Aerodinâmica de voo de asas rotativas (parte II)

Nesta segunda parte da nossa série sobre aerodinâmica de helicópteros, discutiremos os efeitos da deriva, a sustentação de deslocamento, Vne, estol da pá que recua e autorrotação.

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Apesar da aerodinâmica ser algo, por vezes, difícil de se explicar, ela consiste num conhecimento fundamental para que um piloto compreenda a sua aeronave e os fatores fundamentais para a segurança de voo, como peso e balanceamento, efeitos do vento e diagnóstico de emergências. Nós encerramos a nossa discussão na primeira parte deste artigo tratando de pairado OGE (out of ground effect) e IGE (in ground effect) e sustentação de deslocamento (ou sustentação translacional). Neste momento, começaremos a parte II trazendo à tona outro fenômeno, que ocorre mais notadamente durante o pairado: a deriva.

Uma vez que se aprende a dominar o voo pairado, tal manobra torna-se algo de segunda natureza; instintivo. Sem pensar, ajusta-se os controles de voo conforme o necessário para manter a aeronave imóvel no ar e uma das tendências naturais do helicóptero que se tenta a todo instante contrariar é a deriva. Em helicópteros de rotor simples (um rotor principal e um rotor de cauda), com sentido de rotação anti horário, a máquina assume a tendência de deslocar-se lateralmente para a direita. Isso resulta do empuxo do rotor de cauda que atua contrariando o torque do rotor principal. Essa tendência é compensada pelo piloto por meio da aplicação de cíclico para a esquerda, inclinando o disco de rotação para a direção oposta à deriva. No entanto, compensações também podem ser feitas por meio do projeto da aeronave. isto é, a transmissão pode ser instalada inclinada e as hastes de controle podem ser dispostas de forma que, quando o cíclico está centrado, a swashplate está inclinada para o lado esquerdo. Ainda, controles de estabilidade comandados por computador podem atuar reduzindo esta tendência aparente ao piloto.

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As pessoas me perguntam a todo o momento se voar um helicóptero é, de alguma forma, parecido com voar um avião. A minha resposta é sempre “claro! Uma vez que se atinge a sustentação translacional.” Como mencionado na primeira parte desta matéria, a sustentação de deslocamento é o ponto (velocidade) a partir do qual se consegue deixar para trás os vórtices produzidos pelas pás do rotor principal. É neste momento em que o rotor passa a se comportar mais como uma asa e menos como um “ventilador”. Contudo, há algumas diferenças únicas às asas rotativas. Durante o voo à frente, o rotor do helicóptero pode ser dividido em duas seções: a parte que avança (constituída pelas pás que se deslocam no mesmo sentido do deslocamento da aeronave) e a parte que recua (constituída pelas pás que se deslocam no sentido contrário ao do deslocamento da aeronave). Portanto, partamos do exemplo em que um helicóptero, com uma velocidade de rotação de ponta de pá de 480 kt, está viajando a uma velocidade de 120 kt. Sendo assim, o vento relativo experimentado pela parte do rotor que avança possui a velocidade de 600 kt (480 kt + 120 kt), enquanto a porção que recua experimenta uma velocidade de 360 kt (480 kt – 120 kt). Como resultado, pode-se notar claramente a diferença de sustentação que existe entre as duas porções. Esta diferença, no entanto, pode ser impossível de se superar quando em altas velocidades. Já ouviu falar do termo “Vne”?

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Vne ou “velocidade nunca exceder” é uma velocidade calculada levando em consideração a altitude pressão, a temperatura e o peso de decolagem, e é aquela a partir da qual a porção que recua do disco de rotor não consegue mais produzir sustentação. Essa condição normalmente é sinalizada por uma vibração acentuada, tendência da aeronave de subir o nariz e de rolar para a esquerda. Isso é chamado de estol da pá que recua. Para se recuperar desta condição, deve-se abaixar suavemente o coletivo e aplicar cíclico para trás, para reduzir a velocidade.

Bem, acredito que já falamos o bastante de voo reto e nivelado. Vamos tratar agora das tão temidas autorrotações. Durante o regime com potência, o arrasto do rotor é superado pela potência do motor. Quando o motor falha, é preciso haver uma força alternativa para manter estável a RPM (revoluções pro minuto) do rotor, para que a aeronave possa ser controlada até que um pouso em segurança possa ser efetuado. Durante uma autorrotação, o piloto comanda completamente (ou quase) o coletivo para baixo, imprimindo uma descida, uma vez que o helicóptero não mais consegue se sustentar em voo. Nesta condição, o fluxo de ar que atinge o sistema de rotor vem de baixo para cima e provê energia para que o arrasto de perfil possa ser superado e para que as pás permaneçam em movimento rotacional. Você deve enxergar a autorrotação como uma troca de altitude por RPM, que, por sua vez, será utilizada mais próximo ao solo, com o intuito de reduzir a razão de descida e a velocidade à frente. A maioria das autorrotações é realizada com velocidade à frente, no entanto, caso seja necessário, ela pode ser feita partindo-se de um regime pairado.

Durante o treinamento, é possível simular uma pane de motor colocando-o em marcha lenta (idle) ou simplesmente abaixando o coletivo, de forma a deixar a roda livre atuar e minimizar os efeitos da atuação do motor. Ou seja, levar o helicóptero a um regime no qual o motor pouco está contribuindo para a manutenção de RPM. Há quatro fases distintas da autorrotação: a entrada, a descida, o flare e o amortecimento. A fase da entrada inicia-se com a efetiva perda de potência, que deve ser prontamente respondida com um vigoroso abaixamento de coletivo, buscando evitar perder rotação.

Durante o estágio da descida, o fluxo de ar relativo ao deslocamento do helicóptero orienta-se de baixo para cima. Este fluxo ascendente, neste momento, é o que faz girar o rotor, mantendo a RPM. Nesta fase, o piloto deve realizar constantes cheques cruzados (cross checks), observando, dentre outros aspectos, três fundamentais fatores: velocidade, RPM e o ponto de toque. O ângulo de descida normalmente é de 17 a 20 graus, dependendo da velocidade, altitude densidade, vento, RPM e tipo de helicóptero.

Pouco antes do pouso, o piloto reduz a velocidade e a razão de descida por meio da aplicação de cíclico para trás, mudando também a atitude do disco do rotor e expondo-o mais ainda ao vento relativo, o que é traduzido num aumento de RPM. Tal ganho (ou recuperação) é logo em seguida utilizado para, por meio do comando coletivo, nivelar a aeronave e amortecer o pouso, que geralmente pressupõe um breve deslocamento à frente no solo, seja arrastando os esquís ou utilizando as rodas do trem de pouso.

Nesta segunda parte da nossa série sobre aerodinâmica de helicópteros, discutimos os efeitos da deriva, a sustentação de deslocamento, Vne, estol da pá que recua e autorrotação. Espero que, por hora, você tenha compreendido a importância de uma sólida base de conhecimento sobre a aerodinâmica e sua importância para a operação segura de uma aeronave de asas rotativas. Na terceira parte desta matéria, falaremos de estol de potência e um perigo específico dos helicópteros: o rolamento dinâmico.

COMENTÁRIOS

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    Luciano 4 meses

    Muito boas as explicações !! Parabéns !

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