Que é empuxo e como calcular o melhor motor.
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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 11:00 am    Assunto: Que é empuxo e como calcular o melhor motor. Responder com Citação

Bom, por muito tempo estudei e desenvolvi foguetes amadores, e fui obrigado a estudar algumas coisa com referencia a empuxo.
Vamos lá entao:

EMPUXO= Empuxo é a força com que um aviao é "empurrado", ou seja, é a força resultante , que tem sentido oposto a linha do ar ejetado pela hélice.
Para se determinar o empuxo de um modelo, usa-se o medidor de empuxo que pode ser de fabricaçao caseira e me parece que tem um modelo no evoo.
Sabendo-se o empuxo de um modelo, podemos determinar o quanto ele pode "pesar" para um possível voo.

Para que possamos entender melhor sobre o empuxo, devemos lembrar o ramo da física chamada de Mecanica que basicamente se resumem nas tres leis de movimento de Newton.

Embora todos devem saber, mas nao faz mal lembrar:

1- "Todo corpo permanecerá no seu estado de repouso, ou num movimento retilínio uniforme até que uma força externa atue sobre ele".

2- " A aceleraçao de qualquer corpo é proporcional a força resultante que sobre ele atue e terá a mesma direçao dessa força".

3- "Para toda força q atue sobre um corpo, haverá sempre uma força de reaçao igual e de sentido oposto a essa".

Essas leis escritas por Isac Newton definem todo o movimento de um corpo.





A carga útil de um aeroplano, é a carga que ele pode levar além da sua própria massa, ou seja, nao basta pesar um modelo sem a eletronica para se calcular qual motor seria ideal para ele...!!!

Massa-= peso do modelo
Carga útil= eletronica e demais

POR EXEMPLO

Um motor com 1 kgf de empuxo, consegue levantar do solo um modelo com 1kg de massa, incluindo a sua massa e a carga útil (eletronica)....

Nesse exemplo, hipotéticamente, esse modelo nao teria aceleraçao suficiente e consequentemente nao iria percorrer nenhuma distancia , pois a força de empuxo se anularia com a força resistiva (massa do aviao mais a massa da eletronica).

Vamos tentar usar uma simbologia para melhor explicar o fato:

força de empuxo= => fe
exemplo dessa força...1 kgf
força resistiva => fs
exemplo 1kg

lembrando o simbolo =>....igual ou maior...Embarassed

Vamus lá intaum...:

massa do aviao = 550 gr
carga útil, ou seja toda a eletronica...= 450 gr

total 1kg

VAMOS AOS CÁCULOS ENTAO Twisted Evil


Vejamos a força resistiva....(fr)

fr = fe - fs
Assim, fr = 1kgf - 1kg

FORÇA RESISTIVA = 0


Usando a segunda lei de Newtom, podemos observar o seguinte:

f= m x a
onde ........................f é a força,.......m é a massa.......a é a aceleraçao.


Temos entao que a aceleraçao vai ser a força dividida pela massa que é igual a zero.

Nesse caso o aviao nao sairá do lugar.

Que me corrija o Marco Antonio se estiver errado já que ele é o cara nesas coisas.


Para que o aeromodelista possa obter uma aceleraçao capaz de elevar seu modelo a uma altitude satisfatória, ele deve trabalhar com a força resistiva na seguinte relaçao:


...A FORÇA RESISTIVA NUNCA DEVE ULTRAPASSAR A 30% DA FORÇA DE EMPUXO...

Procedendo dessa maneira, consegue-se bons resultados no voo de um aeromodelo, e as vezes com motores que jamais imaginariamos ser capaz de levantar um modelo...!!!

Para terminar, vamos citar um exemplo simples que todos podem entender perfeitamente.

UM MOTOR COM 1,8 KGF

fr=força resultante
fe=força de empuxo
fs= força resistiva

Vamos colocar alguns valores imaginários:

fs= massa do modelo
massa da eletronica (carga útil)
total.................455gr

A FORÇA RESULTANTE SERIA ENTAO...............450 GR OU 0.455GR

Temos entao que

fr= fe-fs

fe= 1,8kgf
fs= 450 kg

Com um empuxo de 1,8 kgf, e seu modelo com peso total de 450 gramas incluindo a sua massa e carga útil, vai voar tranquilamente.
Lembre-se que esses valores sao aproximados já que despresamos a resistencia do ar.

Na prática, temos observado que um modelo com peso X, terá seu voo garantido se o empuxo do motor for igual a X.2, ou seja duas vezes maior que o peso dele.

Tai, espero ter ajudado em alguma coisa.
Valeu

[/b]

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Editado pela última vez por BigEspectro em Qui Jul 08, 2010 12:12 pm, num total de 2 vezes
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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 11:39 am    Assunto: Responder com Citação

Empuxo sem velocidade (pitch speed) não serve pra nada.
Você pode ter uma tonelada de empuxo em um avião de 100g e uma velocidade de 10kmh e ele não vai a lugar nenhum.

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 11:42 am    Assunto: Responder com Citação

Cara.. quem sustenta o avião é a asa e não a hélice.

Ta confundindo avião com helicoptero

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 11:45 am    Assunto: Responder com Citação

... e quem te disse que um aero precisa ter empuxo >= a massa total para voar???

Se voa com empuxo igual a 1/3 da massa se houver velocidade suficienta para que a força de sustentação seja tal que ela sim anule a massa do avião e faça ele permanecer no ar.

Planador....

Qual o empuxo dele???

Cada um viu!

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 11:46 am    Assunto: Responder com Citação

Caro Big:

Esse seu exemplo só vale para foguetes... você está se esquecendo que o peso do avião está na vertical e o empuxo do motor está na horizontal. Para empuxo igual ao peso o avião só não conseguirá se movimentar na vertical, horizontalmente ele consegue sim, basta vencer o atrito, que é menor que o peso, para avião parado; o que deve fazer o avião voar é a sustentação gerada pela asa, que depende da velocidade, somada à inclinação do motor.

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 12:17 pm    Assunto: Responder com Citação

Marco Antonio escreveu:
Empuxo sem velocidade (pitch speed) não serve pra nada.
Você pode ter uma tonelada de empuxo em um avião de 100g e uma velocidade de 10kmh e ele não vai a lugar nenhum.


Claro Marco, concordo com vc, mas para vc obter essa velocidade vc deverá ter um empuxo maior que a massa do modelo suficiente para alcançar essa velocidade adequada que vc se refere.
Só postei esse tópico pq tem pessoas que fazem um tremendo aviao, colocam um motor com helices inadequadas e depois ficam perguntando pq será que meu modelo nao voa ou se voa voa como se estivesse pendurado em alguma coisa ehhehe.
Mas valeu sua participaçao.

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 12:24 pm    Assunto: Responder com Citação

Ricardão escreveu:
Caro Big:

Esse seu exemplo só vale para foguetes... você está se esquecendo que o peso do avião está na vertical e o empuxo do motor está na horizontal. Para empuxo igual ao peso o avião só não conseguirá se movimentar na vertical, horizontalmente ele consegue sim, basta vencer o atrito, que é menor que o peso, para avião parado; o que deve fazer o avião voar é a sustentação gerada pela asa, que depende da velocidade, somada à inclinação do motor.


Claro mestre, despresei a sustentaçao do modelo, a resistencia do ar etc e tal, apenas citei cálculos que se forem observados, alguns problemas seriao resolvidos.
Qto a planadores, observando a sustentaçao, deslocamento deles na sustentaçao das asas, velocidade etc e tal, pergunto....por ser dessa maneira nao deve ter empuxo ou ser ignorado o empuxo inicial?
A intençao nao é discordar dos mestres e sim aprender com vcs.
Ricardao, respeito demais suas colocaçoes, valeu mesmo, e vc faz falta neste foro com essa bagagem enorme que possui.
O mais importante é que desses debates é que se pode tirar coisas boas.
Valeu

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 12:31 pm    Assunto: Responder com Citação

Marco Antonio escreveu:
... e quem te disse que um aero precisa ter empuxo >= a massa total para voar???

Se voa com empuxo igual a 1/3 da massa se houver velocidade suficienta para que a força de sustentação seja tal que ela sim anule a massa do avião e faça ele permanecer no ar.

Planador....

Qual o empuxo dele???

Cada um viu!


Nao disse que definitivamente um aero precisa de empuxo >= a massa total, disse que seria o ideal.

Quanto a 1/3 de empuxo nao me referi a força de sustentaçao anulando a massa o que acontece em todos os aeromodelos, mas me refiro a uma força capaz de levar o modelo a essa sustentaçao.

Sobre o planador, neste tópico que fala exclusivamente de empuxo, o expuxo seria a força do seu lançamento, agora, a sustentaçao é outra coisa.
Vc diz que nao tem empuxo essa modalidade?
Ora, coloca ele no morro, na grama e vamos ver se ele voa.....

1- "Todo corpo permanecerá no seu estado de repouso, ou num movimento retilínio uniforme até que uma força externa atue sobre ele".

Deve-se diferenciar o que escrevi, escrevi sobre empuxo e nao citei atrito ou sustentaçao, velocidade, resistencia do ar, movimentos horizontais ou verticais e aerodinamica do modelo, falei sobre empuxo baseados nas leis de Newton.
Mas valeu

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 1:27 pm    Assunto: Responder com Citação

Que fique claro que jamais disse que um modelo poderá voar com apenas 30% de empuxo de sua massa total, alias discordo plenamente sobre isso, a nao ser esses "planadoreszinhos" de isopor que voa té em fumaças de fogueiras.
Se for assim, tenho um grow aqui que pesa 4 kg, logo com 1200 de empuxo eu poderia voa-lo tranquilamente, alias, comprei um motor do Doca, um DT 700 que me dá 1200 de empuxo, vou colocar nele e boa.....!!!!!
É por isso que acontecem esses acidentes absurdos que temos visto.
A teoria é essa que apresentei acima, lembrando que despresei alguns fatores qdo se trata de aeromodelos, mas essa é a teoria baseada em Isac Newton.
Fui
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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 2:42 pm    Assunto: Responder com Citação

Tá, a teoria é de Newton mas ela não se aplica deste jeito.

Você está pensando em um vetor, como se tudo que importasse fosse o empuxo e a gravidade, e como se o avião se movesse no vácuo.

Mas não é assim que funciona.

Aviões se movem horizontalmente, através da interação de 4 forças básicas, empuxo, arrasto, sustentação e peso.

Não é obrigatório que o empuxo seja maior que o peso, mas é preciso que seja maior ou igual ao arrasto em velocidade de cruzeiro.

O empuxo estático como o nome diz, é estático, um motor que tenha 1Kg de empuxo na bancada a 80Km/h vai ter um empuxo bem menor. O arrasto do avião na bancada que é zero a 80Km/h vai ser muito maior.

Não dá para calcular facilmente a curva de empuxo por velocidade, mesmo porque ela depende de muitos fatores como densidade do ar, resistência interna da bateria, etc.

Não dá para calcular facilmente a curva de arrasto por velocidade, mesmo porque ela depende de muitos fatores aerodinâmicos e também da densidade do ar.

A única coisa que temos como calcular facilmente é o peso, que é constante. A sustentação é ralativamente fácil de deduzir baseado nas curvas polares e fórmulas apropriadas, mas mesmo assim como as asas não são infinitas não dá para ter certeza (dá para chegar perto com fórmulas de Cl, e bem perto com um programa como o XLFR5 que o Ricardão já demonstrou a aplicação).

Não é obrigatório ter empuxo de 1:1 ou maior para um modelo voar bem. Obviamente para voar 3D é preciso uns 2:1 para sustentar e acelerar na vertical, mas outros tipos de modelo têm necessidades diferentes.

Apesar de um motor elétrico pequeno de uns 200W chegar facilmente a 1Kg de empuxo obviamente não serve para levar um modelo glow de 2,5Kg, mas não porque esta proporção de empuxo não seja válida, mas porque a velocidade do fluxo de ar de um motor de 200W não é alta o suficiente, a potência não é suficiente, nada é suficiente. O empuxo é o mínimo dos fatores.

Poucos aviões reais têm empuxo/peso de mais de 1:1 , geralmente caças a jato.

Mas a maioria dos aviões voa baseado em uma proporção de peso/potência semelhante à que usamos em modelos básicos.

Uns 100W/Kg de potência de motor dão conta de fazer voar um planador ou treinador de pouco arrasto. Com uns 150W a 250W/Kg já se consegue um vôo esporte de bom desempenho, e para acrobacias mais fortes uns 300W/Kg pra mais vão bem.

Um Cessna 182 1:1 por exemplo tem peso máximo de decolagem de 1411Kg e motor de 172Kw (121W/Kg). Fazendo umas contas por cima de uma hélice de passo fixo para ele de 81 polegadas (não deve passar de 80 polegadas de passo), a 2400rpm, não passa de 500Kg de empuxo estático. E aí? Não voa???

Tá, escala é escala e avião real é avião real.

O que atrapalha os modelos pequenos é principalmente o chato do Reynolds, mas a física se comporta de forma semelhante, então se um avião real não precisa de empuxo de 1:1 para voar bem, um modelo precisará de uma relação peso/potência e empuxo/peso maior, por causa da desvantagem da escala, mas ainda poderá voar bem com menos de 1:1.

Meus primeiros modelos voavam com isto aproximadamente, com uns 250g de empuxo para 600g de peso (pouco mais de 1/3), e voavam bem.

Claro que atualmente com os brushless e LiPo fica muito mais fácil conseguir um modelo mais leve com muito mais potência, chegando a números ridículos, já fiz modelos que a hélice era maior que o trem de pouso e decolavam do chão, simplesmente porque não chegavam a correr a pista, o empuxo era tão grande que saiam do chão ao acelerar, e se segurar na vertical sobem a mais de 150m em segundos mal diminuindo a velocidade.

Mas não faz nem muito sentido voar treinador básico com 300W/Kg. Aí o Newton mostra que com 800g de empuxo em um treinador de 400g fazendo as contas descobre-se que decola em menos de 1s, e acelera a mais de 60Km/h em poucos segundos, uma velocidade que o piloto aprendiz ainda não tem.
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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 3:17 pm    Assunto: Responder com Citação

Cara.. menos adulação e mais qualidade técnica... inclusive nas perguntas.
É inadmissível que hoje em dia alguém não saiba porque um avião voa... uma criança até 9 anos, vá lá! Um índio em uma oca na Amazônia pode ser... um ser do século 19 talvez.

Menos... "mestre", "professor", o cara isso.. aquele outro.
É mais fácil falar "os poderosos" e discutir classes, recitar bobeiras escritas do que estudar o básico.

Menos bobagens e mais qualidade por favor.

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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 3:40 pm    Assunto: Responder com Citação

.. o que acho mais engraçado é que ou o stick de velocidade só tem duas posições ou meus aeros são feitos de liga mentirium pois eu consigo fazer voar um biplano de 33cm de envergadura com 44g um arrasto absurdo e com um motorzinho escovado que mal conseguia fazer ele correr e decolar do chão, precisava lançar da mão.. sempre!

E nossa!!!!!!! Depois que estava voando eu até conseguia colocar o stick no meio do curso.
Mas claro... deve ser imaginação!



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MensagemEnviada: Qui Jul 08, 2010 6:16 pm    Assunto: Responder com Citação

Marco Antonio escreveu:
Cara.. menos adulação e mais qualidade técnica... inclusive nas perguntas.
É inadmissível que hoje em dia alguém não saiba porque um avião voa... uma criança até 9 anos, vá lá! Um índio em uma oca na Amazônia pode ser... um ser do século 19 talvez.

Menos... "mestre", "professor", o cara isso.. aquele outro.
É mais fácil falar "os poderosos" e discutir classes, recitar bobeiras escritas do que estudar o básico.

Menos bobagens e mais qualidade por favor.


Qdo se contesta uma questao, manda o bom senso e a educaçao, que se explique pq se esta contestando algo, como fez o Alex, e nao com ironia como vc faz EM TODOS OS TÓPICOS que entra.
Se usasse sua sabedoria em pról daqueles menos avantajados, seria ótimo, mas vc, só sabe criticar e de forma grotesca sem fundamentos.
Sobre o poster, é um longo estudo que só traria sabedoria para aqueles que querem aprender, mas, sempre, em todas as ocasioes, aparece vc com sus ironias que nao levam a nada, só a discuçoes, que, dá exatamente no que vc planejou................fechamento e exclusao do tópico, se bem que vc é café com leite, nao se dao valores as suas ironias.
Repito e nao é nenhuma ofença, ....se vc usasse sua sabedoria para o bem, seria muito melhor, mas.....................
Pode postar a vontade, ninguem liga pra vc mesmo.

Valeu Alex pelas colocaçoes.

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