CARACTERÍSTICAS DO PROJETO DE UM AEROMODELO ''PARTE 3''

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Mensagem  verme em Sab Jan 26, 2013 12:21 pm

Por: Paulo Salvado
Vamos agora abordar o que chamamos de instabilidade espiral, que se considera ser causada por uma combinação de erros no projeto de um aeromodeloo de vôo-livre, que levam o aparelho a executar um mergulho em espiral. Alguns aeromodelistas confundem o mergulho espiral com o parafuso, mas eles são diferentes. Em um parafuso as superfícies de sustentação estão completamente estoladas e o aparelho gira em torno de um eixo que, mais ou menos, atravessa verticalmente a fuselagem através de um ponto situado próximo ao nariz. Em um mergulho em espiral a aeronave ainda está voando, isto é, suas asas ainda geram sustentação. Mas os fatores dos quais resulta a estabilidade não foram totalmente restabelecidos após algum acontecimento que os tenha perturbado. Somente erros de desenho leva a essa condição tais como pouco diedro, excesso de área de deriva, excesso de área lateral da fuselagem logo atrás das asas, etc.. Logo que o aeromodelo inclina suas asas, devido talvez a uma rajada de vento, ele começa a "derrapar" lateralmente. Enquanto ele desliza, a deriva (talvez com excesso de superfície) tenta desviar a cauda de maneira a apertar o raio da curva. Esses efeitos se auto-alimentam e crescem cada vez mais, reforçados pela crescente velocidade do modelo em mergulho. Assim, o aparelho tendé a diminuir o raio da curva em mergulho cada vez mais e aumentar a velocidade ate...



Há também o sopro de hélice. A hélice, ao girar, não gera um sopro retilíneo mas sim em espiral, no mesmo sentido da rotação do motor, que envolve a fuselagem deslizando em direção à cauda, chocando-se com as laterais da fuselagem, com a deriva e outras superfícies. O efeito do sopro de hélice pode ser suficiente para estimular a instabilidade espiral (vide ilustração). Para diminuir a influencia do sopro, a área do pilone das asas (no caso de um aeromodelo de vôo-livre com asa-alta sobre um pilone), as áreas do pilone e da deriva devem ser reduzidas (ou a deriva única pode ser substituída por dupla com áreas menores e montadas nas pontas do estabilizador) ou pode-se mudar a posição da deriva baixando-a e fazendo com que parte dela fique por baixo da fuselagem. O desvio da linha de tração para a direita, no caso de hélices que girem no sentido convencional (anti-horário quando observado de frente) também reduz o efeito do sopro de hélice.



O movimento de rotação da hélice causa mais um efeito, só que para este não há remédio. Trata-se do efeito giroscópico. Giroscópio é um aparelho muito simples, composto de um volante (uma roda pesada) que gira em alta rotação ao redor de seu eixo. Baseado em leis específicas da física, o volante ao girar tende a manter seu eixo rigorosamente apontado para uma direção. Os giroscópios são empregados em pilotos automáticos de aeromodelos e aviões reais e em sistemas de direção e guiagem de foguetes e mísseis. Pois bem, ao girar a hélice se transforma em um giroscópio e tende a manter o eixo do motor constantemente apontado para uma determinada posição... Segure um giroscópio de brinquedo (um volante instalado em um eixo onde de enrola um barbante; ao puxar o barbante, o conjunto passa a girar em velocidade suficiente para produzir o efeito) com o eixo apontado para a sua frente. Tente move-lo de um lado parta outro e descobrirá que, toda vez que tentar deslocá-lo para a direita ele fbrçará sua mão para baixo ou para cima, conforme a direção de rotação do volante. A h~ce faz a mesma coisa com o nariz do aeromodelo toda vez que houver uma mudança de trajetória. A única maneira de minimizar o efeito giroscópico é manter o momento de nariz o mais curto possível.

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Os aeromodelos com características aerodinâmicas mais simples são, sem dúvida, os VCC. Ao projetá-los o aeromodelista não precisa se preocupar com dois dos três eixos de estabilidade, com escolha minuciosa de perfis (escolha qualquer perfil simétrico e pronto!), com instabilidade espiral, etc..



É por isso que essa categoria é muito recomendada para aqueles que gostam do aeromodelismo mas não têm intenção de gastar muito e de ter preocupações com o esporte. Modelos radiocontrolados devem atender a todas as regras que asseguram a instabilidade inerente aos aparelhos de vôo-livre mas há uma liberdade muito grande quanto aos ângulos de incidência, decalagem, diedro e formato das asas, superfícies da cauda etc., devido aos modernos aparelhos de radiocomando que permitem ajustes finos ("trimagem") através das superfícies de controle (ailerons, leme e profundor). Os aparelhos de vôo-livre são limitados por regulamentos de concursos que determinam o tamanho dos motores e o seu tempo de funcionamento em vôo, restringem a superfície ou carga alar, etc. Dentro das limitações o projetista terá de definir se desenha um aeromodelo com as dimensões mínimas, sacrificando o planeio em prol de uma subida rápida, ou se faz o contrário para ganhar um planeio de alta performance (que tal um meio termo?).



Planadores de vôo-livre sofrem as mesmas limitações, apesar de não terem motores. Neste caso, o comprimento do cabo de reboque é o fator limitador. O negócio é procurar projetar uma máquina de alto desempenho e que plane melhor que um urubu (nada na natureza plana melhor que um urubu!). Aeromodelos de vôo-livre com motor a elástico diferem em desenho em relação aos seus parceiros com motores de combustão interna, começando pelo momento de nariz que é mais longo em conseqüência do comprimento do motor, que também é o componente mais pesado do aparelho, que faz com que a asa seja localizada mais ou menos na metade do comprimento das tiras de borracha do motor para um balanceamento satisfatório. As hélices são de grande diâmetro para aumentar a eficiência do motor e reduzir os efeitos do sopro de hélice (algumas são monopás para aumentar ainda mais seus diâmetros) chegando a medir até um-terço da envergadura. A área da deriva também é maior por causa do grande diâmetro da hélice e do longo momento de nariz. Há duas maneiras de encarar tudo o que foi acima explicado sobre a aerodinâmica aplicada aos projetos de aeromodelos.



Alguns leitores, decididamente uma minoria, aderirão aos métodos estritamente matemáticos e surgirão com várias fórmulas, cada uma relativa aos tamanhos, formatos e superfícies de cada componente do modelo. Outros preferirão deixar a matemática de lado e adotarão a tentativa e erro como principal critério.


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O fato é que todo método matemático traz consigo tolerâncias para mais ou para menos em cada aplicação. Essas tolerâncias aumentam bastante com a miniaturização devido ao efeito escala. O método matemático pode então dar um trabalhão danado para depois o projetista verificar que o seu resultado não é melhor do que outro obtido "a olho". Se a experiência indica quer a superfície do estabilizador de um aeromodelo com motor a elástico deve ser aproximadamente igual a um-terço da área da asa, por que preocupar-se com fórmulas exatas?



É por isso que esta série de artigos publicados na Brasil Modelismo não se preocupa muito com a matemática; eles apenas abordam fórmulas elementares porém essenciais como cálculos de superfícies, alongamentos, etc.. Nunca é demais lembrar que nos últimos 70 anos muitos aeromodelos campeões em diversas categorias e modalidades, em todos os países onde se pratica o aeromodeljsmo esportivo, foram proj etados por médicos, advogados, vendedores e outras pessoas pouco afetas às ciências chamadas "exatas". Como exemplo, um dos mais famosos aeromodelistas do mundo e inventor do "UControl", o norte-americano Neville E. Walker (Jim Walker), era um advogado.

De: Hobby Esportes
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