ASA - Wing
Uma asa é um tipo de barbatana que produz sustentação enquanto se move pelo ar ou algum outro fluido . Consequentemente, as asas têm seções transversais aerodinâmicas que estão sujeitas a forças aerodinâmicas e atuam como aerofólios . A eficiência aerodinâmica de uma asa é expressa como sua razão de sustentação-arrasto . A força de sustentação que uma asa gera a uma determinada velocidade e ângulo de ataque pode ser de uma a duas ordens de magnitude maior do que o arrasto total da asa. Uma alta razão de sustentação / arrasto requer um empuxo significativamente menor para impulsionar as asas através do ar com sustentação suficiente.
As estruturas de elevação usadas na água incluem várias folhas , como hidrofólios . A hidrodinâmica é a ciência governante, e não a aerodinâmica. As aplicações de folhas subaquáticas ocorrem em hidroaviões , veleiros e submarinos .
Etimologia e uso
Por muitos séculos, a palavra "asa", do antigo nórdico vængr , referia-se principalmente aos membros mais avançados das aves (além do corredor arquitetônico). Mas, nos últimos séculos, o significado da palavra foi estendido para incluir apêndices de insetos , morcegos , pterossauros , bumerangues , alguns barcos a vela e aeronaves ou o aerofólio invertido em um carro de corrida que gera uma força descendente para aumentar a tração.
Aerodinâmica
O projeto e a análise de asas de aeronaves é uma das principais aplicações da ciência da aerodinâmica , que é um ramo da mecânica dos fluidos . Em princípio, as propriedades do fluxo de ar em torno de qualquer objeto em movimento podem ser encontradas resolvendo as equações de Navier-Stokes de dinâmica de fluidos . No entanto, exceto para geometrias simples, essas equações são notoriamente difíceis de resolver e equações mais simples são usadas.
Para que uma asa produza sustentação , ela deve ser orientada em um ângulo de ataque adequado . Quando isso ocorre, a asa desvia o fluxo de ar para baixo ao passar pela asa. Uma vez que a asa exerce uma força no ar para mudar sua direção, o ar também deve exercer uma força igual e oposta na asa, resultando em diferentes pressões de ar sobre a superfície da asa.
Forma transversal
Um aerofólio ( inglês americano ) ou aerofólio ( inglês britânico ) é a forma de uma asa, lâmina (de uma hélice , rotor ou turbina ) ou vela (como visto em seção transversal ). Asas com uma seção transversal assimétrica são a norma no vôo subsônico . Asas com uma seção transversal simétrica também podem gerar sustentação usando um ângulo de ataque positivo para desviar o ar para baixo. Os aerofólios simétricos têm velocidades de estol mais altas do que os aerofólios curvos da mesma área de asa, mas são usados em aeronaves acrobáticas , pois fornecem desempenho prático quer a aeronave esteja na vertical ou invertida. Outro exemplo vem dos veleiros, em que a vela é uma membrana fina sem diferença no comprimento do caminho entre um lado e o outro.
Para velocidades de vôo próximas à velocidade do som ( vôo transônico ), aerofólios com formas assimétricas complexas são usados para minimizar o aumento drástico no arrasto associado ao fluxo de ar próximo à velocidade do som. Esses aerofólios, chamados de aerofólios supercríticos , são planos na parte superior e curvos na parte inferior.
Características de design
As asas da aeronave podem apresentar alguns dos seguintes:
- Uma seção transversal de borda de ataque arredondada
- Uma seção transversal de borda de fuga afiada
- Dispositivos de ponta, como slats , slots ou extensões
- Dispositivos de borda posterior, como flaps ou flaperons (combinação de flaps e ailerons)
- Winglets para evitar que os vórtices nas pontas das asas aumentem o arrasto e diminuam a sustentação
- O diédrico , ou um ângulo de asa positivo com a horizontal, aumenta a estabilidade da espiral em torno do eixo do rolo, enquanto o anédrico , ou um ângulo de asa negativo com a horizontal, diminui a estabilidade da espiral.
As asas da aeronave podem ter vários dispositivos, como flaps ou slats que o piloto usa para modificar a forma e a área de superfície da asa para alterar suas características operacionais em vôo.
- Ailerons (geralmente perto das pontas das asas) para rolar a aeronave no sentido horário ou anti-horário em torno de seu eixo longo
- Spoilers na superfície superior para interromper a sustentação e fornecer tração adicional a uma aeronave que acabou de pousar, mas ainda está em movimento.
- Os geradores de vórtice reduzem a separação do fluxo em baixas velocidades e ângulos de ataque altos, especialmente sobre as superfícies de controle.
- Cercas de asa para manter o fluxo preso à asa, impedindo a separação da camada limite de espalhar a direção do rolo.
- As asas dobráveis permitem mais armazenamento de aeronaves no espaço confinado do convés do hangar de um porta-aviões
- Asa de varredura variável ou "asas oscilantes" que permitem asas estendidas durante o vôo em baixa velocidade (ou seja, decolagem e pouso) e asas inclinadas para trás para vôo de alta velocidade (incluindo vôo supersônico ), como no F-111 Aardvark , o F-14 Tomcat , o Panavia Tornado , o MiG-23 , o MiG-27 , o Tu-160 e os aviões de guerra B-1B Lancer
- Strakes para melhorar as características de voo
- Chine , que pode se fundir com a asa
- Flap de inclinação de ponta , um dispositivo de levantamento alto
- Carenagens , estruturas cuja função principal é produzir um contorno suave e reduzir o arrasto. Por exemplo, carenagens de esteira
As asas podem ter outras superfícies menores independentes .
Aplicações e variantes
Além de aeronaves de asa fixa , as aplicações para formatos de asas incluem:
- Asa delta , que usam asas que variam desde totalmente flexíveis ( parapentes , paraquedas planadores ), flexíveis (asas de vela emolduradas), até rígidas
- Papagaios , que usam uma variedade de superfícies de levantamento
- Aeromodelos voadores
- Helicópteros , que usam uma asa giratória com um ângulo de inclinação variável para fornecer forças direcionais
- Hélices , cujas pás geram sustentação para a propulsão.
- O ônibus espacial da NASA , que usa suas asas apenas para planar durante sua descida para uma pista. Esses tipos de aeronaves são chamados de aviões espaciais .
- Alguns carros de corrida , especialmente carros de Fórmula Um , que usam asas invertidas (ou aerofólios ) para fornecer maior tração em altas velocidades.
- Veleiros , que usam velas de tecido flexíveis como asas verticais com amplitude e direção variáveis para se mover através da água.
- Hydrofoils , que usam estruturas rígidas em forma de asa para levantar uma embarcação da água para reduzir o arrasto e aumentar a velocidade.
Na natureza
Na natureza, as asas evoluíram em insetos , pterossauros , dinossauros ( pássaros ) e mamíferos ( morcegos ) como meio de locomoção . Várias espécies de pinguins e outras aves aquáticas que voam ou não , como auks , corvos-marinhos , guillemots , cagarras , patos eider e patos-escoteiros e petréis mergulhadores são ávidos nadadores e usam suas asas para se propelir na água.
- As asas se formam na natureza
Sementes de árvores aladas que causam auto-rotação na descida
Uma gaivota sorridente , exibindo o contorno da " asa de gaivota "
Estruturas de tração
Em 1948, Francis Rogallo inventou uma asa de tração semelhante a uma pipa, sustentada por escoras rígidas ou infladas, que inaugurou novas possibilidades para aeronaves. Quase no tempo, Domina Jalbert inventou asas grossas de aerofólio não-sparred e flexíveis. Esses dois novos ramos de asas têm sido extensivamente estudados e aplicados em novos ramos de aeronaves, alterando especialmente o cenário da aviação recreativa pessoal.
Veja também
Mundo natural:
- Vôo de morcego
- Vôo de pássaro
- Pena de voo
- Animais voadores e planadores
- Vôo de inseto
- Lista de pássaros voando
- Samara (sementes aladas de árvores)
Aviação:
- Aeronave
- Solidez da lâmina
- Avião FanWing e Flettner (tipos de asas experimentais)
- Dinâmica de voo (aeronave de asa fixa)
- Tipos de pipa
- Ornitóptero - Aeronave de asas oscilantes (protótipos de pesquisa, brinquedos e modelos simples)
- Otto Lilienthal
- Configuração de asa
- Raiz de asa
- Wingsuit voando
Navegação:
Referências
links externos
- Como funcionam as asas - Holger Babinsky Physics Education 2003
- Como os aviões voam: uma descrição física da sustentação
- Desmistificando a Ciência do Voo - segmento de áudio na NPR's Talk of the Nation Science sexta-feira
- Explicações e simulações da NASA
- Voo da ala StyroHawk
- Veja como ele voa