Aerotaguá: março 2012

VNE e Limites Estruturais

Isso existe em aeromodelismo?

Estrutura de um avião REAL, observe o reforço na fuselagem onde ficam os motores.

Na operação de uma aeronave (não importando seu tamanho, e por isso a regra também vale para aeromodelos) existem valores definidos, aos quais chamamos de performance ou envelope de vôo.

Estes valores envolvem desde o peso e balanceamento para decolagem, durante o vôo e pouso, bem como as velocidades a serem praticadas nas mais diversas situações de vôo, condições atmosféricas e ambientais.

Um fator determinante para operação segura de qualquer aeronave é conhecimento da resistência de sua estrutura ao conjunto de forças ou cargas (Gs) que sobre ela atuam durante todas as fases do vôo, e dos fatores que alteram estas cargas, que uma vez tendo seus limites ultrapassados (fator de carga limite e fator de carga última) poderá comprometer a estrutura provocando desde deformações até rupturas.

Em aeromodelismo, uma prática muito comum é a sobremotorização dos modelos, muitas vezes pegamos um avião para motor .40 e instalamos um .55, ou então, pegamos um avião para motor .46 e instalamos um .60 ou até um .90, sem ao menos reforçarmos a estrutura das asas e/ou entelagens, que se rasgam facilmente quando forçadas além do limite.

Normalmente, em aeromodelos destinados a utilizar motores pequenos, os espaços entre as nervuras das asas são grandes, justamente para reduzir o peso, porém, ao se aumentar demais a potência do motor e consequentemente a velocidade do aeromodelo, a entelagem sofre flutter (vibração exagerada no local da junção da entelagem) e acaba se rasgando. Consequentemente, com o rasgo na entelagem, o vento entra na estrutura e a destrói, causando queda imediata do aeromodelo.

Exemplo de aeromodelo que não deve ser sobremotorizado.

Funfly para motor .40... Pode-se usar no máximo um motor .46 com segurança.
Observe os grandes espaços entre as nervuras das asas e da cauda. Este tipo de aeromodelo sofre muito com flutter. Porém, pode-se reforçar a asa de modo a se ter menos flutter.

Além dos problemas com a entelagem, alguns aeromodelos também sofrem de problemas estruturais, e em caso de excessos de velocidade, ocorrem quebras de cauda, asas e até da própria fuselagem..

Muitos dizem "Ah! Então um avião desses não presta! Quebra fácil", mas não é isso. Com a sobremotorização, estamos indo além das especificações de projeto e os resultados disso normalmente são imprevisíveis. Logo, não são falhas de projeto, e sim, falhas do montador.

Então, muitos irão dizer, não se deve sobremotorizar os aeromodelos?

Na verdade, dever, não se deve. Mas pode-se, desde que sejam revistas as características estruturais dos mesmos.

Características de vôo que devem ser recalculadas ao se alterar um motor.

Todos sabemos, que o vôo compreende quatro forças: Tracção, Resistência ao avanço, peso e Sustentação. Sabemos também que a:

Sustentação = ½ x Cs x d x A x V2,

em que Cs é o coeficiente de sustentação do modelo de asa,
d é a densidade do Ar e V é a velocidade (relativa ao ar).

A Sustentação é directamente proporcional à densidade do ar (que varia com a altitude) e ao coeficiente de Sustentação e à Área da Asa (que são constantes), MAS é quadráticamente proporcional à velocidade! Ou seja é fácil concluir aquilo que todos nós já sabemos, as velocidades de cruzeiro dos mais recentes aviões são cada vez mais próximas das respectivas VNE. Porquê?

Porque os custos dos reforços estruturais inerentes a um maior desfasamento entre velocidades de cruzeiro e VNE tornariam a maioria dos aviões ainda mais inacessíveis (ou seja caros), embora não necessariamente mais pesados (pois pode-se usar materiais compostos e mais leves)

Por isso, ao se alterar um motor, o aeromodelista deve sempre reforçar as estruturas inerentes ao vôo sobremotorizado, e de preferência se utilizar hélices adequadas ao vôo desejado de forma a otimizar o conjunto.

Procure reforçar longarinas de asa, cauda (colocando estais, por exemplo), e superfícies de controle (trocando-se dobradiças plásticas por dobradiças metálicas, por exemplo). Paredes de fogo e trens de pouso também devem ser reforçados quando necessário. Apenas assim, se garante a estabilidade estrutural de um aeromodelo.

Lembre-se também de mexer no CG, pois quanto mais forte um motor, ou conjunto motriz (no caso de elétricos), mais pesado ele é, e com certeza altera-se drásticamente o envelope de vôo.

Exemplo de aeromodelo supermotorizado, com os devidos reforços. Observe os estais na cauda.

U-Can-Do .46 com motor .60, a fábrica não recomenda... Aliás, proíbe...

Além de todos os efeitos citados acima, existe também o efeito "Stall de alta velocidade" que até agora, tem sido exclusivo de aeromodelos. E foi explicado na matéria "O que faz um avião voar, 2ª Parte". Este efeito é maléfico, já sofri com ele e já vi muitos aeromodelos caírem por ele.

Ou seja, vimos aqui nesta matéria que sobremotorizar um avião não é uma tarefa simples. Não é uma questão de apenas enfiar um motor mais forte e pronto... Tudo envolve cálculo, trabalho e muita paciência para se encontrar a fórmula certa. Eu mesmo, tenho vários aviões sobremotorizados e em todos tive os mesmos problemas, o que apenas comprova tudo o que foi dito aqui.

O aeromodelismo além de um esporte mental, é uma arte que deve ser estudada a fundo. E é assim que evolui um aeromodelista: Com muito estudo.

Pensem nisso...

Por hoje é só, pessoal. Se vocês quiserem, semana que vem tem mais! Abraços a todos!