Se você já se perguntou como um Boeing 747 — uma máquina de mais de 180 toneladas vazia — consegue decolar e voar por horas a 900 km/h, não está sozinho. A resposta mais comum que circula por aí, a "teoria dos tempos iguais", está tecnicamente errada. A explicação real é mais simples e mais elegante do que parece.
Imagem: vórtice na ponta da asa, revelado por fumaça colorida. Foto: NASA Langley Research Center — Wikimedia Commons (domínio público).
Vale notar que a teoria popular de que a sustentação é gerada só porque o ar percorre mais distância na parte de cima da asa é uma simplificação incompleta — o ângulo de ataque e a terceira lei de Newton, com o ar sendo defletido para baixo pela asa, também têm papel central na sustentação real.
A explicação mais repetida sobre sustentação diz que o ar que passa por cima da asa, por ela ser curva, precisa "percorrer mais distância" e por isso acelera para chegar ao mesmo tempo que o ar de baixo — e essa aceleração, pelo princípio de Bernoulli, reduziria a pressão e geraria sustentação. O problema é que essa premissa — de que as duas correntes de ar precisam se reencontrar ao mesmo tempo na borda de fuga — simplesmente não é verdade. Na prática, o ar que passa por cima de uma asa chega à borda de fuga bem antes do ar que passa por baixo. Engenheiros aeronáuticos e físicos já abandonaram essa explicação há décadas, embora ela continue em muitos livros didáticos por ser mais fácil de visualizar.
A sustentação nasce de dois efeitos combinados. O primeiro é a diferença de pressão: o formato da asa e o ângulo em que ela corta o vento (o chamado ângulo de ataque) fazem o ar acima dela acelerar de verdade — não porque "precisa chegar junto", mas porque a curvatura da asa o obriga a percorrer um caminho mais fechado, e ar mais rápido tem pressão mais baixa. Embaixo da asa, o ar é parcialmente comprimido, com pressão mais alta. Essa diferença de pressão entre a parte de cima (mais baixa) e a de baixo (mais alta) empurra a asa para cima.
O segundo efeito, e talvez o mais intuitivo, é a Terceira Lei de Newton: ação e reação. A asa desvia uma enorme massa de ar para baixo — é possível ver isso na esteira de turbulência atrás de qualquer avião. Se a asa empurra o ar para baixo, o ar empurra a asa para cima, na mesma intensidade. Esse desvio de massa de ar é responsável por boa parte da força que mantém a aeronave no céu.
O ângulo de ataque — a inclinação da asa em relação ao vento relativo — é a variável que os pilotos mais controlam ativamente. Aumentar esse ângulo (inclinando o nariz do avião ligeiramente para cima) aumenta a sustentação, até um ponto crítico. Passado esse ponto, o fluxo de ar descola da superfície da asa e a sustentação despenca de forma abrupta — é o fenômeno conhecido como estol (stall). É por isso que pilotos são treinados exaustivamente para reconhecer e recuperar de um estol: não é a velocidade baixa em si que derruba um avião, é o ângulo de ataque excessivo para aquela velocidade.
Sustentação depende diretamente do quadrado da velocidade do ar sobre a asa: dobrar a velocidade multiplica a sustentação gerada por quatro. É por isso que aviões precisam de uma pista comprida para ganhar velocidade suficiente antes de decolar, e por isso que a velocidade de pouso é calculada com tanta precisão — rápido demais desperdiça pista, devagar demais aproxima a aeronave do estol.
Além do formato do perfil aerodinâmico, o ângulo em que a asa encontra o vento relativo — chamado ângulo de ataque — é decisivo para a quantidade de sustentação gerada. Aumentar esse ângulo aumenta a sustentação até um ponto crítico; além dele, o fluxo de ar sobre a asa se descola da superfície, causando perda abrupta de sustentação, fenômeno conhecido como estol. É por isso que aviões comerciais têm sistemas de alerta sonoro e vibração no manche (stick shaker) para avisar os pilotos quando a aeronave se aproxima do ângulo de ataque crítico, dando tempo para correção antes que a perda de sustentação realmente aconteça.
Aviões acrobáticos sim, ajustando o ângulo de ataque para gerar sustentação mesmo invertidos. Aviões comerciais não são projetados nem certificados para esse tipo de manobra.
Porque a sustentação necessária precisa igualar o peso da aeronave. Mais peso exige mais área de asa, mais velocidade, ou os dois — por isso aeronaves maiores costumam ter envergaduras proporcionalmente maiores.
Não diretamente. Os motores geram empuxo (força para frente), que acelera o avião. É a velocidade do ar sobre as asas, resultado desse empuxo, que gera a sustentação capaz de erguer a aeronave.
Fontes: NASA Glenn Research Center — What Is Lift?; NASA — Bernoulli and Newton.
Quer entender o resto da equação: como flaps e slats aumentam a sustentação nos momentos mais críticos do voo? Veja nosso guia sobre flaps, slats e as partes móveis da asa. E se você já passou por um solavanco em voo, também vale entender por que a turbulência não derruba um avião comercial.
Aviões comerciais não são projetados nem certificados para isso, mas aviões acrobáticos conseguem, porque a sustentação depende principalmente do ângulo de ataque em relação ao vento relativo — não apenas do formato da asa —, permitindo gerar sustentação suficiente mesmo em voo invertido com o ajuste correto de ângulo e potência.
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