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Edição #03 - Mai/2016 8.190 Kb
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. 1 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] 3 Aeromodelistas por Paixão! Edição 03 - Mai/2016 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 4 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! Edição 03 - Mai/2016 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. 7 Aeromodelistas por Paixão! Edição 03 - Mai/2016 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. 8 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 9 Aeromodelistas por Paixão! Edição 03 - Mai/2016 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) 10 Aeromodelistas por Paixão! Edição 03 - Mai/2016 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. 11 Edição 03 - Mai/2016 Aeromodelistas por Paixão! 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. 12 Edição 03 - Mai/2016 Aeromodelistas por Paixão! 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 13
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modelo e pô-lo a voar para verificar o comportamento. Se a GAA não se manifestar, oba! estamos com sorte. Se, porém, ela se mostrar, então teremos de praticar curvas com a assistência coordenada do...
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