Aviões

O avião tem várias partes que, em conjunto, fornecem sustentação e controle. A forma como o avião vai voar depende do equilíbrio destas partes e da forma como elas irão interagir com o ar.

Asa

A função da asa é dar sustentação ao avião e mantê-lo no ar. Para isto ela se vale de sua curvatura, que força o ar a fazer uma curva para acompanhá-la e assim gera sustentação.

O formato desta curva é chamado perfil da asa, que geralmente recebe o nome ou iniciais do autor e um número ou letra indicando a série do perfil. Criar ou escolher perfis é objeto de estudos de especialistas em aerodinâmica, mas para nosso uso escolher um com características que sejam compatíveis com o aeromodelo é o suficiente.

Se você nunca fez um aeromodelo e quer montar seu primeiro para servir como treinador, um perfil Clark-Y é bastante adequado. Ele é fácil de fazer, e por não ter um planeio dos melhores facilita o pouso, que pode ser feito em uma distância menor.

Com o tempo você desejará fazer modelos melhores, mais velozes, com mais planeio, para isto alguns perfis recomendados para as aplicações mais comuns:

Hélice ou turbina

A propulsão do avião serve para mantê-lo em uma velocidade em que a asa possa dar sustentação. Isto significa que mesmo com o motor desligado o avião continuará voando, mas não conseguirá manter a mesma velocidade e altura.

Em modelos asa alta com motor na frente (Piper J3, Cessna 172, etc.), é recomendado que o eixo do motor aponte ligeiramente para baixo, cerca de 3 graus. Esta inclinação se chama "downthrust" e tem duas utilizades:

As principais características da propulsão que interessam para saber como o modelo se comporta em vôo são o empuxo estático (medido em gramas) e a velocidade de passo, ou pitch-speed, medida em m/s ou km/h.

Para modelos a hélice, geralmente para um bom vôo em treinador recomenda-se empuxo estático de 60% a 100% do peso do modelo.

Não adianta colocar um motor ou redução que consiga este empuxo com uma hélice muito grande, porque neste caso a velocidade pode ser muito baixa, fazendo com que abaixo de uma velocidade segura a hélice já não consiga mais acelerar o avião. Imagine entrar em uma via expressa com um carro só com a primeira marcha, por mais que se acelere o motor nunca dará conta de fazê-lo chegar a uma velocidade segura.

Estabilizador horizontal e vertical

Uma flecha se mantêm em vôo reto devido às aletas em sua cauda. O avião funciona da mesma forma. Por isto, as superfícies de cauda são projetadas para ficar perpendiculares à direção do vôo.

Estabilizador horizontal é a parte horizontal da cauda. Sua função é manter o avião em vôo nivelado, sem subir ou descer. Uma asa sozinha tende a ficar girando enquanto se movimenta, e o estabilizador anula este efeito.

Para um avião de treinamento ou escala geralmente a área do estabilizador horizontal é de 20% a 25% da área da asa. Para modelos acrobáticos ou fun-fly esta área é maior, para permitir maior agilidade nos comandos.

O estabilizador vertical é a parte vertical da cauda. Como as forças a equilibrar são menores, geralmente sua área é de cerca de 33% a 50% do estabilizador vertical.

Profundor

O profundor é a parte móvel 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 é a parte móvel do estabilizador vertical, funciona como o leme de um barco. As curvas podem ser feitas só 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 avião de passageiros causaria desconforto, mas para aeromodelos é o suficiente.

Ailerons

Ailerons são superfícies 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 avião girar para a esquerda ou para a direita. Se a asa tiver diedro ou poliedro não é obrigatório ter ailerons, pois ela tenderá a se manter na horizontal em vôo reto ou inclinar para dentro da curva quando se usa o leme.

Os ailerons não são uma extensão da asa, mas um corte com dobradiça, de forma a manter o perfil.

Aeromodelos de asa reta ou acrobáticos obrigatoriamente usam ailerons.

Centro de gravidade

O centro de gravidade (CG) é o ponto de equilíbrio do avião. A força da gravidade é exercido de forma uniforme, mas o centro desta força fica no CG. Para manter um vôo estável e controlável cada avião tem uma faixa de posições possíveis para o CG.

Modelos de treinamento, geralmente têm esta medida localizada no primeiro terço da asa (entre 25% e 35%). Como a sustentação é exercida atrás desta posição, desta forma se o avião perder velocidade, tenderá a descer. Se ganhar velocidade, tenderá a subir. Depois de ajustado geralmente um na velocidade de cruzeiro vai voar estável sem subir ou descer, isto permite ao iniciante um vôo mais tranquilo e sem sustos.

Ângulo de incidência da asa

Em aviões escala ou treinadores a asa geralmente não fica paralela ao solo. Para gerar sustentação, ela precisa ter o bordo de ataque ligeiramente acima do bordo de fuga.

O ângulo de incidência 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 ângulo em torno de 2 a 3 graus é o suficiente.

Para um perfil Clark-Y (treinador), uma forma simples de dar uma incidência adequada é alinhar o intradorso (parte de baixo) da asa com o profundor.

Aviões acrobáticos geralmente têm ângulo de incidência zero, portanto voam sempre com o nariz ligeiramente para cima. Isto permite um vôo de dorso mais fácil.

Proporções gerais

Para que um avião seja estável e voe bem normalmente ele segue um conjunto de proporções aproximadas. Nem sempre é obrigatório seguí-las à risca para que o projeto seja bem-sucedido, mas serve como um guia geral.

Comprimento: o comprimento de um avião normalmente fica entre 70% e 100% da envergadura. Menos do que isto e as asas parecerão exageradamente grandes, mais do que isto geralmente a fuselagem fica pesada demais.

Corda da asa: é possível fazer modelos minúsculos, mas não errar muito na construção do primeiro treinador e não criar algo muito arisco, um bom ponto de partida é que a corda não seja menor do que 15cm.

Distância entre asa e cauda: Para ser estável e suave nos comandos é sempre bom que a distância entre o bordo de fuga da asa e o bordo de ataque do estabilizador seja de no mínimo 1,5 vezes a corda da asa. Isto ajuda a cauda a exercer sua função de manter a trajetória reta.

Alongamento (proporção entre envergadura e corda): Embora aviões grandes tenham muitas vezes envergadura de 10 vezes a corda (comerciais e leves) ou até 30 vezes a corda (planadores de alto desempenho), para aeromodelos é difícil estruturar uma asa tão longa e estreita. Como regra geral, para treinadores um alongamento em torno de 5 a 7 vai bem (isto é, envergadura de aproximadamente 5 vezes a 7 vezes a corda). Para planaadores, pode ser um pouco maior, diminuindo-se a corda próximo às pontas para diminuir o arrasto.

Ao lado está um exemplo de um avião 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 é de 18cm, na ponta é de 13cm.

A área do estabilizador fica em 391cm², o que dá 22% da área da asa que é de 1782cm², uma boa proporção.

Adicionalmente, a distância entre o bordo de fuga da asa e o bordo de ataque do estabilizador é de generosos 31cm, o que dá 1,7 vezes a corda na raiz da asa, um ótimo valor.

Para cálculo de carga alar usamos geralmente decímetros quadrados, o que no caso da asa dá 17,82dm². Supondo que o peso final fique em 440g (o que não é difícil de se obter em um modelo deste tamanho), a carga alar ficaria em 24,7g/dm², o que não chega a ser um slowfly, mas é uma ótima carga alar para um treinador deste tamanho.