1 Teoria de Voo Helicóptero.doc

TEORIA DE VÔO E AERODINÂMICA

TEORIA DE VÔO E AERODINÂMICA

 DE HELICÓPTEROS 

 DE HELICÓPTEROS 

Notas de aula

Notas de aula

ENG.

ENG. ROGERIO

ROGERIO B.

B. PA

PARRA

RRA

O mais enigm

O mais enigmáticático mistério da hiso mistério da história da avitória da aviação é porque a humação é porque a humanidaanidade de levolevouu tanto tempo para a aprender voar. Com tantos intelectuais dedicados a um único tanto tempo para a aprender voar. Com tantos intelectuais dedicados a um único  problema

 problema não não se se esperava esperava alguém alguém para para tropeçar tropeçar no no segredo, segredo, que, que, só só sem sem querer, querer, háhá algum tempo oi descoberto. O qual oi o obstáculo! O grande problema é que os algum tempo oi descoberto. O qual oi o obstáculo! O grande problema é que os  princ"pios

 princ"pios "sicos "sicos que que regem regem os os undamentos undamentos do do v#o v#o são são intuitivos$ intuitivos$ % % realmente, realmente, aa mec&n

mec&nica de v#o só ica de v#o só oi revelaoi revelada depois de algumda depois de alguma manipua manipulação das leis "silação das leis "sicas ecas e matemáticas criadas

matemáticas criadas por 'saac (e)topor 'saac (e)ton em meados de n em meados de 1*++s.1*++s.

O voo dos pássaros levou vários estudiosos notáveis, inclusive de uma

O voo dos pássaros levou vários estudiosos notáveis, inclusive de uma am"lia célebream"lia célebre de cient"stas a montar o quebracabeça. -ogo após o desenvolvimento das leis de de cient"stas a montar o quebracabeça. -ogo após o desenvolvimento das leis de  (e)ton

 (e)ton sobre sobre o o eeito eeito da da lua lua nas nas marés, marés, surgiu surgiu os os ernoullis, ernoullis, uma uma am"lia am"lia su"ça su"ça dede cientistas que mais contribuiram para o

cientistas que mais contribuiram para o desenvolvimento da matemática e ci/ncia nosdesenvolvimento da matemática e ci/ncia nos séculos de0essete e de0oito. s duas iguras chave nesta am"lia eram 2ohann 31**4 séculos de0essete e de0oito. s duas iguras chave nesta am"lia eram 2ohann 31**4 14567, que e0 da 8niversidade de asel na 9u"ça o centro da ci/ncia européia , e o 14567, que e0 da 8niversidade de asel na 9u"ça o centro da ci/ncia européia , e o seu

seu ilho :aniel 314+ilho :aniel 314++146;7. %m 14;<, +146;7. %m 14;<, :aniel aceitou :aniel aceitou um convite paum convite para estudar emra estudar em 9t

9t. . =e=etetersbrsbururg, g, >ú>ússssia ia ononde de dudurarantnte e oioito to ananos os e e ee0 0 alalguguns ns dodos s trtrababalalhohos s mamaisis importantes.

importantes.

%m 14?5, :aniel desenvolveu o amoso tratado @hAdrodAnamics@, só publicado em %m 14?5, :aniel desenvolveu o amoso tratado @hAdrodAnamics@, só publicado em 14?6. :aniel discorreu sobre os princ"pios básicos da nova ci/ncia, aplicando as leis 14?6. :aniel discorreu sobre os princ"pios básicos da nova ci/ncia, aplicando as leis undamentais de (e)ton a casos simpliicados de din&mica luida. :este trabalho undamentais de (e)ton a casos simpliicados de din&mica luida. :este trabalho veio o =rinc"pio de ernoulli 3ou -ei7, eBpressado como uma equação matemática veio o =rinc"pio de ernoulli 3ou -ei7, eBpressado como uma equação matemática conhecida como a %quação de ernoulli.

conhecida como a %quação de ernoulli.

gora, sobre voar Considerando que o ar tem que viaDar uma maior dist&ncia para gora, sobre voar Considerando que o ar tem que viaDar uma maior dist&ncia para luir na parte supe

luir na parte superior rior da asa, este aceleda asa, este acelera, e pelo =rinc"pra, e pelo =rinc"pio de ernoulio de ernoulli provocli provocaa menor pressão na super"cie e,

menor pressão na super"cie e, conseqEentemente sucção ouconseqEentemente sucção ou sustentaçãosustentação . .

=ara poder entender porque voa uma aeronave é preciso entender alguns conceitos =ara poder entender porque voa uma aeronave é preciso entender alguns conceitos

 básicos. 

 básicos. qui será eBplicada de oqui será eBplicada de orma simples e supericial .rma simples e supericial .

8m helicóptero pode parecer estranho quando comparado com uma aeronave de asa 8m helicóptero pode parecer estranho quando comparado com uma aeronave de asa

iBa. (o entanto, são aplicados eBatamente os mesmos princ"pios de voo. iBa. (o entanto, são aplicados eBatamente os mesmos princ"pios de voo.

1. Noções de Física Básica 1. Noções de Física Básica 1.1 -eis de (e)ton

1.1 -eis de (e)ton =rimeira lei

=rimeira lei

Fodo corpo tende a permanecer em estado de repouso ou de movimento uniorme e Fodo corpo tende a permanecer em estado de repouso ou de movimento uniorme e retil"neo, a menos que este repouso ou movimento seDam aetados por uma orça retil"neo, a menos que este repouso ou movimento seDam aetados por uma orça eBterna.

eBterna. 9egunda lei 9egunda lei

plicandose uma orça a uma determinada massa, surge uma aceleração que é plicandose uma orça a uma determinada massa, surge uma aceleração que é  proporcional G orça e tem a m

 proporcional G orça e tem a mesma direção e sentido da orça aesma direção e sentido da orça aplicada.plicada. H

H I I m.a m.a m m I I massa, massa, a a I I aceleraçãoaceleração Jassa é a quantidade de matéria de

Jassa é a quantidade de matéria de um corpoum corpo

=eso é a aceleração da gravidade agindo sobre a massa de um corpo =eso é a aceleração da gravidade agindo sobre a massa de um corpo K

K I I m.g m.g KIpesoKIpeso

gIaceleração

gIaceleração da da gravidadegravidade Ferceira lei

Ferceira lei

L toda ação corresponde uma reação igual e

L toda ação corresponde uma reação igual e em sentido contrárioem sentido contrário

1.; tmosera

os gregos devemos as ra"0es da palavra atmosera, que usamos para designar esta camada gasosa que envolve o nosso planeta e os nossos corpos$ou seDa, o ar que respiramos. o respirálo sentimos apenas que ele é t/nue,suave, inodoro, e a  primeira vista incolor. 9erá que estamos certos! penas em parte.

>ealmente nossas células olativas não oram eitas para sentilo pois do contrario o seu cheiro seria predominante em tudo. ssim, o ar é inodoro para nós, e  provavelmente para todos os demais seres aeróbios que o respiram para poder viver.

Muanto ao resto estamos redondamente enganados.

%ntão o ar tem cor! 9im, basta observarmos, que as montanhas no hori0onte são tanto mais a0uis quanto mais distantes, ou então basta olharmos para cima, que veremos o a0ul celeste em todo o seu esplendor.

 terra, vista de muito longe predomina o a0ul escuro dos oceanos e o branco das nuvens, mal se podendo notar o marrom dos continentes, mas se observarmos bem,  poderemos ver nas bordas iluminadas da terra, um ino traço a0ul claro contrastando

com o negro do espaço sideral. N ela, a atmosera, esta ina e t/nue camada gasosa ormada basicamente por nitrog/nio 3467 e oBig/nio 3;+7, pois dos demais gases, somente o vapor dPágua merece alguma menção, nos locais quentes e úmidos.

Hina! 9im. Q+ da atmosera estão contidos nos primeiros 1* Rm de altitude,o que comparado aos 1; +++ Rm do di&metro da terra é quase nada. % t/nue! 9erá! :epende. %m repouso o ar pode até ser considerado t/nue mas em movimento vai deiBando de s/lo...  1++ RmSh, Dá irá eBercer uma orça de 56 Rg sobre cada metro quadrado de super"cie, que colocarmos tentando barrar o seu movimento. ;++ 5

RmSh esta orça Dá será de 1Q? Rg., e será multiplicada por quatro a cada ve0 que dobrarmos a velocidade.

o atingirmos 1;++ RmSh veremos este ar aparentemente t/nue, tornarse quase que numa parede sólida. N o en#meno bati0ado na década de 5+ como a @barreira do som@, tão temida pelos primeiros pilotos que tentaram dela se aproBimar.

Tamos pegar um pequeno cubinho de ar de 1 mm de lado,e ampliar 1+++++++ de ve0esUN isso mesmo, pois agora passaremos a medir as coisas não em mil"metros, mas em &ngstrons.

8m &ngstron representa uma distancia "nima, tão "nima que num mil"metro cabem de0 milhVes deles. % a primeira coisa que iremos encontrar em nosso cubinho de ar  ampliado é um grande va0ioU Jas não é só va0io é claro. %m média a cada ?+ &ngstron vamos encontrar bolinhas duplas com a orma aproBimada de um halteres, que são as moléculas dos gases que compVem o ar e que no caso do (itrog/nio p#r  eBemplo medem 5 ngstrons.

8m ato que dá uma idéia de como as moléculas são pequenas, é que eBistem mais moléculas de ar dentro dos nossos pulmVes do que de litros de ar em toda a atmosera terrestre.

%stas moléculas não estão paradas, mas sim movendose todas desordenadamente em todas as direçVes poss"veis, e chocandose uma com as outras 3um choque em média após cada *++ ngstrons percorridos7. lgumas estão quase que paradas enquanto que outras,deslocamse por eBemplo com a velocidade de ?+++ RmShU

2á a velocidade resultante,será por eBemplo, 0ero para o ar em repouso dentro de uma sala, ou de 16 RmSh na direção hori0ontal e sentido sul para um vento (orte de 1+ nós, e assim por diante.9e considerarmos apenas os valores destas velocidades, obteremos o valor de 16++ RmSh 3média quadrática7. Hinalmente a média dos valores, das velocidades proDetadas numa direção, e tomados num único sentido, será da ordem de 1;;5 RmSh.

%sta não é a velocidade do som ! 9im. Mualquer perturbação no ar, só se propaga por  meio de choques entre suas moléculas e portanto esta será a velocidade de sua  propagação, e o som nada mais é que uma perturbação repetida numa certa

reqE/ncia.(os não podemos ver as ondas sonoras no ar, mas elas se espalham de modo muito parecido com as ondas ormadas numa super"cie de água calma quando a perturbamos atirando uma pedra

Os valores até aqui mencionados de distancias e velocidades valem para o ar a uma temperatura de 1< graus C e ao n"vel do mar onde o ar é mais denso pressionado pelo seu próprio peso.  medida que vamos subindo em altitude o ar vai icando cada ve0 mais rareeito, ou seDa teremos menos moléculas p#r unidade de volume.  5+++ metros de altitude o número de moléculas de oBig/nio, embora continue a ser os mesmos ;+ do total, como no n"vel do mar, Dá começa a ser insuiciente para o uncionamento correto de nossos pulmVes.:a" a necessidade de se aumentar o seu número, seDa com o uso de máscaras com oBig/nio, ou seDa aumentando a pressão ambiente, ou pressuri0ação.

cima de 1<+++ m, o número de moléculas cai tanto que até mesmo as eBistentes em orma l"quida em nosso corpo começam a evaporar e a ocupar os va0ios, sendo então, absolutamente necessária a pressuri0ação da cabina. Jas mesmo lá onde orbitam os satélites artiiciais, iremos encontrar moléculas desgarradas de nossa atmosera.

Coitadinhas, estão tão isoladas, que na altura de 5++ Rm, por eBemplo, irão somente se chocar a cada 1+ quil#metros percorridos, o que é muito para quem estava acostumado a encontrarse caminhando apenas alguns ngstrons. pesar de poucas, são elas que, aDudadas por part"culas at#micas emitidas pelo sol, são as responsáveis com os seus choques, pela redução gradativa da velocidade dos satélites de órbita @baiBa@, tra0endoos de volta G terra.

Observando a nature0a e os pássaros o homem, este eterno inveDoso, decidiu que  poderia também voar, o que hoDe a0emos das mais dierentes estranhas maneiras em  balVes, asas deltas, paragliders, @triWes@, planadores, aviVes, helicópteros e oguetes.

:ensidade I massaSvolume =adrão 9- 1<XC 4*+mm Yg 1,;;< RgSJ *

1.? erodin&mica

Z a parte da "sica que estuda as leis de movimento do ar. N no aproveitamento da orça do ar em movimento que se baseia o v#o das aeronaves mais pesadas que o ar. O undamental em aerodin&mica é que a toda e qualquer variação de velocidades das  part"culas de ar 3ou seDa da media das velocidades moleculares7 provocada por um corpo, corresponderá sempre uma orça eBercida pelo ar sobre este corpo na direção e sentido opostos a esta variação e...vice e versa.

Complicado! Certamente não. 'sto é simplesmente outra maneira de se enunciar um dos princ"pios básicos da "sica, de que a toda ação corresponde uma reação igual e contraria, e que como veremos adiante, irá tornar mais claro os en#menos ligados ao v#o.

1.5 -ei de oAleS CharlesS [aA -ussac

O ar é um gás possuidor das propriedades de %Bpansibilidade 3capacidade de aumentar de volume7, Compressibilidade 3capacidade de diminuir de volume7, e Jobilidade 3acilidade de se mover7 e o seu comportamento varia quando ocorre qualquer modiicação do seu volume, pressão e temperatura

Muando isto acontece, di0se que houve uma transormação gasosa.  oAleJariotte

 lei de oAleJariote di0 que @O volume ocupado por qualquer gás, G temperatura constante, é inversamente proporcional G sua pressão@.

 Charles

 lei de Charles di0 que @Muando o volume de um gás permanece constante, a  pressão eBercida por ele é diretamente proporcional G temperatura absoluta@.

 [aA-ussac

 lei de [aA-ussac di0 que @O volume de um gás G pressão constante é diretamente  proporcional G variação de sua temperatura absoluta.\

 densidade ou massa espec"ica de qualquer gás, conservando a temperatura constante, varia na ra0ão direta da pressão$ mantido G pressão constante, varia na ra0ão inversa da temperatura.

=TIn>F :ensidade I massaSvolume

1.< %scalas de temperatura

8m dos par&metros do ar que inluenciam no v#o é a temperatura, que é medida através de term#metros que podem ser graduados em dierentes escalas. (o rasil é utili0ada a escala Celsius 3ou de graus cent"grados7, mas muitos pa"ses utili0am a escala Hahrenheit.

 Ci/ncia descobriu que a menor temperatura poss"vel na nature0a, aonde nenhuma molécula se move, é ;4?] Celsius ou a 5*+] Hahrenheit, chamado de 0ero absoluto. Outras duas escalas então surgiram 3as absolutas7 a Relvin 3designada pela letra R7 e a >anWine 3pela letra >7, criadas respectivamente a partir da Celsius e Hahrenheit. 1.* %scoamento

^ Telocidade >elativa

^ %scoamento -aminar  

^ %scoamento Furbulento

%scoamento é o movimento dos luidos 3subst&ncias sem orma "sica deinida7.

Observando seDa a umaça de um cigarro ou a coluna de água escorrendo de uma torneira 3de baiBa pressão7 iremos veriicar que até uma certa dist&ncia da origem, o luBo é cont"nuo e suave mas que a partir de um certo ponto, aparecem oscilaçVes e  pequenos redemoinhos que vão se ampliando ssim também, as part"culas de ar 

arrastadas por ricção, ormam Dunto a super"cie, inicialmente um luBo suave e em l&minas, denominado laminar, e posteriormente com micro turbilhVes ou luBo turbulento.

-ogo no in"cio, na região laminar, a ricção que é muito alta, cai rapidamente pois  Dunto a super"cie acumulase um número cada ve0 maior de part"culas @arrastadas@

redu0indo as velocidades tangenciais de choque. Jas tão logo aparecem os micro turbilhVes, estas part"culas são aastadas da parede e substitu"das por outras ainda não arrastadas, elevando novamente o valor da ricção, que agora pelo mesmo motivo,  passa a cair de modo muito mais lento. O resultado é que a ricção total na região laminar é muito menor do que na turbulenta, e por este motivo se procura retardar o aparecimento da turbul/ncia tanto quanto poss"vel.

Muanto maior or o comprimento e a velocidade da super"cie, ou seDa, a escala do movimento que é representada por aquele número mágico que voc/ Dá deve certamente ter ouvido alar o @número de >eAnolds@, mais cedo tenderão a aparecer  os micro turbilhVes. (as asas estreitas dos planadores, podese.obter, escoamentos laminares se estendendo do bordo de ataque até o meio ou <+ da super"cie superior, e até 4< de sua super"cie inerior, desde que se usem peris especiais e  bom acabamento supericial.

%m aviVes esta porcentagem de escoamento laminar, na atitude de v#o de cru0eiro não costuma ultrapassar os 1< a ;< para asas de construção convencional e ?< a 5+  nas constru"das em material composto e empregando os chamados peris laminares, inaugurados pelo =<1 @Justang@, um dos melhores aviVes de @caça@ da '' guerra.

 (os Datos, as pesquisas prosseguem para se tentar estender a laminaridade além dos < a 1+, mas está di"cil, pois até mesmo em velocidades mais baiBas o escoamento laminar é instável como o humor eminino @naqueles dias@. 'nsetos, cabeças de rebites, Duntas, ondulaçVes, etc., podem antecipar a ormação dos micros turbilhVes, e  por isso devem ser evitados nas super"cies dianteiras ou bordos de ataque das asas,

empenagens e rotores.

Considerese agora uma asa num túnel de vento.  viscosidade do ar a0 com que as suas part"culas próBimas da super"cie da asa se @agarrem@ a esta a0endo com que a velocidade destas mesmas part"culas seDa 0ero. 8m pouco mais aastado as part"culas são travadas, devido G ricção entre elas, mas não icam completamente paradas. Muanto mais se aasta da super"cie da asa maior vai se a velocidade das part"culas de ar até que a uma certa dist&ncia da asa Dá não há nenhuma inlu/ncia desta e o luBo de ar mantém a mesma velocidade. L camada de ar entre a super"cie da asa e o ponto onde não há um retardamento vis"vel na velocidade das part"culas de ar dáse o nome de camada limite.  nature0a da camada limite é que determina o coeiciente de sustentação máBimo e as caracter"sticas de perda da asa.

 (o bodo de ata!ue  duma asa é criado uma ina camada de ar não turbulento chamado de "lu#o lamina e caracteri0ado por ar bem orientado. Conorme se vai avançando na asa a camada limite ica mais espessa e tornase instável. =equenas dierenças de pressão a0em com que o ar se desorgani0e e o cru0amento

entre as diversas subcamadas acontece. Chamase a isto o "lu#o tubulento.

 velocidade aumenta G medida que os aastamos da super"cie da asa. =odese ver na igura abaiBo a orma como isso acontece.

Os padrVes de velocidade do luBo turbulento e do luBo laminar são dierentese apresentamse como se mostra a seguir.

1.6 Forque

O torque é deinido pela aplicação de um momento 3é igual a orça ve0es a dist&ncia7 rotacional em um corpo , permitindo com que os corpos livres girem ou se deormem em torção nos impossibilitados de girar. .O torque _ medido em metro(e)ton 3m(7 ou seu múltiplo usual metrodeca(e)ton 3mda(7

$. Oi%em das Foças

-I9ustentação FIFração KI=eso :Irrasto

8m primeiro princ"pio básico a ser retido é que toda orça eBercida pelo ar sobre qualquer corpo nele imerso, decorre única e eBclusivamente dos choques de suas moléculas contra a super"cies eBternas ou internas deste corpo. 8ma conseqE/ncia deste princ"pio é que todas estas orças aerodin&micas e não importando se as chamemos de 9ustentação, %mpuBo, rrasto, etc. irão depender apenas da quantidade de moléculas e das velocidades do choque entre estas e as super"cies de um corpo, esteDa este ou o ar em repouso ou em movimento

Fodas estas orças estão aplicadas portanto na super"cie do corpo, e podem ser  redu0idas a apenas duas componentes uma perpendicular G super"cie gerando o que chamamos de pressão3sustentação7 e outra paralela G super"cie gerando o que chamamos de ricção3arrasto7.

 =ressão %stática e :in&mica

O "sico :aniel ernouilli observou que num cano de grande di&metro a água em repouso no seu interior tinha uma elevada pressão estática 3máBima7, mas a medida que escoava, esta pressão diminu"a. o redu0ir o di&metro do cano pela metade, as moléculas do luido aumentaram a sua velocidade a0endo a pressão estática cair e a din&mica aumentar.

Concluiu então que @se mais estreitasse o tubo, maior seria a velocidade de escoamento e pressão din&mica do luido, 3osse l"quido ou gasoso7 e menor seria a  pressão estática@.

4< :'H%>%(` :% =>%99O ;< >%`O

:iante dessa observação, podemos concluir que na parte superior do aeroólio, pá ou asa, teremos menor pressão estática, por termos velocidade maior 

;.1 9ustentação

 eBplicação convencional começa pela descrição de que a parte de cima da asa é curva, a de baiBo é reta e ai a velocidade em cima tem que ser...maior, e sendo maior, de acordo com a lei de ernoulli, a pressão é menor, blá, blá, blá....U %sta resposta não só é complicada como di0 apenas parte da verdade, pois podese voar pereitamente com uma asa plana, seDa com uma pipa, ou com um aeromodelo de balsa. %la também não eBplica como voam os aviVes com asas de peril simétrico como um 14, ou um @9uWhoA@ acrobáticoU

=odemos, isto sim, usando o princ"pio de ação e reação, e o seu Dá visto equivalente aerodin&mico que relaciona orças Gs velocidades indu0idas no ar, dar a resposta mais intelig"vel, simples, e correta que conheço, que é a seguinte O rotor acionado pelo motor, devido ao &ngulo de suas pás, Doga ar para baiBo assim empurra o helicóptero  para cima ou no avião, com o ar Dogado para tra0, a asa, devido ao seu &ngulo de

ataque 3e ou curvatura7, Doga para baiBo uma grande quantidade de ar e isto empurra o avião para cima.

em mais di"cil é percebermos o luBo de ar lançado para baiBo pela asa, pois este se distribui ao longo de toda a super"cie por ela sobrevoada em seu movimento para rente e as velocidades envolvidas são muito menores. Jesmo na decolagem de um oeing 4?4, o @do)n)ash@ ou velocidade vertical do ar em sua @esteira@ é da ordem de apenas 1+ mSs 3?* RmSh7, e na de um =aulistinha é de 5 mSs.  asa de 1< m de um  planador de ?++ Rg. voando a 4< RmSh, produ0 um mero sopro descendente de +,4

mSs. Muanto maior a velocidade e maior a envergadura maior quantidade de ar é posta em movimento e menor a velocidade vertical necessária para se obter a mesma orça de sustentação.

 (a ronteira entre o ar descendente e o ar não perturbado ormamse dois redemoinhos, mais conhecidos como os vórtices de ponta de asa, que são tão mais violentos quanto maiores as velocidades verticais geradas pela asa.

=or deinição, teremos

9 rea da asa ou área da pá

ClHorma do aeroólio ngulo de ataque &' ( ) *+ , -l  :ensidade

TTelocidade

;.; Hatores que inluenciam na sustentação ;.;.1 rea da asa ou área da pá

;.;.; Horma ou peril do aeroólio ;.;.? Telocidade

;.;.5 :ensidade

;.;.1 ngulo de ataque 3a7  *ento elati/o

O vento relativo é criado pela movimentação do aeroólio através do ar, ou pela  passagem do ar pelo aeroólio, ou ainda, a combinação destas duas condiçVes.

=ara o helicóptero, o vento relativo é o luBo de ar em suas pás. Muando ele está  pairando em uma condição de vento calmo ou nulo, o vento relativo é causado pelo movimento do rotor através do ar. Muando há vento, ocorre uma combinação deste vento e do movimento do rotor.

 (um v#o hori0ontal, eBiste a combinação da rotação do rotor mais o movimento do helicóptero.

  0n%ulo de ata!ue

 o 2n%ulo "omado 3ela coda do 3e"il e a dieção do /ento elati/o.

O /alo de -& 4 3o sua /e5 4 dietamente 3o3ocional ao 2n%ulo de ata!ue. O &ngulo de ataque não deve ser conundido com o &ngulo de incid/ncia, que é o &ngulo ormado pela corda média do peril e o eiBo longitudinal da aeronave. (o caso

do helicóptero ele é medido em relação a um ponto situado na Cabeça do >otor  =rincipal.

 partir de um determinado valor do &ngulo de ataque, geralmente em torno de 16X os iletes de ar não conseguem acompanhar a curvatura do peril, e se desprendem causando uma queda brusca de sustentação a qual se dá o nome de estol.

O &ngulo de ataque varia com

^ Com os movimentos das pás em batimento e avanço e recuo em torno do disco do rotor.

^ Com as condiçVes atmoséricas adversas, como ventos de través, ventos tempestuosos ou condiçVes de turbul/ncia do ar.

^ O &ngulo de ataque é ator primário para determinar a quantidade de sustentação produ0ida pelas pás do helicóptero

;.;.; ngulo de 'ncid/ncia

O &ngulo de ataque não deve ser conundido com &ngulo de incid/ncia. 9empre que o vento relativo é modiicado pelo luBo de ar indu0ido ou pelo deslocamento hori0ontal do helicóptero o &ngulo de ataque é dierente do &ngulo de incid/ncia.

O controle de sustentação é obtido mudandose o &ngulo de incid/ncia das pás do rotor em pontos de interesse.

O &ngulo de incid/ncia ou de passo é deinido como sendo o &ngulo ormado entre a corda do aeroólio o plano de rotação do rotor.

N um &ngulo mec&nico e não um &ngulo aerodin&mico.

 (a aus/ncia de luBo de ar indu0ido, o &ngulo de ataque coincide com o &ngulo de incid/ncia.

;.? rrasto

6 Aasto de 3e"il ou 3essão7

9e colocarmos a mão espalmada para ora de um carro a 1++ RmSh, o esorço para mantela nesta posição será o equivalente a segurar um saco de f Rg de pó de caé.  %sta orça que sentimos na mão, e é chamada de arrasto de pressão, e decorre  portanto, apenas do aumento de pressão em sua ace dianteira.Conirmando a lei da

ação e reação tem sentido oposto a variação de velocidade das part"culas aceleradas  para rente ou arrastadas .

 N a soma do arrasto de atrito mais o arrasto devido a distribuição de pressVes sobre o  peril. N obtido das curvas de arrasto do peril e varia com a sustentação.

6 Aasto de atito7

Considerando uma chapa muito ina e alinhada com o vento e tendo portanto um arrasto de pressão praticamente nulo, iremos detectar em sua esteira, uma ina camada de part"culas arrastadas na direção do seu movimento e indicativas de uma orça se opondo ao mesmo, ou seDa, uma orça de arrasto.

 %sta orça é o que chamamos de arrasto de ricção e resulta das componentes de orça paralelas G super"cie, devido aos choques das moléculas com a super"cie eBterna do corpo. %la será portanto tanto maior quanto maior or a super"cie em contato com o ar e quanto maiores orem as velocidades tangenciais das part"culas  Dunto a super"cie.

6 Aasto indu5ido7

N a resist/ncia útil devido a sustentação. Consideremos um aumento do &ngulo de ataque do rotor, acentuase ainda mais a dierença, a sucção superior chegando a ser  mais do que o dobro do valor da pressão ineriorU 'sto aumenta a orça resultante sobre a chapa, que obviamente devido ao seu &ngulo, tem uma componente para trás ou seDa uma orça de arrasto, que também será tanto maior quanto maior este &ngulo. %ste arrasto, somado ao sempre presente arrasto de ricção, também aumentado devido ao aumento das velocidades tangenciais, aumenta o número de part"culas arrastadas, que vão se acumulando na esteira posterior ou bordo de @uga@ da chapa. cho que Dá deu para perceber que o arrasto indu0ido nada mais é, que a componente  para trás daquela orça resultante das pressVes e sucçVes, que também criam a

sustentação. ssim sendo, quanto maior or a sustentação, maiores serão o &ngulo e o arrasto indu0idos, e as velocidades para baiBo e portanto mais ortes serão os vórtices de ponta de asa que não criam o arrasto indu0ido, mas tem a mesma origem deste.

 Aasto 3aasita

O arrasto parasita do helicóptero, pode ser representado pela @placa plana equivalente@, ou seDa, quando ela é eBposta ao vento relativo, produ0 um arrasto que se eqEivale a soma de todos os arrastos provocados por cada parte do mesmo.ssim, a remoção das portas, a colocação de metralhadoras, macas e outros acessórios, também aumentam a área parasita.

8. Aeo"9lios

?.1 %lementos de um =eril da =á de um Yelicóptero

:IPO ;E PERFI&

%Bistem dois tipos distintos de peris os sim4ticos e assim4ticos. Os assimétricos  produ0em sustentação com &ngulos de ataque igual a 0ero mas tem a grande

desvantagem de a0er alterar o momento de picar, complicando o problema de se equilibrar um rotor Dá que durante uma rotação o &ngulo de ataque das pás muda constantemente.

Outra orma de resolver o problema da dierença de sustentação ao longo da pá devido G dierente velocidade de rotação ao longo da mesma é toce a 3á de orma que o &ngulo de ataque Dunto G rai0 seDa maior do que Dunto da ponta.

?.; %lementos da pá

?.? Horça de sustentação nas pás

 velocidade de cada secção de uma pá depende da dist&ncia a que se encontra do cubo do rotor e da velocidade de rotação.baiBo está uma igura que representa isso.

Como podemos ver da igura acima quanto maior a dist&ncia ao cubo do rotor, maior a velocidade da secção da pá. ssim se toda a pá tivesse com o mesmo &ngulo de ataque a sustentação da rai0 para a ponta iria aumentar drasticamente  Dá que a sustentação varia com o quadrado da velocidade.

 solução encontrada oi variar o &ngulo de ataque da pá sendo este maior na rai0, onde a velocidade é maior, e menor na ponta. Chamamos então torção da pá.

Observe as curvas para as pás com torção e sem torção. Com torção na curva em a0ul a pá possui uma distribuição de sustentação uniorme.

?.5 Horças Centr"ugas e Horças Centr"petas

^ Outra orça gerada é a orça centr"peta, que contraria a orça centr"uga e tende a aproBimar a massa rotativa do seu centro de rotação.

^ 8m helicóptero em uncionamento gera em seu rotor orças centr"ugas enormes que são transeridas das pás para seu engastamento na cabeça do rotor. Fais orças ultrapassam acilmente ;+ toneladas por pá em um helicóptero de médio porte.  (os helicópteros a orça centr"uga é dominante no sistema do rotor. N ela que mantém a retidão e rigide0 da pá que suportará todas as evoluçVes do v#o. Fodas as outras orças atuam de orma a modiicar os eeitos desta orça.

?.* =eso

O peso de um obDeto sore pequenas variaçVes em unção da latitude e da altitude. Como a aceleração da gravidade na terra é maior que na lua um mesmo obDeto pesará mais na terra do que na lua.

O peso é uma orça sempre aplicada ao C[3Centro de gravidade7 da aeronave e sempre apontada para o centro da terra. N importante não conundir peso com massa. Jassa é a quantidade de matéria contida em um corpo. 8m determinado obDeto terá sempre a mesma massa em qualquer parte do universo.

?.4 Fração

 tração aparece quando há inclinação do plano do rotor principal . Como a sustentação é perpendicular ao plano do rotor, a inclinação deste a0 aparecer uma componente na direção da inclinação, que é a tração.

Com o aparecimento da tração o helicóptero começa a se deslocar, quando então aparece o arrasto.

Com o deslocamento aumenta o luBo de de ar que passa pelo rotor, o que provoca um aumento da sustentação. %ste acréscimo na sustentação é chamado de sustentação de deslocamento

<. -omandos de *=o

O controle de uma aeronave obedece aos mesmos princ"pios de comando de uma aeronave de asa iBa, sendo eito segundos tr/s eiBos tans/esal, lon%itudinal e /etical. O movimento segundo o eiBo longitudinal 3voo para rente e para trás7 é controlado pelo manche c"clico. O coletivo controla os movimentos ao longo do eiBo vertical 3subida ou descida G vertical7. O manche cil"cio controla também a atitude e o rolamento enquanto os pedais controlam a diecção.

 atitude e o rolamento são controlados através do manche c"clico pela inclinação que se dá ao rotor, mais propriamente ao seu 3ato "i#o. O sistema de pratos 3um iBo e um rotativo7 é o sistema mais comum para controlar a inclinação das pás do rotor havendo no entanto outros.

=or eBemplo, se o helicóptero estiver inicialmente uncionando no solo, o passo coletivo estará baiBado e o manche c"clico centrali0ado. (estas condiçVes, o rotor   principal estará com sustentação nula e o rotor estará conseqEentemente sem

conicidade 3igura a7.

a7 [iro no solo

 b7 =airado

c7 Franslação

5.1 Comando coletivo

Para controlar a sustentação do rotor utiliza-se a alavanca de passo coletivo, acionada pelo piloto com a mão esquerda. Tal alavanca está ligada a um mecanismo que altera o passo das pás do rotor (o passo de uma pá é o angulo formado no qual ela está calçada em relação ao plano de rotação). uando o piloto pu!a para cima a alavanca de coletivo, o passo aumenta, "em como a sustentação do rotor# o $elic%ptero tende a su"ir. &ai!ando a alavanca de coletivo, o passo e a sustentação diminuem, o $elic%ptero tende a descer. 'sse sistema é análogo ao que controla a tração das $élices de passo variável. Para deslocar o $elic%ptero, uma solução simples consiste em inclinar o rotor, o que provoca um movimento na direção deseada.

  alavanca de coletivo altera uniformemente e simultaneamente o *ngulo de passo em todas as pás. uando o piloto aciona essa alavanca, o plat+ cclico desliza so"re o mastro para cima ou para "ai!o

Muando a alavanca é puBada para cima o &ngulo de ataque aumenta.Muando a alavanca é baiBada o &ngulo de ataque diminui.

O coletivo é o controle primário de altitude e secundário de >=J.O coletivo também é o controle primário de pressão de admissão.

5.; Janete de potencia

=unho rotativo que controla a rotação do motor através do aumento ou diminuição da quantidade de combust"vel e consequentemente da pot/ncia aplicada.

N o controle primário de >=J e secundário de pressão de admissão.

O man#metro de pressão de admissão  ou maniold  é um instrumento que indica a  pressão dos gases de admissão do motor.

%m última análise, indica a pot/ncia que está sendo eBigida do mesmo.

O maniold é um man#metro de pressão absoluta, que mede a pressão dos gases de admissão, tomada no coletor de admissão do motor. Muando o motor está parado,

como não há luBo de gases no interior do coletor, ele indica a pressão atmosérica local, ou ambiente.

CO(:'`%9 COJ(:O >%98-F:O

=' >=J' >'> J(%F% =98'> >=J8J%(F> =-F >=J' '> CO-%F'TO =:'J'(8'> >=J8J%(F> =-F >=J-F H%CY> J(%F%=:'J'(8'> >=J :'J'(8'> =' >=J-F 989=%(:%>CO-%F'TO =98'>>=J :'J'(8'> 5.? Comando c"clico

O c"clico controla a direção da orça aerodin&mica gerada pelo rotor principal por meio da variação c"clica de passo, comandando a inclinação do disco do rotor.

ltera o &ngulo de ataque das pás do rotor principal em determinados setores de sua traDetória. %sta mudança ocorre a cada volta completa 3ciclo7, das pás do rotor   principal.

Muando a alavanca é movimentada ocorre uma inclinação do disco do rotor principal, inclinando, portanto, a direção da orça de sustentação, que é sempre perpendicular  ao disco, a0endo aparecer uma componente hori0ontal, a tração, que a0 com que o helicóptero se desloque no sentido da inclinação do rotor.

O c"clico controla os movimentos de aragem e rolagem, atuando através da unidade misturadora e das estrelas rotativa e estacionária.

O c"clico é o comando primário de velocidade e secundário de altitude.O piloto  poderá comandar ao mesmo tempo uma variação coletiva e uma variação c"clica,

obtendose assim momentos de controle combinados 3iguras b e c7

%m virtude do eeito giroscópico, os comandos de mudança de passo devem ser eitos a Q+X antes da posição deseDada

Como a haste de mudança de passo está a 5<X avançada em relação G pá, os comandos que chegam G estrela estacionária estão deasados apenas a 5<X, o que a0 com que os comandos de passo c"clico cheguem eetivamente G pá com Q+X de deasagem, compensando o eeito giroscópico. Comando longitudinal no sentido de  picar

%m virtude do eeito giroscópico, os comandos de mudança de passo devem ser eitos a Q+X antes da posição deseDada

5.5 Comando dos pedais 

Os pedais controlam a proa do helicóptero, através do controle do passo das pás do rotor de cauda, gerando uma orça no rotor de cauda de modo a controlar  direcionalmente a aeronave. O rotor de cauda tem &ngulo de ataque positivo com os  pedais na posição neutra para compensar o torque em v#o de cru0eiro.  aplicação do  pedal tende a alterar a >=J do rotor, que deve ser corrigida pelo piloto. O pedal é o

comando primário de proa. 5.< %stabili0adores Terticais 

 deriva superior é uma asa de peril assimétrico e tem a unção, quando em v#o G rente, de criar uma orça aerodin&mica oposta ao torque de reação do rotor principal sobre a estrutura. %ssa orça age no mesmo sentido que o empuBo do rotor traseiro. 'sto permite a redução da pot/ncia do rotor de cauda no v#o G rente. lém da economia da pot/ncia ornecida pelo motor, a pilotagem é acilitada no sentido de que o piloto pode continuar o v#o sem necessidade do uso dos pedais para velocidades estabili0adas de v#o cru0eiro ou superior. Fambém para o caso de uma alha do rotor de cauda a deriva permite ao piloto continuar v#o e eetuar um pouso corrido em segurança.

:a mesma orma que a deriva superior, a deriva inerior aDuda também na estabilidade din&mica da aeronave. (a maioria dos casos a deriva inerior é equipada com uma bequilha de proteção para o rotor traseiro. =ara o caso de um pouso com grande &ngulo cabrado 3lare7 é poss"vel que a bequilha de proteção toque o solo. 5.* %stabili0ador Yori0ontal 

O estabili0ador hori0ontal é normalmente uma asa com peril assimétrico e invertida. Fem a inalidade de manter a aeronave nivelada com relação ao seu plano hori0ontal, quando esta está em v#o de translação. Muando se leva o c"clico G rente para se iniciar a translação, a pá que passa na parte de trás do disco do rotor ica mais alta com relação G pá que passa na rente e esta atitude tende a levantar a cauda da aeronave criando um momento picado. Com o aumento da velocidade o estabili0ador  hori0ontal gera uma sustentação no sentido invertido, ou seDa para baiBo, tendendo a  baiBar a cauda no sentido de nivelar a aeronave no plano hori0ontal. 'sso tra0 a aeronave para uma atitude correta em relação ao plano hori0ontal, evitando desconorto dos passageiros durante o v#o.

>. Pincí3ios do *=o

<.1 T#o pairado

O v#o pairado signiica manter o helicóptero numa posição constante acima do solo, normalmente eBecutado a pouco pés. =ara se manter em estacionário o rotor  tem que produ0ir uma orça igual ao peso do helicóptero. %stas duas orças apenas são iguais quando eBiste uma condição de vento nulo.

9e o &ngulo de ataque das pás or aumentado o helicóptero sobe na vertical sendo necessário no entanto aumentar a pot/ncia ou as rotaçVes decrescem. lguns helicópteros tem um acelerador ligado G manete de passo e outros tem um regulador de velocidade para que isto seDa eito automaticamente.

 (uma aeronave de asa iBa a velocidade do luBo de ar nas asas é principalmente determinado pela velocidade da aeronave em si. (o caso do helicóptero essa velocidade é determinada pela velocidade da aeronave mas também pela velocidade de rotação do rotor.

989F%(F`O I =%9O TO ='>:O F1 e F; se anulam

;I,PO,I:I*O AN:I6:OR?@E

Muando é aplicada pot/ncia sobre o rotor para girálo, constatase que a uselagem do helicóptero tende a girar @em torno do rotor@ e em sentido contrário  princ"pio da ação e reação. =ara evitar esse eeito é preciso tomar medidas especiais que estabili0em a aeronave em guinada. :iversas órmulas oram adotadas, como por  eBemplo utili0ar dois rotores girando em sentido contrário, isto neutrali0a os torques de reação. =ara isso, oram abricados os modelos com rotores coaBiais, em tandem e lado a lado. Jas a solução mais utili0ada, em virtude de sua simplicidade, é o rotor  antitorque na traseira, chamada, rotor de cauda.

^ =ara se beneiciar de uma eicácia máBima, o rotor de cauda deve estar locali0ado o mais longe poss"vel do eiBo do rotor principal.

^ O sistema anula a tend/ncia G rotação da uselagem, mas uma orça residual subsiste tendendo a a0er a aeronave derivar no sentido do empuBo do rotor

antitorque.

^ %sta nova tend/ncia é combatida por uma leve inclinação do eiBo do rotor  principal na direção oposta G da deriva.

O rotor de cauda comporta um outro inconveniente, a pot/ncia aborvida para acioná lo é da ordem de 1+ a 1< da pot/ncia total. % é na ase de v#o pairado que esta  porcentagem é mais elevada, quando é necessário o máBimo de pot/ncia ao rotor.

<.; %eito solo

8m dos enómenos que demorou mais tempo a ser compreendido oi porque a necessidade de menor pot/ncia para manter pairado Dunto ao solo do que aastado deste. 8ma das primeiras teoria oi que o helicóptero lutuava numa @bolha@ de alta pressão causada pelo rotor. 'sso parecia eBplicar também  porque ao partir em translação o helicóptero aundava o helicóptero

escorregava da bolhaUU 9abese agora que não é assim.

Os vórtices de ponta de asa ormamse sempre que uma asa ou pá produ0ir  sustentação. Os vórtices a0em com que o ar seDa acelerado para baiBo causando um @donas@.  representação vetorial mostra que para um certo &ngulo de ataque eBiste um arrasto indu0ido e uma dada sustentação eetiva.

Muando próBimo do solo eBiste um deormação "sica dos vórtices de ponta de asa e eles serão mais redu0idos. 'sso a0 com que o vento de do)n)ash relativo seDa menor e consequentemente para o mesmo &ngulo de ataque o arrasto indu0ido é menor e a sustentação eetiva é maior. 'sto tradu0se numa redução de  pot/ncia para manter o helicóptero pairado Dunto do solo.

^  (a prática, quando o disco do rotor não está muito longe do solo, a massa de ar  impelida para baiBo, é reletida no solo e aumenta a pressão na parte inerior do disco. %ste en#meno é conhecido como jeeito solo\.

^ O eeito é sens"vel se a dist&ncia entre o disco e o solo não ultrapassar um di&metro do disco. %le aumenta cerca de 1+  da sustentação. %ste en#meno eBplica a eBist/ncia de diversos tetos de utili0ação, com ou sem eeito solo

OGE

8ma das ormas de saber as perormances de um rotor e do helicóptero é saber qual a altitude máBima e que este pode manter pairado ora do eeito de solo 3 OGE  Out Ground Eect7.

IGE

Outro parametro a ter em conta é saber qual a altitude máBima e que este pode manter   pairado dentro do eeito de solo 3IGE  In Ground Eect7.

<.? T#o em deslocamento

Chamamos a orça vertical que o rotor desenvolve de sustentação. :eslocando, teremos uma orça adicional necessária para superar o peso e que serve para movimentar o helicóptero. ssim, o que se chamava sustentação chamaremos de resultante.3impulso7

Muando se passamos de uma situação de estacionário para translação, o vetor  resultante 3impulso total7 é decomposto em duas componentes sendo a sustentação 3componente vertical do impulso total7 menor que este. :e ato, uma das primeiras reaçVes quando se passa para voo de translação é um aundar do helicóptero, a não ser que se aplique mais pot/ncia 3&ngulo de ataque7

: ' cos a &1 ' sen a

& &

<.5  Tariação da pot/ncia necessária

 (o inicio do deslocamento, no caso das aeronaves de asa iBa, a pot/ncia necessária consiste na pot/ncia para ultrapassar o arrasto indu0ido somado G pot/ncia necessária para ultrapassar o arrasto parasita.

 (o caso dos helicópteros devemos somar ainda a pot/ncia necessária para ultrapassar  o arrasto causado pela rotação do rotor. Chamase a isso aasto de 3e"il ou de siluetaC e ao contrário do arrasto parasita ele eBiste mesmo sem velocidade de translação.

 curva de pot/ncia dos helicópteros tem as seguintes caracter"sticas.

Como se pode ver da igura acima há uma redução signiicativa na pot/ncia necessária conorme a velocidade vai aumentando. 'sto é causado pela sustentação de deslocamento.  eici/ncia do rotor aumenta conorme a velocidade aumenta Dá que no pairado haverá muita turbul/ncia causada pelos vórtices de ponta das pas. Conorme a translação do helicóptero para uma região de ar não turbulento os vórtices são deiBados para trás, o luBo de ar  tornase mais hori0ontal e a eici/ncia do rotor aumenta.

 %m v#o pairado, o empuBo era suiciente para equilibrar o peso. %m seguida

do movimento de inclinação do rotor, para a colocação em translação, a componente vertical inerior G orça do empuBo não basta mais. >esulta que uma colocação em translação deve sempre ser acompanhada de um aumento do passo coletivo e de  pot/ncia, para compensar esta queda de sustentação.

D. E"eitos Aeodin2micos *.1 :einiçVes

 k %iBos da pá

Hique atento para não conundir os eiBos imaginários da pá com eiBos imaginários do helicóptero.'magine o sistema do rotor ora da uselagem do helicóptero.

 -ongitudinal

%ste é o eiBo longitudinal da pá, sobre o qual ocorre a mudança de passo.  Tertical

9obre o eiBo vertical ocorre o movimento de avanço e recuo das pás.  Fransversal

% sobre o eiBo transversal ou lateral se dá o movimento de batimento, ou lapping.  k %iBos da aeronave

 k :isco do rotor e car

 k :isco do rotor e carga do disco 3Cargga do disco 3Carga alar7a alar7

=lano do disco, ou disco do rotor, é o plano que contém a pista descrita pela =lano do disco, ou disco do rotor, é o plano que contém a pista descrita pela eBtremidade da pá.  orça centr"uga e a sustentação @aDustam@ o plano do rotor, eBtremidade da pá.  orça centr"uga e a sustentação @aDustam@ o plano do rotor, determinando sua atitude e a leBão das pás.

determinando sua atitude e a leBão das pás.

Muando voa de orma retil"nea e hori0ontal, o rotor suporta apenas o peso do Muando voa de orma retil"nea e hori0ontal, o rotor suporta apenas o peso do helicóptero, ou seDa, a sustentação j-\ é

helicóptero, ou seDa, a sustentação j-\ é igual ao peso jK\, de igual ao peso jK\, de onde podemos airmar onde podemos airmar  que o ator de carg

que o ator de carga ou gravitacional é a ou gravitacional é - I K - I K I 1.I 1.

=orém, quando inclinamos o helicóptero, temos que saber que o ator de carga varia =orém, quando inclinamos o helicóptero, temos que saber que o ator de carga varia na ra0ão direta do &ngulo de inclinação da curva e inversa do cosseno desse &ngulo. na ra0ão direta do &ngulo de inclinação da curva e inversa do cosseno desse &ngulo. T

Taale lembrar que le lembrar que quando alamos em quando alamos em carga, estamos nos reerindo a carga, estamos nos reerindo a carga imposta aocarga imposta ao rotor principal.

rotor principal.

O ator carga também ocorre quando entramos em uma 0ona de turbul/ncia, com O ator carga também ocorre quando entramos em uma 0ona de turbul/ncia, com gr

granandedes s vevelolocicidadadedes s ou ou mamanonobrbras as brbrususcacas. s. TTaamomos s poportrtanantoto, , evevititar ar as as grgranandedess velocidades, manobras bruscas e quando entrarmos em uma 0ona de turbul/ncia, velocidades, manobras bruscas e quando entrarmos em uma 0ona de turbul/ncia, vamos redu0ir imediatamente a

vamos redu0ir imediatamente a nossa velocidade.nossa velocidade.

O ator carga aumenta em unção da orça centr"peta e esta por sua ve0 aumenta com O ator carga aumenta em unção da orça centr"peta e esta por sua ve0 aumenta com o peso e a

o peso e a velocidade e diminui com o aumento do raio da curva.velocidade e diminui com o aumento do raio da curva.

Com o aumento da inclinação, a resultante da sustentação j-\ terá de ser maior, para Com o aumento da inclinação, a resultante da sustentação j-\ terá de ser maior, para compensar o peso jK\ do helicóptero e o acréscimo de carga decorrente do ator de compensar o peso jK\ do helicóptero e o acréscimo de carga decorrente do ator de carga, para que a sustentação vertical j-1\ também aumente e seDa

carga, para que a sustentação vertical j-1\ também aumente e seDa capa0 de sustentar capa0 de sustentar  a aeronave em v#o.

a aeronave em v#o.

O peso de um corpo depende de

O peso de um corpo depende de sua massa e da sua massa e da aceleração da gravidade, logo, K I maceleração da gravidade, logo, K I m B

B g g ou ou m m I I KSg. KSg. =ara =ara eeito eeito de de cálculos, cálculos, utili0amos utili0amos a a gravidade gravidade g g I I Q,61 Q,61 mSsegmSseg Horça centriuga é aquela que tende a aastar um corpo em traDetória circular do seu Horça centriuga é aquela que tende a aastar um corpo em traDetória circular do seu centro de rota

centro de rotação. %sta orça surgção. %sta orça surge assim que colocame assim que colocamos os o rotor do helicópo rotor do helicóptero emtero em movimento e dependendo da >=J, chega a atingir uma orça de impacto de 1; movimento e dependendo da >=J, chega a atingir uma orça de impacto de 1; toneladas.

toneladas.

%Berc"cio 1 8m helicóptero >;;, a0endo uma curva de *+], sabendose que seu %Berc"cio 1 8m helicóptero >;;, a0endo uma curva de *+], sabendose que seu  peso é de 1?4+ lb, qu

 peso é de 1?4+ lb, qual será a carga suportada al será a carga suportada pelo rotor!pelo rotor!

?4 ?4

=eso do helicóptero I 1?4+ lb  =eso do helicóptero I 1?4+ lb  Cosseno de *+] I +,< Cosseno de *+] I +,< 9olução 1?4+ S +,< I ;45+ lb  9olução 1?4+ S +,< I ;45+ lb  Observe que o rotor terá de

Observe que o rotor terá de suportar o dobro do peso normal do >suportar o dobro do peso normal do >;;.;;.

%Berc"cio ; 8m helicóptero %nstrom H;*, com peso de 16++ lb, eBecutando uma %Berc"cio ; 8m helicóptero %nstrom H;*, com peso de 16++ lb, eBecutando uma curva nivelada de ?+], terá o seu

curva nivelada de ?+], terá o seu ator de carga alterado para quanto!ator de carga alterado para quanto! =eso do helicóptero 3K7 I =eso do helicóptero 3K7 I 16++ lb 16++ lb  Cosseno de ?+] I +,6*Q Cosseno de ?+] I +,6*Q 9olução 16++ S+,6*Q I ;+41,?5 lb  9olução 16++ S+,6*Q I ;+41,?5 lb   k 9olide0 total e sol

 k 9olide0 total e solide0 parcialide0 parcial

 k %iBo de rotação  k %iBo de rotação

?6 ?6

 kngulo de conic

 kngulo de conicidadeidade

 orça resultante, criada pela orça centr"uga e pela sustentação 3apenas cerca de  orça resultante, criada pela orça centr"uga e pela sustentação 3apenas cerca de 4 da primeira7 vai ser vis"vel no levantamento das pás do helicóptero. Chamamos 4 da primeira7 vai ser vis"vel no levantamento das pás do helicóptero. Chamamos de

de conicidadeconicidade e é tanto maior  e é tanto maior quanto mais pesado o helicóptero esteDa.quanto mais pesado o helicóptero esteDa.

 N o que está esquemati0ado nas duas iguras abaiBo em que o helicóptero número 1  N o que está esquemati0ado nas duas iguras abaiBo em que o helicóptero número 1

está mais leve do que o

está mais leve do que o número ;.número ;.

 katimento  katimento

atimento ou lapping é o movimento vertical das pás de um rotor, medido em suas atimento ou lapping é o movimento vertical das pás de um rotor, medido em suas  pontas.

 pontas. =odemos =odemos comparar comparar o o movimento movimento de de batimento batimento ao ao movimento movimento de de umauma gan

gangorgorra. ra. %ss%sse e movmovimeimento nto perpermitmite e comcompenpensar sar a a disdissimsimetretria ia de de sussustententaçtação ão e e éé  provocado por reaçVes aerodi

 provocado por reaçVes aerodin&micas que independem dn&micas que independem do comando do piloto comando do piloto.o.

?Q ?Q

%m v#o, a própria condição do disco, inclinado para rente, aDuda a compensar a dissimetria de sustentação.O en#meno da dissimetria de sustentação também ocorre no rotor de cauda, que, por esse motivo, também tem o movimento de batimento.

 kngulo de batimento

 k -igação R

D.$ =recessão [iroscópica

 @=recessão@ é uma outra propriedade dos giroscópios aproveitada na industria aeronáutica. %la surge quando uma orça constante tenta mudar o seu plano de rotação. (este caso o giroscópio reagirá como se esta atuasse em um ponto situado a Q+] do ponto de aplicação e no sentido de rotação. %sta propriedade é utili0ada na operação do ponteiro de um Furn  anW 3 =au e bola7 ou de um Furn Coordinator.  bolinha sore apenas os eeitos das orças nela aplicadas 3centr"uga e centr"peta7 e não possui nenhum tipo de controle

ou alimentação para a sua operação.

 precessão giroscópica é um enómeno "sico que a0 com a eação a qualquer orça aplicada num ponto de um disco em rotação se d/ Q+] depois.

qui compreendese porque o estol na pá que recua causa uma cabragem do helicóptero. %ste estol dáse no ponto C e o seu eeito aparece no ponto : causado uma atitude de nari0 em cima.

O mesmo racioc"nio é válido para a pá que avança resultando uma picada do helicóptero, ou seDa, um estol no ponto  tradu0se num eeito em .

*.? :issimetria de sustentação

 dissimetria de sustentação é deinida como a sustentação desigual na área do disco do rotor, criada pelo v#o com velocidade de translação ou vento e oi o maior   problema encontrado para conseguir a0er o helicóptero voar.

 T#o =airado 9em Tento

 órmula da sustentação di0 que quanto maior o &ngulo de ataque, maior a sustentação, que por sua ve0 varia com o quadrado da velocidade.

 (um v#o pairado sem vento, a velocidade tangencial de uma pá é constante, qualquer  que seDa a sua posição no disco do rotor. (esta condição há uma sustentação  pereitamente simétrica. (ão há variação de &ngulo de ataque e também não varia a

velocidade. ssim, é poss"vel concluir que a pá que avança tem a mesma sustentação do que a pá que recua.

 (ormalmente, as pás t/m uma velocidade média tangencial de 5++ milhas por hora em suas pontas, que vai decrescendo na direção da rai0 até atingir velocidade considerada despre0"vel.

 T#o G Hrente ou =airado Com Tento

Yavendo um vento relativo em direção ao bordo de ataque de um aeroólio, quanto maior o vento, maior a sustentação. Yavendo esse mesmo vento relativo em direção ao bordo de uga, a sustentação não será a mesma.

[irando no sentido antihorário, a pá começa a avançar quando passa dos 16+] e a recuar quando passa dos ?*+]. Muando avança, a pá está com seu bordo de ataque contra o vento relativo e sua velocidade tangencial é somada G velocidade do vento,  proporcionando sustentação muito maior do que a da pá que recua.

=or estar no sentido oposto ao da velocidade de deslocamento, a pá que recua terá sua velocidade tangencial inal subtra"da da velocidade do vento relativo.

%sta situação é igual no caso de v#o pairado com vento.

*.5 9ustentação de deslocamento

 sustentação de deslocamento é a sustentação adicional obtida ao entrar em v#o hori0ontal, devido ao aumento de eici/ncia do sistema do rotor. O rotor produ0 maior  eici/ncia ao se deslocar para rente porque a circulação do ar indu0ido, resultante da velocidade G rente, Duntase G velocidade normal do ar desviado para baiBo, havendo um incremento de velocidade.

 (essa ase de transição é comum aparecer no helicóptero uma vibração de reqE/ncia intermediária ;1, ou seDa, 3duas vibraçVes a cada volta do rotor7. %ssa vibração é considerada normal e deve desaparecer quando a sustentação se torna eetiva. Fambém ocorre nessa ase, o eeito de luBo transverso, que é o resultado de uma distribuição desigual das part"culas de ar nas partes posterior e anterior do disco de rotor, que irá se equali0ar quando a aeronave alcançar a sustentação de deslocamento.

*.< Fransição

Muando o helicóptero voa para diante, o ar que passa pela secção traseira do disco rotor tem um &ngulo de chegada do luBo vertical, maior que o do ar que passa pela  parte dianteira.

O luBo vertical na seção traseira do disco rotor provoca a redução do &ngulo de ataque, resultando em menos sustentação. 8m &ngulo de ataque maior e mais

sustentação são gerados na parte da rente do rotor porque o luBo de ar nesse ponto é mais hori0ontal.

s dierenças entre as duas 0onas do disco rotor t/m o nome de eeito transversal do luBo e ao provocar uma quantidade desigual de sustentação e arrasto provocam vibraçVes no conDunto. %ste tipo de vibração é acilmente detectável pelo piloto. %stas vibraçVes aparecem normalmente quando o helicóptero se desloca a

velocidades entre os ;+ e os 5+ RmSh. *.* >essonancia com o solo

>esson&ncia com o solo são oscilaçVes violentas, que surgem quando o centro de massa é descentrali0ado, devido ao desequil"brio da relação angular entre as pás. Os helicópteros com rotor articulado eSou trem de pouso com amortecedores e rodas  pneumáticas são mais suscet"veis a este tipo de problema, que podem surgir durante o

cheque de magnetos, durante o taBi  no estouro de um pneu , na decolagem ou no  pouso, com toque violento de uma das rodas.  rapide0 do piloto é essencial para sair 

desta situação, pois a resson&ncia pode destruir totalmente um helicóptero em poucos segundosU

:iante de uma situação de resson&ncia com o solo o piloto tem duas opçVes

9e tiver >=J suiciente para decolar deve tirar o helicóptero imediatamente do solo e  pousar em outro tipo de terreno, de preer/ncia plano e macio.

9e não tiver >=J suiciente para decolar deve cortar o motor e aplicar o reio rotor  imediatamente.

*.4 uto >otação

 auto rotação é uma condição estável de voo em que a orça necessária para manter  o rotor girando não provém do rotor mas sim do luBo de ar passando pelo mesmo. 9ó é poss"vel eBecutar esta manobra perdendose altitude. N comparável ao voo planado.

N uma manobra a que se recorre numa situação de alha de motor e que permite aterrar em segurança. =ara se manter a rotação do rotor ao arrasto teremos uma orça igual proveniente do motor.

9e o motor alhar ou or deliberadamente desligado do rotor devera haver uma outra orça que mantenha o giro. %ssa orça é conseguida redu0indose o passo, ou seDa , diminuindo o &ngulo de ataque. O ar ao passar pelo rotor manterá o giro.

H-8O :% > %J TO 9%J =OF(C' H-8O :% > %J TO

COJ =OF(C'

 a capacidade que as pás do rotor t/m de continuar a girar no mesmo sentido e com a mesma velocidade em caso de alha de pot/ncia, desde que esteDam no passo m"nimo.

 autorotação possibilita aos helicópteros um pouso com segurança, em caso de alha do motor.

O helicóptero troca a energia potencial proveniente da sua altitude por energia cinética capa0 de manter as rotaçVes do rotor para garantir uma aterragem em segurança.

ntes da aterrari0agem devese redu0ir a velocidade hori0ontal e a ra0ão de descida arredondando a traDetória 3lare7.

:urante o lare as rotaçVes do rotor tendem a aumentar, dependendose da agressividade com que a manobra é eita, o que aDuda a obter as rotaçVes necessárias para que se possa a0er uma aterragem tão suave quanto poss"vel. D. %eito do tempo de reação do piloto

*.Q Curva do homem morto

 (este gráico de velocidade e altura, podese observar dierentes situaçVes de v#o, e analisar as condiçVes que possibilitam um pouso seguro em autorotação. O gráico varia de acordo com o modelo do helicóptero.

:evese evitar voar nas áreas abaiBo da curva do gráico, chamadas de curva do homem morto, onde não há possibilidade de a0er a autorotação com segurança.

 (a prática, operase dentro destas áreas. O importante é saber que está enrentando uma situação de risco calculada.

9e ocorrer pane de motor dentro da área ate 5+ Rts, com certe0a a situação não será das melhores. O rotor perde rapidamente rotaçVes devido ao grande angulo de ataque.  velocidade é baiBa e a altura é pouca para uma recuperação.

Com a velocidade em torno de *+ milhas por hora e pouca altura, a única sa"da é tentar um pouso corrido, caso esteDa voando sobre um terreno plano.

 (ão há condiçVes de redu0ir a velocidade antes de tocar o solo, porque voc/ está voando muito baiBo, além do agravante da perda de rotação do rotor.

=elo gráico dá para ver que voc/ está @tirando um rasante@ e neste momento o motor   parou.  situação é a pior poss"vel, porque agora voase a 11+ milhas por 

hora.Jesmo que esteDa sobre a pista de um aeroporto, a estrutura do helicóptero não irá suportar o impacto com o solo.

*.1+ %eito =endular

Fend/ncia do eiBo do mastro a permanecer perpendicular ao plano de rotação

 ell , com o obDetivo de atenuar o problema do eeito pendular, concebeu a barra estabili0adora. N uma barra com pesos nas eBtremidades, iBada ao mastro, através de amortecedores hidráulicos, a Q+] deasada com o rotor principal.Caso haDa inclinação do disco do rotor, a barra tende a permanecer em seu plano original, provocando um retardo na tend/ncia da uselagem acompanhar o disco do rotor e viceversa.

*.11 %eito de Coriólis

O matemático Coriólis airma que @para um corpo em movimento giratório, o  produto da velocidade pela dist&ncia do centro de massa ao eiBo de rotação deve  permanecer constante\.

 dist&ncia do centro de massa ao eiBo de rotação ve0es a velocidade de rotação deve  permanecer constante para uma determinada rotação.

T I ω.r 

%C I m.v I m. ω.r

; ;

Caso a dist&ncia do centro de massa ao eiBo de rotação varie, a velocidade também irá variar, para que o produto permaneça constante 3W7.

9empre que as pás do helicóptero a0em o movimento de batimento para cima, a dist&ncia do seu centro de massa ao eiBo de rotação, diminui.  dist&ncia se tomando menor, a velocidade de rotação da pá deverá aumentar, para que o produto permaneça constante.

Muando ocorre o contrário, ou seDa, temos um batimento para baiBo, nos distanciamos mais do eiBo de rotação e a tend/ncia será a de diminuir a rotação.  esta tend/ncia das pás em alterarem suas velocidades damos o nome de eeito de Coriólis, que  provoca os movimentos de avanço e recuo

Os amortecedores 3dampers7 instalados no cubo do rotor, são os responsáveis por  absorver estes movimentos de avanço e recuo.

=or enquanto, devemos saber que esta tend/ncia de variar a velocidade é absorvida nos rotores articulados pelos amortecedores de avanço e recuo, e nos r"gidos e semi r"gidos pela própria estrutura.

O eeito de desbalanceamento geométrico é resultante dos constantes esorços nos movimentos de avanço e atraso das pás e de tração e compressão na rai0 das mesmas,  podendo resultar até na quebra das pás.

4. Centro de gravidade 4.1 =esos

:einiçVes de peso

7 =eso básico  = , asic )eight  K

 9ituação em que a aeronave é pesada para cálculos de peso e balanceamento. Constam do = os seguintes itens

Célula, Jotores, 9istemas, %quipamentos de %merg/ncia, Combust"vel e leo residuais 3não drenáveis7.

 7 =eso basico operacional  =O , asic operational )eight  OK  9ituação em que a aeronave é pesada com combust"vel

4.; alanceamento

 teoria de. =eso e alanceamento é baseada no =rinc"pio da balança de onde se origina o termo balanceamento.

O trabalho de quem utili0a uma balança é equilibrála. (o balanceamento de uma aeronave o trabalho não é dierente.

=odese airmar que estando pesos iguais a uma mesma dist&ncia do ponto de apoio, a gangorra está equilibrada. %sta dist&ncia do ponto de aplicação do peso ao ponto de apoio recebe o nome de >`O.

Mualquer peso aplicado em qualquer ponto desta gangorra, dierente do ponto de apoio, gera uma orça que a movimenta em torno deste. %sta orça recebe o nome de JOJ%(FO, e seu valor pode ser determinado com o uso da seguinte órmula

 J I = B , onde JIJOJ%(FO$ =I=%9O$  I >`O.

Fodo momento causado por um peso G direita do ponto de apoio gera um movimento no sentido dos ponteiros do relógio, o que caracteri0a um momento convencionado  positivo$ por conseguinte, um momento causado por um peso G esquerda do ponto de apoio gera um movimento no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, caracteri0ando um movimento convencionado negativo.

4.? :atum -ine

:atum -ine é uma linha vertical da qual todas as medidas hori0ontais são tomadas.  datum line pode ser posicionada na tangente ao nari0 ou no mastro, não eBistindo uma regra quanto G sua locali0ação. 9ua posição é determinada pelo abricante da aeronave.

4.5 :eslocamento do C[

O centro de gravidade de uma aeronave tem sua posição determinada em unção da distribuição de pesos a bordo como carga , tripulantes e passageiros, e muda sempre que algum peso é retirado, colocado ou trocado de posição em relação ao eiBo longitudinal da aeronave.

O centro de gravidade pode ser deslocado ao longo de qualquer um dos tr/s eiBos  básicos do helicóptero . :evido Gs redu0idas dimensVes de largura e altura da

uselagem, não eBiste muita variação de posição do C[ em torno dos eiBos vertical e lateral.=ara garantir condiçVes de v#o, o C[ tem limites de posicionamento que são determinados pelo abricante. =or este motivo, para cada decolagem é obrigatória a determinação da posição do C[ .

[eralmente, os abricantes apresentam os limites de posição de C[,de uma aeronave, em orma de gráico que chamamos de %(T%-O=%. O C[ deve estar locali0ado  próBimo ao mastro e neste caso a uselagem permanece hori0ontal e não é necessário

comando c"clico, para o v#o pairado.

9e o C[ tiver muito aastado do mastro, para rente ou para trás, a uselagem se inclinará no sentido do C[ e o controle se torna mais di"cil diminuindo inclusive a manobrobilidade.. Cada equipamento , possui tabelas e cartas de balanceamento que acilitam o carregamento e a determinação do C[.

 (o entanto, a determinação do C[ será encontrada com os seguintes dados

 =eso básico , C[ básico e a dist&ncia da linha de reer/ncia 3:F8J7 de cada peso a ser adicionado 3passageiro, piloto, bagagem, gasolina, etc.7.

 posição da linha de reer/ncia 3:F8J7 pode variar de acordo com o abricante, ou seDa, para o :F8J á rente, teremos

:eterminar o C[ , com os seguintes dados

=eso  raço I Jomento

=eso básico 1.++5 lb 1+1,+\ 1+1.5+5

[asolina 3;< gal7 1<+ 'b 1+4,+\ 1*.+<+

=iloto ??+ 'b 6?,Q\ ;4.*64

1.565 lb 15<.151

9e  C[ = soma dos momentos , teremos  C[ = 15<.151 = Q4,6\

=eso 1.565

'sto signiica que o C[ está locali0ado a Q4,6\ da linha de reer/ncia ou seDa na estação Q4,6

0---83,9---101,0--107,0

6. Henestron