caso da

    asa d 17,82dm. Supondo que o peso final fique em 440g (o que no difcil de se

    obter em um modelo deste tamanho), a carga alar ficaria em 24,7g/dm, o que no chega

    a ser um slowfly, mas uma tima carga alar para um treinador deste tamanho.