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Aeromodelistas por Paixão!
Edição 03 - Mai/2016
Bilhete do Editor
Lancei esta newsletter em setembro do ano
passado. Não era para ser uma publicação periódica, mas eu presumia que a continuaria com
alguma regularidade. Todavia meu engajamento com ela durou apenas até a edição #02, 45
dias após o lançamento da edição #01. Tive
muitas dificuldades de conseguir colaboradores
e também, principalmente, porque além deste
compromisso com meus colegas aeromodelistas, eu tinha obrigações profissionais outras, significando um tempo reduzido para dedicar atenção a esta newsletter. Ou seja, os dois fatores
conduziram-me a interromper sua publicação.
Mas - índole minha - não consigo ficar longe de redigir sobre meu amado hobby. E resolvi dar-lhe uma
segunda chance. Desta vez com um enfoque diferenciado em relação às duas edições iniciais. Sou
engenheiro, projeto e construo aeromodelos, mas
não sou um grande piloto. Então decidi dedicar esta
newsletter basicamente àqueles que constroem
e/ou projetam, o que não significa que seu conteúdo não possa interessar aos somente “voadores”.
Evidentemente, a partir disto, não esperem encontrar aqui qualquer artigo técnico de análise de modelos ARF ou RF. Isso eu deixo para as revistas e sites
das lojas internacionais, que se incumbem de publicar as devidas reviews (para você acreditar ou
não). Ficaremos com artigos técnicos envolvendo
a construção e aspectos outros dos projetos de aeromodelos, estruturais ou aerodinâmicos.
Em verdade não pretendo redigir artigos originais, mas antes me basear em, ou traduzir de, materais técnicos existentes na literatura nacional e internacional, que aliás abundam na minha biblioteca,
e material de engenharia. Isso facilita muito minha
tarefa sem perder o foco nos aspectos técnicos.
Mas, como anteriormente, e sempre, faço um
voto para que meu colegas me ajudem nesta empreita e criemos uma publicação que possa servir
de referência a todos os construtores, autênticos
aeromodelistas de velha escola.
gpLeitner
LIVRO EM PAUTA
RC SCALE AIRCRAFT MODELS FOR EVERYDAY FLYING
Exatamente no ano de 1980, Gordon Whitehead, um
piloto britânico da aviação comercial, publicou este
que viria a ser uma quase-bíblia de quem constrói
modelos em escala. Com uma diferença: em seu livro
ele abandona a intenção de atingir o estado de arte
na construção escala, para se dedicar mais ao que
se convencionou chamar Sport Scale (aqui chamaremos de escala-esporte). Por quê? Ora, pela simples
razão de você não nascer um gênio da escala, mas
sim percorrer toda uma cadeia de experiências, de
prática, de acertos recompensadores a retumbantes
fracassos, enfim, pelo aprimoramento contínuo. Portanto em algum lugar deve-se começar e Whitehead acertou em cheio com seu livro. É leitura imperdível. Pena que só se encontre como sebo na internet,
via Amazon e
eBay,
alguns
bem mal-tratados mas sempre
a preços muito
caros. Acresçase a isso o fato
de que, contrário
ao que se possa pensar, não
são todos que
lêem
literatura
em lingua inglesa. Assim, venho
entretendo
há
um bom tempo a
idéia de resgatar
essa obra para
o leitor brasileiro,
em tradução livre (aliás, cada
vez que vejo um
jornalista
mencionar
alguma
tradução e dizer
que trata-se de
uma “tradução
livre” fico me perguntando que tipo outro de tradução existe? Uma tradução “amarrada”, “prisioneira”?
Enfim...). Outras pautas, fora do escopo do livro de
Whitehead pretendo trazer a esta publicação, mas
sempre tendo por foco material sobre construção
em aeromodelismo: escala ou não. Não se preocupem pois em cada caso mencionarei a fonte, assim,
poder-se-á ordenar estes artigos. Eu só espero que
tenha fôlego para tocar à frente este projeto, como
aliás já mencionei ao lado.
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Aeromodelistas por Paixão!
Edição 03 - Mai/2016
RC SCALE AIRCRAFT MODELS FOR EVERYDAY FLYING
SELEÇÃO E AVALIAÇÃO DO MODELO
Autor: Gordon Whitehead
Frequentemente ouve-se falar “tal e qual
avião é ideal para um modelo escala”. Em verdade, a maior parte dos modelos escala pode
ser construida para voar bem, mas então o
que faz um modelo “ideal”?
Certo, vamos dar uma olhada num aero-
modelo escala-esporte: tem um bom comprimento do nariz para facilitar o equilíbrio;
uma razão de aspecto da asa, a qual pode
ser construida forte e facilmente, ao mesmo
tempo em que permite um bom controle de
rolamento (roll); um trem de pouso simples feito de arame curvado; um bom braço de alavanca para uma resposta suave do profundor
(elevator); e um estabilizador horizontal
(tailplane) para boa estabilidade. Terá também uma fuselagem esguia com um nariz aerodinâmico para minimizar o arrasto, e conter
a menor quantidade possível de estrutura inútil. Um modelo escala ideal incorporaria estas
mesmas qualidades. Todavia a maioria das
escolhas de modelos escala irá diferir grandemente da receita acima (ainda bem!) e
embora a maioria venha a permitir bons modelos, há certos pontos com que se preocupar e para os quais algumas concessões terão de ser feitas já no estágio de projeto. Por
exemplo, a fuselagem parruda do Grumman
Wildcat pode resultar em muito peso; ou a carenagem (cowling) de um grande motor rotativo pode reduzir a eficiência de nossa hélice
(um bom chute que funciona como regra razoável é tentar manter o diâmetro da carenagem menor que 60% do diâmetro da hélice - mas confira se o seu motor vai conseguir
girar uma tal hélice); e, por último, um nariz
curto com áreas de empenagem pequenas
com certeza acentuarão a instabilidade (paradoxalmente, o Sopwith Camel é um clássico
exemplo dessa última característica e todavia
tem sido frequentemente modelado, e voado,
com muito sucesso, embora com extremos cuidados e perícia).
Q
uando estivermos avaliando um modelo, devemos sempre pensar: “será que posso
mantê-lo leve?”. Isso não significa que você
terá de substituir uma estrutura de chapea-
mento sob tensão (stressed skin) por varetas
e tela. Tente examinar que áreas estarão realmente sob tensão e escolha qualidades de
balsa mais pesadas (densas) ou mesmo chapa de madeira compensada. Essas áreas são
relativamente poucas, e a maioria dos modelos pode ser construida, de fato, com material
mais leve (menos denso). Voltaremos ao assunto mais à frente.
T
ente identificar pontos de complexidade, onde sua expertise estará engajada e
será testada. Veja algumas situações: uma
cabine do tipo redoma de vidro (glass-house)
como por exemplo utilizada no Piper J3 ou no
Cessna Bird Dog é basicamente uma cabine envidraçada encimada por um parasol e
pode oferecer dificuldades para esconder os
servos e as ferragens se o modelo for desenvolvido numa escala de pequeno tamanho. Um
Spitfire IX tem um nariz mais longo que os Spits
I, II ou V, e, então, vai demandar menos lastro
de nariz enquanto continuará parecendo um
autêntico “Spitfire de motor Rolls Royce Merlin”.
O mesmo tipo de opção pode ser feita entre o
Focke-Wulf 190 D9 com a série do Focke-Wulf
190 A (Nariz Longo, Nariz Curto).
Uma grande consideração deve ser dada
à instalação do motor e receptor de rádio. A
série do De Havilland DH 60 (DH 60 Moth, Cirrus Moth, Genet Moth, Gipsy Moth and Moth
Major) obriga a que o escapamento original
de seu motor fique, necessariamente, exposto
fora da carenagem. Pessoalmente pouco me
importo com isso e não deveria ser importante
para outros esporte-escalistas (NE: uso essa tradução pois mais elegante, embora em desa2
Aeromodelistas por Paixão!
Edição 03 - Mai/2016
fora de alcance dos comuns mortais) - em
busca de soluções em modelos ou casos similares. Pode ser um trem de pouso pouco usual ou uma junção asa/fuselagem ardilosa (por
exemplo o caça polonês pós 1933 PZL P24 com
asa-de-gaivota) e bisbilhotar as soluções que
outros possam ter encontrado pode lhe poupar um tempo enorme de esforço cerebral.
NÚMERO DE FUNÇÕES
cordo com o termo escala-esporte). Conheço
muitos projetos que simplesmente congelaram
porque seu construtor decidiu, em fase avançada, não tolerar um escapamento mostrando-se fora do aspecto escala. Aí empacam na
complicação de desenvolver um escapamento para ser acomodado num espaço que não
previu isso. As carenagens de motores rotativos da I Guerra Mundial (NE: vamos passar a
usar os termos WWI e WWII, respectivamente
para I e II Guerras Mundiais - é mais prático.
Tanto quanto, se preciso usaremos WWZ para
Guerra Mundial Zumbi!) são bastante rasas
(pouco profundas), mas sempre se pode dispor a parede de fogo um tanto mais para trás
do que a escala determinaria (afinal fica escondida mesmo) e angulando o cilndro a 45º
ou invertendo-o no mesmo ângulo pode levar
o escapamento a ficar na parte de baixo, inclusive auxiliando o escoamento da borra de
combustão. Já, por exemplo o Royal Aircraft
Factory B.E. 2 com sua cabine apertada, e
dependendo da escala do modelo, pode até
não dar espaço para o equipamento de rádio,
enquanto o Spad XIII (NE: lembrar que o autor é britânico - daí a preferência por modelos idem) com seu emaranhado de escoras de
cabine cujas estruturas internas de suporte podem atravessar o compartimento do tanque,
também apresentam problemas a superar. Todavia, perseverando conseguir-se-á superar
esses empecilhos e ainda manter a aparência
geral de escala tanto quanto possível.
Q
uando tudo o mais falhar, é sempre bom
garimpar soluções em edições antigas de aeromodelismo - ou, em tempos modernos a internet (NE: em 1980 a internet ainda era sonho
NE: vamos pular este entretítulo já que sua
redação refletia os recursos havidos em
1980, data de edição original do livro de
Whitehead. Hoje com a disponibilidade de
números de canais abundantes, tecnologia
frequency-hopping de 2.4 GHz, abundância
de marcas e modelos e de add-ons (para não
mencionar a telemetria e FPV) a preços que
inexistiam então, ficar regulando ou discutindo a quantidade de funções e canais se torna
praticamente inútil.
PROFICIÊNCIA DO PILOTO
N
esse ponto, uma palavra de cautela.
Garanta que você é um piloto de rc competente, proficiente, antes de embarcar num
projeto de escala, e escolha um objeto adequado às suas habilidades de pilotagem.
Você não precisa ser um ás da acrobacia,
mas com certeza necessitará ser capaz de
reagir corretamente em situações inusuais,
como motor apagando numa decolagem ou
modelos decolando nervosamente sem a trimagem correta. importante é você praticar
voos em condições variadas de ventos e ter
confiança de que vai se safar. Aprenda a voar
corretamente. Pratique o máximo possível de
acrobacias para se acostumar às aparências
do avião e seu comportamento em todas as
atitudes, e aperfeiçoe seus reflexos. Pratique
pousos de emergência cortando o motor em
altitudes diferentes e planando para pouso
com motor silente, ou rodando em marcha
lenta. Sempre se assegure de que seu modelo de treinamento, ou mesmo o de escala, seja capaz de voar (tijolos motorizados
não costumam voar bem), e condicione-se
a não assumir riscos.
Seja
um experimentador, afinal você,
NÃO ESPERE A BOA VONTADE DOS OUTROS:
RECEBA SEU EXEMPLAR EM PRIMEIRA MÃO!
Basta solicitar sua inclusão no mailing-list da publicação e você a receberá tão logo
cada edição esteja pronta. Para tanto escreva um email informando: 1) seu nome
completo; 2) endereço físico completo; 3) idade; 4) clube associado (se houver). É
grátis e ela assim será mantida . Divulgue para todos que você conheça: vamos aumentar a circulação, abrangência e tamanho desta nossa newsletter. Escreva para:
[email protected]
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Aeromodelistas por Paixão!
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com quase toda a certeza, será o piloto a
voar as primeiras vezes seu modelo de projeto, seja um escala puro ou tipo semi-escala.
Investigue as mudanças de comportamento
do seu escala-esporte enquanto você muda
a posição do C.G. (Centro de Gravidade), digamos uns 3 mm para trás de cada vez, aparafusando pesos na ponta da empenagem.
Puxe loops e curvas fechadas, empilhe “g”s
e observe tendências anômalas de rolagem.
Pratique também com deflexões de comando crescentemente maiores. Evidentemente
você não fará tudo isso em um único dia, vá
com calma. Você então terá uma boa idéia
dos efeitos de todas essas experimentações,
mas obtenha esses resultados de maneira
prática. Tal plano de ações quase que equivale a um curso de voo completo.
V
ocê descobrirá, a menos que já seja familiar a vários aeromodelos, e já feito as alterações corretamente, que seu modelo voará
de um modo um pouco mais tranquilo com o
C.G. recuado um pouquinho mais; que o avião
se beneficiará de uma taxa de rolagem mais
alta (mesmo um acréscimo de apenas 1.0 a
1.5 mm no movimento dos ailerons podem ter
efeitos significativos) e um pouco menos de
resposta do profundor; ou talvez tudo isso vice-
versa. Através desse processo poderemos harmonizar nossos controles, um termo que pode
ser entendido como significando que a resposta do avião estará equilibrada em todos os
eixos. Qualquer um que projeta qualquer tipo
de aeromodelo radiocontrolado deve estar
preparado a fazer este tipo de investigação,
e o que foi descrito não pertence somente ao
universo do modelo escala. Em verdade é provável que o escalista tenha tendência a negligenciar os aspectos de controle desde que
o avião não apresente tendência espúrias por
demais acentuadas, onde frequentemente
não terão quaisquer ganhos em fazer ajustes
do que faria um piloto de modelo não escala.
H
ouve um tempo que aeromodelos rc escala tinham a reputação de ser uma classe
onde a investigação relapsa pulverizava lindos
modelos reduzidos que eram a uma pilha de
“lenha” de balsa espalhados pela pista na primeira decolagem, o que sempre acontecia
em disputas ou campeonatos. E era sempre o
modelo que levava a fama, nunca o piloto (ou
projetista/construtor), que não se deu ao trabalho de aprender a voá-lo apropriadamente ou
não fez sua lição de casa na determinação do
C.G. Gradualmente essa imagem está desaparecendo, então não “mele” tudo outra vez!
Se acrobacia é o forte do leitor, então há um modelo altamente nervoso, um biplano compacto, como o
Pitts Special que lhe satisfará plenamente - e com muitos detalhes escala para serem reproduzidos
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Aeromodelistas por Paixão!
Edição 03 - Mai/2016
RC SCALE AIRCRAFT MODELS FOR EVERYDAY FLYING
CONSIDERAÇÕES AERODINÂMICAS
Autor: Gordon Whitehead
A
menos que sejam examinados de muito
perto, todos aeromodelos de treinamento radiocontrolados se parecem - e o mesmo pode
ser dito dos modelos para voo pattern (FAI). De
todos os modos, isso não é menosprezo, mas
uma medida de quão relaxados podemos nos
tornar com relação à aerodinâmica. Suponha
que queiramos projetar um treinador qualquer,
não necessariamente escala. Tudo que precisamos é tomar algumas medidas de, digamos,
um kit de treinador comercial, transferir essas
dimensões para um bloco de anotações (NE:
ok, em 1980 ainda não haviam recursos de informática!) e então traçar linhas diferenciadas
que tornem o modelo, pelo menos um pouco,
diferenciado (mantendo todas as áreas e momentos*1), e quando nosso modelo for posto
para voar, o sucesso estará garantido. O único
conhecimento aerodinâmico exigido é que as
áreas, distâncias e momentos permaneçam
os mesmos, o CG esteja na mesma posição, e
talvez a secção de asa (aerofólio) permaneça igual ao modelo original. Eu regularmente
usava desse “método comparativo” nos meus
primeiros projetos de modelos não escala, e
o recomendo para o projetista de modelos
semi-escala. Em verdade, seria uma boa idéia,
para aumentar sua confiança, tentar o projeto
de um dois modelos não escala antes de se
empenhar em desenhos mais complexos de
modelos escala.
N
o caso de um modelo escala, a forma
externa do avião já lhe chega pré definida,
mas ainda restará muito trabalho de projeto
por ser feito. Teremos de selecionar uma secção de aerofólio, uma vez que dificilmente
você terá em mãos os detalhes do aerofólio
do avião real. Teremos também de estabelecer os ângulos relativos entre si de asa, motor
e empenagem, de tal sorte que nosso modelo
voe de maneira predizível.
Mesmo
até estas últimas providências
são desprezadas, uma vez que o modelista
limita-se a uma pequena seleção de aerofólios de forma a poder construir seu modelo
(de qualquer tipo) e os ângulos das superfícies aerodinâmicas variam pouco de modelo a modelo. O único percalço é a posição
do CG, o que será tratado mais à frente no
capítulo “Obtendo o equilíbrio correto (CG)”
O
objetivo deste capitulo em que estamos
não é teorizar sobre aerodinâmica, mas reunir
os vários resultados e métodos que podem te
dar soluções no processo de projetar um modelo escala estável e controlável. Descreverei
alguns recursos de aviões reais que podem
afetar o arranjo aerodinâmico de nossos modelos, como slots e flaps, e como esses dispositivos podem ser incorporados com uma grande chance de sucesso.
BÁSICOS
E
ssencialmente o voo é resultado de se
impulsionar uma asa através do ar para gerar
sustentação (sendo sustentação a força que
eleva o avião em altitude). Superfícies de empenagem, que compreendem o estabilizador
vertical, o leme, o estabilizador horizontal e o
profundor exercem contínua alavancagem
sobre a linha de voo. A hélice é o elemento
de propulsão, que empurra ou puxa o avião,
gerando suficiente impulsão para que o arrasto de perfil frontal gerado pela passagem do
aeroplano seja superado.
S
ustentação é gerada primariamente pela
forma do perfil de aerofólio da asa, e secundariamente devido ao chamado ângulo de
ataque desta asa relativamente ao fluxo de ar
o qual ela atravessa. A maior parte da sustentação em um ângulo de ataque ordinário vem
da forma do aerofólio. Inclinando essa asa em
relação ao fluxo de ar, ou seja, aumentandose o ângulo de ataque, aumenta a sustentação, mas também aumenta o arrasto (veja
Fig. #1). O arrasto extra gerado desta maneira
leva o nome de “arrasto induzido”, para diferenciá-lo do “arrasto de perfil” causado pela
fricção das superfícies e o “arrasto parasita”,
causado por montantes, cabos de estaiamento e outras protuberâncias. Esse arrasto induzido aumentará rapidamente conforme aumenta o ângulo de ataque, eventualmente
comprometendo a sustentação, eliminando-a
no que se chama estol (stall) de asa. Veremos
em capítulos à frente que esse arrasto induzido
pode ser um estorvo ou um auxílio.
SECÇÃO DE ASA E VELOCIDADES DE ESTOL
U
m aspecto prático imediato com relação a aerofólios é que sua forma e espessura afetam a velocidade de estol do avião.
Em geral um aerofólio côncavo-convexo
(undercambered, sendo camber o termo
inglês designativo de curvatura - veja também a Fig. #2) estolará nas menores velocidades comparativas de fluxo e, em ordem
de velocidades crescentes, seguir-se-ão o
perfil assimétrico de fundo chato, perfil semi-simétrico e perfis simétricos. No reino das
secções de asa que estaremos usando,
descobriremos que um perfil espesso (“gordo”)
estolará em velocidade menor do que um per5
Aeromodelistas por Paixão!
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terística normalmente associada com esse
tipo de aerofólio era a presença de montantes e estais (cabos estruturantes). Em um
modelo escala-esporte, especialmente naqueles de pequenas dimensões, com motores de capacidade volumétrica menor que
.25 cu.in. pode-se eliminar a concavidade
o que facilita a construção e a entelagem.
Essa solução também oferece a vantagem
da utilização de longarinas maiores (mais
altas) de tal modo que você pode construir
asas em cantilever (uma tradução aproximada seria auto-portante, que não necessita de reforços para se sustentar por si
própria), por que estaiamente funcional em
um modelo desse porte não será tarefa fácil. Olhando-se o modelo de vários pontos
de vista, a aparência do modelo não sofrerá muito por conta dessa modificação,
exceto na ponta de asa onde, desde que
o projetista/construtor mantenha um bordo
de ataque agudo, com raio de arredondamento pequeno, os desvios da escala não
serão tão óbvios (Fig. #3).
fil fino (“magro”). Em suma, quanto mais curvatura (camber) um aerofólio tiver, menor será
sua velocidade de estol.
ESCOLHENDO O AEROFÓLIO
A
erofólios variam muito em termos de aparência, e frequentemente dão uma característica distintiva ao nosso modelo. Eles cairão em
algumas categorias gerais: côncavo-convexos
(undercambered), assimétrico de fundo chato
(flat bottom), perfil semi-simétrico (bi-convex)
e perfis simétricos (symmetrical) - Fig. #2.
O
corre que os velhos aerofólios não
são tão bem documentados e será necessário desenhar um “no olhômetro”. O
procedimento mais simples é medir a corda da asa (distância entre os extremos da
asa, do bordo de ataque ao bordo de
fuga) e assumir a máxima altura da secção
como 10% desta medida a partir da linha
base. Coloque a corda da asa na escala e localize o ponto de máxima altura a
30-35% da corda, medindo-se a partir do
bordo de ataque (BA) em direção ao bordo de fuga (BF). Aí desenhe um BA e um
BF usando medidas de madeiras padrão,
digamos 3/16”x1/4” (padrão inglês) ou
6x6 mm (medida métrica aprox. - padrões
SECÇÕES CÔNCAVAS-CONVEXAS
O
s
aerofólios
côncavos-convexos
(undercambered) eram muito comuns nos projetos de monoplanos e biplanos no início da era
aeronáutica e até começos da WWI. Sua forma
altamente arqueada produzia uma boa sustentação em velocidades baixas. Uma carac6
Aeromodelistas por Paixão!
Edição 03 - Mai/2016
brasileiros de vareta de balsa) para o BA e
3/16”x3/4” (inglês) ou 6x15 mm (bras.) para o
BF. Aí então ligue o BA, o ponto de altura máxima e o BF com uma linha curva e pronto! Aerofólios para escala-esporte não são assim tão
críticos (Fig. #4).
O
casionalmente, projetistas de aeromodelos optaram pelo uso de perfis semi-simétricos
em substituição aos perfis côncavos-convexos. Todavia o uso de um tal perfil em modelos vintage podem degradar a performance
no lugar de melhorá-la. Acrobaticamente o
modelo talvez se comporte melhor, mas é um
perfil que exigirá maior velocidade para gerar
sustentação o que fará com que este modelo voe muito rápido para reproduzir o voo de
escala, o tipo da ocorrência que é capaz de
derrubar seu moral se notado e comentado
por qualquer espectador mais crítico.
(*): ou seja, as ordenadas do Clark Y inferior são reduzidas a 60% de seu valor nominal.
PERFIL SEMI-SIMÉTRICO
O
perfil semi-simétrico estreou na aviação
quando velocidades mais altas apareceram
em uso geral lá pelos finais da década de
1920. A média da razão da altura do aerofólio
para a corda deste se situou entre 10 e 15%,
mas certos tipos, como a série Miles de monoplanos, usaram perfis um tanto mais espessos.
PERFIL ASSIMÉTRICO DE FUNDO CHATO
T
alvez um dos perfis mais populares e mais
conhecidos, cujo uso foi disseminado através
do famoso aerofólio Clark Y. É uma excelente
escolha para velocidades moderadas a intermediárias. Foi usado extensivamente em aviões reais, desde aviões leves a caças biplanos.
Inúmeros tipos de aeromodelos se beneficiaram do uso do Clark Y, tanto do jeito que são
como “emagrecidos”.
N
a ausência de dados sobre o perfil de
asa do avião real, eu elegi usar o Clark Y na
asa superior e um Clark Y a 60%(*) na asa inferior de um biplano Gloster Gamecok com
total sucesso. Vários aviões britânicos daquele
período (décadas de 1920-30), o Gamecok
sendo um deles, empregavam o perfil mais
“espesso”, gerador de alta sustentação, no
aerofólio da asa superior e um perfil afilado, de
alta velocidade, na asa inferior, e minha idéia
Quando modelando um avião que demanda
um perfil semi-simétrico, por costume eu recorro aos perfis NACA 2410, 2412 e 2415 (respectivamente com 10, 12 e 15% na relação altura
para corda). Essa família de perfis tem uma
longa história no aeromodelismo rc, todos eles
com um comportamento muito bem comprovado e impecável. E mais: sempre se pode
“achatar” a parte traseira inferior do aerofólio, como mostrado na Fig. #6, para facilitar a
montagem das nervuras, sem prejuizo perceptível para a performance.
A
foi representar essa característica em meu modelo.
I
ncidentalmente, o Clark Y irá cessar a
geração de sustentação quando seu ângulo
de ataque for mais de 3º negativos, mostrando
o poder da superfície curvada superior (Fig. #5).
maioria das secções de asa tem seu ponto de máxima altura em relação à linha base
(datum line) a cerca de 30% da corda da asa,
contando-se desde o bordo de ataque. Mas
algumas secções levam este ponto mais para
trás, no sentido do bordo de fuga, muitas vezes
até a 45%. O P51 Mustang é notavel neste aspecto, com seu perfil de asa especial de “fluxo laminar” (NE: no estudo de Mecânica dos
Fluidos, sob o aspecto de caracterizações de
fluxos, estes se dividem em laminar e turbulento). Em se modelando o P51, esse perfil original
certamente funcionaria no modelo, mas uma
troca pela série NACA 2400 não será notada
esteticamente e, de um ponto de vista da praticidade, será bem mais simples de montar.
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SECÇÕES SIMÉTRICAS
O
s perfis simétricos bi-convexos e de placa
plana são os únicos usualmente empregados
nas superfícies de empenagem. Quando em
ângulo de ataque a zero graus, eles não produzem sustentação e são usualmente de secções bem estreitas. Quando movimentamos o
profundor ou o leme, em verdade estaremos
alterando a curvatura (camber) da superfície
e então produzindo sustentação na direção
desejada.
A-W Siskin III é um desses exemplos, com sua
empenagem podendo ser ajustada de -2º a
+7º relativamente à linha base da fuselagem,
conforme mostrado na Fig. #7. A incidência
J
atos modernos (reais) usam perfis simétricos muito finos em suas asas principais e qualquer um pode reproduzir esta característica
em seus modelos. Todavia, considere que:
(a) nossos modelos de jatos são menos eficientes; e
(b) não voam relativamente tão rápidos a
maior parte do tempo; e
(c) pode-se sempre utilizar um pouco de sustentação extra sem ter de mudar o ângulo de ataque modificando-se ligeiramente
o perfil e curvando-se um pouco mais,
ligeiramente, o extradorso do perfil (parte
de cima), sem tocar no intradorso (parte
de baixo).
O NACA 2410(que o modelista pode obter
“esticando” o NACA 2412 cerca de 20% ao
longo da corda, mantendo-se a espessura
intocada) é uma escolha conveniente. Isso
permitirá (a) à asa operar num ângulo de
ataque um pouco menor, com a redução
do arrasto, (b) estolar em uma velocidade
menor, (c) e geralmente possui um envelope de desempenho ampliado na porção
inferior do espectro de velocidades, onde
sempre se precisa de características de voo
mais benevolentes.
DIEDRO LONGITUDINAL EM AERONAVE REAL
A
maior parte das aeronaves que escolheremos para modelar, com certeza terá
suas asas e empenagens rigidamente fixadas
na fuselagem. Mas também frequentemente
o modelista perceberá que estas aeronaves
terão suas empenagens ajustáveis: o estabilizador horizontal tem sua parte dianteira, ou
traseira, girando em mancais, de sorte que o
ângulo de incidência do estabilizador em relação à asa - denominado diedro longitudinal - pode ser ajustado. O Armstrong-Whitworth
da asa foi fixada em +4º e por consequência
desse arranjo, o diedro longitudinal do Siskin
fica variável de +6º a - 3º. Outros biplanos com
esse tipo de ajuste foram os Sopwith Scout,
SE5A, Be2c, Bristol F2b, Grumman F3F, Curtiss P6
e F11C Hawk, Gloster Gladiator e centenas de
outros. Um famoso monoplano com incidência
variável no estabilizador horizontal, variando
de +3º a -8º foi o Messerschmitt Me109. Todos
esses exemplos indicam uma única verdade:
não existem incidências fixas que sirvam para
todos os tipos de voo; em verdade os requisitos
de diedro longitudinal são afetados pela velocidade de voo da aeronave, seu peso e a
posição do CG.
lguns aviões, por exemplo o Tiger Moth,
tinham mecanismos de ajustes auxiliados
por molas no profundor e no leme de sorte a
manter as superfícies defletidas para efeito
de compensações (NE: passaremos de ora
em diante a utilizar os termos já universalizados no Brasil de trim para a palavra generica
a designar um mecanismo ou ato de ajustar
qualquer controle, trimer para o dispositivo
de ajuste propriamente dito e trimar como o
verbo designativo do ato de se fazer o trim),
tirando a carga de mantê-las assim dos músculos do piloto. Alguns aviões alemães da
WWI tinham sistemas de trava por fricção na
coluna de controle (manche) que provavelmente assistiam em ajustar o profundor
fosse para patrulha ou ascenção contínua.
A
DIEDRO LONGITUDINAL EM MODELOS
F
elizmente nossos rádios proporcionais
dispõem de ajustes finos para alguns tantos
canais (os trimers), o que envolve primariamente as superfícies de controle (ailerons, profundor, leme) e o motor, o que significa que
poderemos nos dispensar de embutir em nosso modelo tais refinamentos de estabilizadores
ajustáveis. Todavia temos de decidir antecipadamente como fixar as partes de nosso modelo
de tal forma que a necessidade de trimagem
permanente nas superfícies de controle se façam mínimas quando chegar a hora de voar.
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Aeromodelistas por Paixão!
Edição 03 - Mai/2016
produzir um efeito muito legal na “postura” do
modelo quando assentado na pista - e no ar.
De qualquer forma o SE tem um estabilizador
trimável e em voo normal o ajuste desse trimer
corre para uma incidência positiva de 5º, resultando em diedro longitudinal zero - entenderam?! O diagrama de montagem do Sopwith
Triplano indica que a incidência de asa era
+2º (todas as asas) e o diedro do estabilizador
“normal” de +1,5º e isso significava, pois, que
em voo normal o diedro longitudinal era de
apenas 0,5º. Note que se fixássemos nossa asa
em +2º de incidência, com o estabilizador a
+1,5º, com motor a zero de incidência (como
o avião real), nós estaríamos efetivamente gerando cerca de 1,5º de impulso descendente
do motor, o que reduzirá a demanda de impulso descendente fora de escala que precisaríamos usar (o SE terá 5º de impulso descendente
automático). Esses números indicam que um
pequeno diedro longitudinal é muito normal.
MEDIÇÃO DE INCIDÊNCIA
M
Muitas plantas antigas de modelos escala, daquelas que usávamos para nossos modelos, reproduziam o avião real incorporando valores
ampliados para o diedro longitudinal - o que
hoje não faz o mínimo sentido. Nossos modelos
voam relativamente rápidos para produzir sustentação mais que suficiente para voar e portanto não precisam mais do que uns pouquíssimos graus de diferença entre a incidência da
asa e do estabilizador. Para modelos vintage
de voo lento, 2º a 3º bastará, em modelos de
velocidade média, de 1º a 2º, e nos modelos
mais rápidos 1º no máximo ou até mesmo 0º,
se usando perfil de fundo chato.
A
í então temos um problema: devemos
mudar o ângulo da asa ou o ângulo do estabilizador em relação àqueles mostrados num
típico desenho de três vistas do avião real?
Uma vez que o ângulo de incidência da asa
por vezes afeta a aparência do avião, eu
sempre opto por mudar o ângulo do estabilizador e para isso mantenho a incidência da
asa tanto quanto possível como o desenho
de três vistas referencial enquanto coloco o
estabilizador no ângulo necessário. Por exemplo um SE5a tem uma incidência de asa de
5º positivos e reduzindo esta para 1º ou 2º vai
edimos a incidência de asa, ou do estabilizador, como o ângulo de suas linhas de corda e a linha base (datum line) da fuselagem
(Fig. #8). Era bastante comum na comunidade
de aeromodelistas medir a incidência de um
aerofólio Clark Y como o ângulo entre seu fundo chato e a linha de base da fuselagem. Fazendo isso acaba-se por introduzir 2º adicionais
na incidência real do aerofólio. Na verdade
eu tenho um modelo do Curtiss P6 Hawk que
mostra uma incidência de -2º quando medida pelo fundo chato do aerofólio, enquanto
a real incidência quando medida a partir da
linha de corda é obviamente zero (Fig. #9).
USO E ABUSO DA DECALAGEM
M
uitos acreditam piamente que as asas
superior e inferior de um biplano devem ser posicionadas com diferentes ângulos de incidência - o ângulo relativo assim criado chamando-se decalagem - Fig. #10.
F
requentemente projetistas/construtores
iniciantes dão 3º de decalagem a seus biplanos pressupondo que se um pouco é bom,
mais deve ser melhor. Em comparação, a
maior parte dos biplanos reais não apresentam uma decalagem maior que 1º. Existe uma
teoria que diz que um escalonamento efetivo
(NE: escalonamento aí entendido como o desalinhamento entre os dois planos de asas, um
relação ao outro - um mais à frente que o outro) exije que a asa inferior tenha uma incidência maior que a superior, com escalonamento
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preocupações e fixe a incidência de ambas as
asas no mesmo valor, ou seja, decalagem zero.
LINHA DE FORÇA DO MOTOR
M
no sentido da traseira, ou seja, a asa superior
em posição mais avançada que a inferior. Vai
dái que pode se concluir que nenhum escalonamento exije que a decalagem seja zero!
O
propósito objetivo da decalagem é reduzir o efeito da “interferência de biplano”,
quando a zona de alta pressão sob a asa superior reduz a eficácia da zona de baixa pressão sobre a asa inferior. Um maior ângulo de
ataque da asa inferior ajuda a restaurar parte
da sustentação perdida.
O
utro efeito da decalagem decorre
do pressuposto de que a asa inferior irá estolar antes do estol da asa superior, já que
seu maior ângulo de ataque a fará atingir a
velocidade de estol antes da asa superior.
S
em enveredar pelo questionamento destes dois argumentos, eu experimentei com vários modelos de biplanos e não consegui discernir qualquer diferença, fosse usando uma
decalagem de 1º ou não. Todavia, se a decalagem é abusada, digamos mais de 3º, o modelo pode se achar voando com apenas uma
asa sempre perto do ponto de estol, e pronto
para despencar do céu, especialmente em
baixas velocidades. Eu vi isso acontecer com
dois de meus primeiros biplanos até que conclui que o melhor mesmo é usar zero graus de
decalagem, e pronto! Ou seja, meu conselho
de experiente experimentador é que, para seu
primeiro modelo de biplano, livre-se de todas as
odelos escala de voo livre sempre usam
compensação do motor (engine offset) para
assegurar estabilidade. Depois de conversar
com muitos projetistas de aeromodelos escala
rc bem sucedidos, e também por experimentação própria, não cheguei a uma conclusão
que me permitisse afirmar qualquer coisa a respeito do alinhamento de motores! Aeromodelos pequenos e de voo lento realmente se beneficiam de um par de graus para baixo e para
direita no motor, mas aeromodelos maiores,
com motores acima de .30 cu. in., com certeza dispensam qualquer compensação vertical
ou lateral. Note-se que algumas aeronaves reais utilizam aletas para contrareagir os efeitos
das hélices como substituto da compensação
lateral do motor. Se seus planos incluem um tal
modelo e desde que a maioria destes voa muito bem com as aletas sem compensações, é
recomendável que não se faça nenhum ajuste nestas aletas deixando-se, eventualmente,
para se ajustar o alinhamento do motor se isso
se revelar necessário após testes de voo. Se o
avião real tem compensação descendente
no motor, como o Spitfire Mk 24 e o Grumann
Hellcat, é prática comum incorporar este detalhe no modelo (dando um suspiro de alívio).
[A CONTINUAR NA PRÓXIMA EDIÇÃO]
DICAS DE CONSTRUÇÃO
REMOVER ENTELAGEM APLICADA A CHAPAS
Remover a entelagem em chapas de balsa
pode ser bastante ardiloso. Se você cortar
muito fundo pode comprometer a integridade da madeira. Colocando a lâmina de corte
conforme indicado na imagem você poderá
estabelecer a profundidade com precisãpo,
permitindo cortar a tela sem sobressaltos.
(Model Airplane News - Electric Flight Newsletter)
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AVI Õ E S DA E DIÇÃO
No grupo Aeromodelistas por Paixão do Facebook, começamos a publicar as fotos dos “aviões do Dia” sob a hash tag
#aerodinamicamente. Aqui uma seleção inicial de cinco aviões que lá apareceram, povoando os Sonhos de Voo de muito marmanjo.
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GLOSSÁRIO (incremental)
BA: bordo de ataque
BF: bordo de fuga
CG: centro de gravidade
Corda: refere-se a linha reta imaginária que liga o BA ao BF de um aerofólio. Comprimento de
corda é a medida linear da corda na escala 1:1 do aerofólio
Cu. in. (cubic inches): polegadas cúbicas, medida inglesa para capacidade volumétrica do
motor
Datum Line: linha base (linha de base)
Engine offset: compensação do motor; desalinhamento intencional do motor, na vertical ou lateral, para compensar tendências de voo inerentes ao avião
Esporte-escalistas: aeromodelistas projetistas/construtores de modelos escala-esporte
Estol, estolar (stall): momento da perda de sustentação de um aerofólio como decorrência de
ângulo de ataque pronunciado e/ou velocidade de escoamento de ar muito baixa
Razão de aspecto: a razão entre a largura e o comprimento de uma peça retangular ou aproximadamente retangular.
Sport-scale: escala-esporte
Superfícies de controle: ailerons, leme, profundor
Trim, trimer, trimar: ajustes finos, permanentes até contra-ajustes, nas superfícies de controle
Vintage: aviões históricos (1903 a 1920) e modelos que os reproduzem ou se assemelham
WWI: I Guerra Mundial (World War I)
WWII: II Guerra Mundial (World War II)
Washout: refere-se à característica de desenho de uma asa para deliberadamente reduzir a
distribuição de sustentação ao longo de seu comprimento. A asa é então projetada de tal
forma que o ângulo de incidência desta é maior na sua raiz e vai diminuindo em direção à
ponta. Essa característica tenta assegurar que, à velocidade de estol, a asa estole inicialmente na sua raiz, o estol ocorrendo por último nas pontas de asa, garantindo assim algum
controle de ailerons. Washin: é o reverso do washout, ou seja, maior incidência na ponta de
asa e menor na raiz. Esse desenho pode ser encontrado em alguns aviões mas é bem menos
comum.
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REFERÊNCIAS (incremental)
*1(física): momento de uma força = é o esforço de rotação que esssa força exerce em torno de um ponto de referência (ponto de giro, ou pivot) e resulta no que também se chama torque.
Mf = |F|xd, onde |F| é o módulo vetorial da força e d a distância do vetor ao ponto de giro.
*2: eixos do avião
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