Estrutura e Tipos de Aeronaves-1

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estrutura e tipos de aeronaves

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  • 1Objetivos de aprendizagem

    Conhecer a evoluo histrica das aeronaves.

    Conceituar e classificar as aeronaves.

    Identificar as principais partes do avio.

    Compreender o funcionamento dos controles de voo.

    Sees de estudo

    Seo 1 Pequena histria da evoluo das aeronaves

    Seo 2 Conceituao e classificao

    Seo 3 A teoria de voo

    Seo 4 A estrutura do avio

    Seo 5 Os controles de voo

    UNIDADE 1

    Estrutura e tipos de aeronaves

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    Universidade do Sul de Santa Catarina

    Para incio de estudo

    Desde sempre o homem sonha com a mquina, um aparelho que realizasse o maior nmero de tarefas com a maior eficincia. Contudo, somente a partir do sculo XVIII, quando James Watt criou a mquina a vapor comearam-se a ver frutos. Esse foi o incio de um perodo conhecido como revoluo industrial, que introduziu, em massa, o conceito de mquina.

    Precisamos de mquinas para tudo, para conservar alimentos, para cozinhar, para nos divertir, para nos informar, para nos deslocar, para comunicarmos, mquinas que nos salvam a vida, outras que a prolongam, enfim, que tornam a vida mais fcil. Se elas existem por nossa culpa, ou seja, a mquina pode ser capaz de realizar processos que o homem no consegue, porm, no tem o poder de controlar as coisas, ou seja, ser sempre o homem a decidir se ela ter boa ou m utilidade, bom ou mau desempenho, se ser usada de forma segura ou perigosa.

    Para isso, necessrio desenvolver nosso conhecimento sobre cada mquina que necessitarmos utilizar. Quem j no viu algum ligar um aparelho 110v em uma tomada 220v? Erros simples assim, que inutilizam uma mquina e pem em risco quem a opera, podem ser evitados com um simples cuidado de conhecer a mquina antes de us-la. As aeronaves so mquinas maravilhosas e sero teis, eficientes, confortveis e seguras se ns soubermos controlar corretamente sua operao.

    Nesta unidade, voc conhecer o surgimento e o desenvolvimento desta mquina e sua estrutura bsica, os conceitos que fundamentam seu funcionamento e os seus controles de voo.

    Bons estudos!

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    Conhecimento Geral das Aeronaves (Asas Fixas)

    Unidade 1

    Seo 1 Pequena histria da evoluo das aeronaves

    A histria da aviao muito mais complexa e fascinante do que a geralmente encontrada nos livros didticos. Nesta seo, ser contada um pouco dessa histria, mostrando fatos interessantes e at pouco conhecidos. A evoluo tcnica e o desenvolvimento das aeronaves ser nossa linha de referncia neste estudo, isso para que possamos contextualizar e entender a construo e o funcionamento dos avies modernos.

    Ao contrrio do que geralmente ensinado, Alberto Santos Dumont no inventou o avio. Apesar da significativa contribuio do inventor brasileiro e do mrito de ter sido o primeiro a fazer um voo controlado e motorizado na Europa, o avio , na verdade, o resultado de um desenvolvimento que se estendeu por sculos e que comeou muito antes dele. Desde os tempos pr-histricos, os seres humanos tm invejado o voo dos pssaros e desejavam imit-los.

    A identidade do primeiro homem-pssaro, que se instalou com asas e pulou de um penhasco em um esforo para voar, perdida no tempo, mas cada tentativa infrutfera forneceu queles que desejavam voar perguntas que necessitavam de respostas. Filsofos, cientistas e inventores ofereceram solues, mas ningum conseguiu incorporar as asas ao corpo humano e voar como um pssaro.

    Mesmo assim, durante esse perodo, conseguimos respostas importantes. Aristteles concebeu a noo de que o ar tem peso e a lei de Arquimedes de corpos flutuantes formou um princpio bsico dos veculos mais leves que o ar. Homens como Galileu, Roger Bacon e Pascal provaram que o ar um gs, compressvel, e sua densidade diminui com a altitude.

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    Universidade do Sul de Santa Catarina

    Figura 1.1 Estudo da estrutura da asa 1490

    Fonte: Sedivy, Highlands Ranch High School, 2011.

    Durante o Sculo XV, Leonardo da Vinci elaborou esboos de propostas de mquinas voadoras, fruto, sobretudo, da observao do voo das aves. Foram os primeiros estudos relativamente tcnicos sobre as possibilidades do voo por seres humanos. Da Vinci corretamente concluiu que era o movimento da asa em relao ao ar que produzia a reao resultante necessria para voar. No entanto, suas especulaes foram falhas porque ele se ateve ideia das asas mveis como a dos pssaros, para impulsionar o homem ao voo.

    Figura 1.2 Asas de Da Vinci

    Fonte: Now Public, 2011.

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    Conhecimento Geral das Aeronaves (Asas Fixas)

    Unidade 1

    Porque o conceito de asa mvel de Da Vinci foi um erro?

    Em 1655, o matemtico, fsico e inventor, Robert Hooke, concluiu que o corpo humano no possui a fora necessria para usar asas artificiais. Ele acreditava que o voo humano exigiria algum tipo de propulso artificial. No seria ento com a fora fsica dos homens usando as asas mveis para impulso que conseguiramos alar voo (HOOKE, 1655).

    Os Bales

    A busca pelo voo levou alguns profissionais em outra direo. Em 1670, o padre Jesuta Francesco de Lana publicou o primeiro estudo sobre a construo de um barco areo, que se elevaria no ar por meio de esferas metlicas com vcuo no seu interior. Em 1709, Bartolomeu de Gusmo, tambm Jesuta, apresentou ideia semelhante ao rei de Portugal, s que utilizando o princpio do ar quente. Existem inmeros outros relatos de supostas experincias com bales, mas o crdito pela efetiva criao deles pertence aos irmos Montgolfier.

    No incio de novembro de 1782, Joseph Michel e Jacques Etienne Montgolfier, fabricaram um balo esfrico, de seda, com cerca de 1 metro de dimetro, o qual subiu a cerca de 30 metros de altura, antes de esfriar e cair. Esse evento considerado como o nascimento do balo de ar quente. Em 1783, o primeiro balo de ar quente tripulado voou por 23 minutos. A partir desse evento e durante certo tempo, o balo serviu apenas como curiosidade e diverso, principalmente porque, aps decolar, o aparelho ficava merc dos ventos e raramente ia para onde o seu dono desejava. A questo j no era mais subir, mas controlar a direo e a velocidade do voo (BELLIS, 2012).

    O problema da dirigibilidade s veio a ser solucionado cem anos depois, quando em 1898 o brasileiro Alberto Santos-Dumont construiu o primeiro balo semirrgido, em forma de charuto e com motor gasolina. Esse tipo de balo, posteriormente conhecido como dirigvel, tinha forma mais aerodinmica que

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    Universidade do Sul de Santa Catarina

    seus antepassados redondos e era inflado com Hidrognio, um gs bem mais leve que o ar, mas perigosamente voltil.

    Em 19 de Outubro de 1901, com seu dirigvel n 6, Santos-Dumont conquistou o Prmio Deutsch, oferecido quele que provasse a dirigibilidade dos bales, decolando de um ponto previamente escolhido (Saint-Cloud) na cidade de Paris, contornando a Torre Eiffel e retornando ao ponto de partida (AROCLUB DE FRANCE, 1904).

    Figura 1.3 Dirigvel

    Fonte: Cabangu, 2011.

    Dirigibilidade O uso de um grupo moto-propulsor leve, em conjunto com a alterao para o formato de charuto, foi a soluo encontrada por Santos Dumont para obter o Dirigvel.

    O mais pesado que o ar

    Mesmo com a realidade do voo na forma de um deslocamento controlado pelo ar, os dirigveis no satisfizeram aqueles entusiastas que ainda preferiam trabalhar na velha ideia de Leonardo da Vinci: voar com asas como os pssaros.

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    Conhecimento Geral das Aeronaves (Asas Fixas)

    Unidade 1

    A soluo para isso estava num brinquedo bastante familiar no Oriente, por mais de 2000 anos, mas que s foi introduzido no Ocidente no sculo 13: a pipa. Utilizada pelos chineses para observao area, para testar os ventos, como um dispositivo de sinalizao ou como um brinquedo, ela trazia muitas das respostas ao desenvolvimento de um dispositivo de voo mais pesado que o ar.

    Sir George Cayley, um ingls nascido 10 anos antes do voo de balo dos Mongolfier, acreditava que o estudo das pipas desvendaria os segredos do voo. Ele passou seus 84 anos tentando desenvolver um veculo mais pesado que o ar, suportado por asas em forma de pipa (GIBBS-SMITH, 1962).

    Cayley foi o primeiro a teorizar os princpios do voo, tais como a fora de sustentao, peso e arrasto aerodinmico, conceitos vlidos at hoje. Contrariamente aos seus contemporneos, Cayley dispensou o batimento de asas como fundamento para alar voo, concentrando-se na necessidade de se possuir uma superfcie aerodinmica geradora de sustentao (asa) e uma fonte de fora impulsora (motor). Baseado nesses princpios, em 1799 ele desenhou seu primeiro modelo de aeroplano, que no chegou a construir dada a inexistncia de motores quela poca.

    Figura 1.4 Planador de George Cayley 1853

    Fonte: Century of flight, 2011.

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    Universidade do Sul de Santa Catarina

    Ponto-chave Sir George Cayley foi o primeiro a teorizar os conceitos de peso, sustentao, trao e arrasto, vlidos at hoje.

    Assim, Cayley se concentrou nos planadores. Em 1853, pouco antes de morrer, construiu o mais bem-sucedido de seus planadores, tendo convencido seu cocheiro a pilot-lo. Na verdade, o homem foi mais um passageiro do que um piloto, mas considerado como a primeira pessoa a voar em um aparelho mais pesado que o ar.

    O sucesso de Cayley estimulou outros pesquisadores, entre os quais o alemo Otto Lilienthal. Concentrando-se igualmente nos planadores, Lilienthal desenvolveu vrias configuraes diferentes. Na maioria delas, o piloto voava pendurado debaixo do aparelho, tal como em uma asa-delta atualmente. Essa configurao ajudava a resolver um dos grandes problemas dos aparelhos da poca: a estabilidade.

    O Aeroplano

    Embora constem experimentos em praticamente todo o mundo, buscando a realizao prtica do voo aerdino motorizado, os mais importantes foram c