Influência da forma geométrica da asa na propagação do estol

Encontrei esse texto lendo o livro Fundamentos da Engenharia Aeronáutica aplicações ao projeto SAE-Aerodesign, cujo download gratuito pode ser feito aqui.

O texto fala sobre a influência do formato da asa sobre o estol, lembrando que estol e a condição em que há perda da sustentação da asa em vôo, quer pela baixa velocidade ou pelo alto ângulo de ataque.

A forma como o estol se propaga ao longo da envergadura de uma asa depende da forma geométrica escolhida e representa um elemento importante para a determinação da localização das superfícies de controle (ailerons) e dispositivos hipersustentadores (flapes).

Eu esquematizei: (observe a figura abaixo)

1) TRAPEZOIDAL: o ponto do primeiro estol ocorre em uma região localizada entre o centro e a ponta da asa, e sua propagação ocorre no sentido da ponta da asa.: Esta situação é muito indesejada, pois uma perda de sustentação nesta região é extremamente prejudicial para a capacidade de rolamento da aeronave uma vez que os ailerons geralmente se encontram localizados na ponta da asa. Particularmente, essa situação é muito indesejada em baixas alturas de vôo, pois uma ocorrência de estol com perda de comando dos ailerons na proximidade do solo praticamente inviabiliza a recuperação do vôo estável da aeronave. (este efeito é exagerado pelo maior afilamento da asa)

2) RETANGULAR: a região do primeiro estol ocorre bem próximo à raiz da asa, e, dessa forma, a região mais próxima da ponta continua em uma situação livre do estol, permitindo a recuperação do vôo da aeronave fazendo-se uso dos ailerons que se encontram em uma situação de operação normal.

3) ELÍPTICA: também proporciona uma propagação da região de estol da raiz para a ponta da asa.

4) ASA DA ZAGI (não tem no livro): tem asa com afilamento elevado (letra “c” da figura abaixo) com algum grau de enflechamento (letra “f” da figura abaixo), por isso o efeito de estolagem de ponta de asa e a consequente perda de comando dos elevons nesse tipo de modelo é muito grande, sendo necessário o washout, abaixo explicado.

A grande maioria das aeronaves possui asa afilada, e uma das soluções utilizadas para se evitar o estol de ponta de asa é a aplicação da torção geométrica, ou seja, as seções mais próximas à ponta da asa possuem um ângulo de incidência menor quando comparadas às seções mais internas. A torção geométrica é conhecida na nomenclatura aeronáutica por “washout”. Exibido na figura abaixo.  

Método de cortar asa de isopor usando um gabarito e com washout

ASA RETANGULAR

Para cortar asas de isopor retas é fácil. É só usar um cortador elétrico em arco como este:



Fonte: E-voo.com/forum

Nesse caso usa-se dois gabaritos com o formato do perfil alar, cada um de um dos lados da asa e passa-se o cortador, como na imagem e o vídeo abaixo:

Gabaritos com o formato do perfil alar (airfoil) presos em cada lado do bloco de isopor (EPS)

Um vídeo que descreve bem este método:


Um excelente tutorial, bem detalhado com fotos e em português encontra-se aqui: E-voo.com/tutoriais/asa
Usei este método como base e com algumas modificações cortei a asa do Coiso Stick.

Quando se trata de cortar uma asa de isopor em formato trapezoidal, quer dizer, no meio da asa mais largo do que a ponta, a coisa é bem mais complicada.
Note-se que tutorial do E-voo o autor propõe cortar uma asa nesse formato à mão livre usando o próprio cortador em arco, mas requer muita habilidade e não me dei bem com esse método para cortar asa trapezoidal, na verdade, antes do Coiso Stick, havia estragado umas dez asas na tentativa de fazer uma Zagi.

ASA TRAPEZOIDAL

Para cortar asas nesse formato é melhor usar o método do ponto fixo como nesta imagem:


Prende-se a placa de isopor já no formato da asa na mesa de trabalho. O ponto fixo é posto onde se encontram as linhas tangentes aos bordos de ataque e fuga da semi-asa, e o fio é ancorado ali. Isto é necessário porque fio quente deve começar no bordo de ataque e terminar no bordo de fuga ao mesmo tempo. Este vídeo descreve muito bem o método:

Assistindo o vídeo fica fácil entender o método. O fio quente fica ancorado num ponto específico e do outro lado do fio há uma manopla para conduzi-lo, colado à lateral da placa está o perfil alar (o que dá a forma aerodinâmica da asa) e serve como guia. Começa-se pelo bordo de fuga, com cuidado seguindo a curvatura do gabarito, até o bordo de ataque e depois volta. Importante perceber quando se corta a asa, de propósito, o final do bordo de fuga do perfil fica sem cortar, normalmente se completa com bordo de fuga de balsa ou depron, ou o próprio aileron.
Há vários métodos com variações. Particularmente gosto desse, porque só usa um gabarito. A princípio, não dá para fazer um washout (torção de poucos graus na ponta da asa que confere a ela uma característica muito desejável, diminui a estolagem de ponta de asa).

MAS, pesquisando no RCGroups achei esta solução fantástica, que é descrito na imagem abaixo:

Fonte da imagem: RCGroups.com/forums

É usado o mesmo método do vídeo anterior, mas com pequena e significativa mudança, a placa de isopor é posta numa tábua em cima da mesa de trabalho e com um pequeno calço se faz a torção desejada, o calço vai na parte onde fica o bordo de fuga da ponta da asa, na verdade fica no bordo de ataque da ponta da asa (na foto é mostrada como uma seta para cima). O autor da matéria manda ancorar a tábua na mesa de trabalho com dois parafusos como mostrado na imagem para permitir que a tábua torça de forma correta. Ele manda, também, por peso em cima da placa de isopor o que fará ela se adaptar a torção.
A grande vantagem, é o uso de menos gabaritos, o que descomplica muito o processo, dá para usar um somente, enquanto o método descrito no E-voo, há necessidade de usar quatro.
O tutorial do E-voo é muito bom e dá para fazer asas com ele, não deixe de lê-lo, nem que seja para estudá-lo. Se tiver uma mão firme, talvez seja mais fácil usá-lo.

Altura do ponto fixo

Não havia mencionado isto por esquecimento, um comentário feito pelo senhor Alan me alertou.

Dá para regular a altura em que se deve fixar o fio pelo olho, com alguma experiência, mas acredito que o método mais indicado seria medir da seguinte maneira:

Principais componentes geométricos de um perfil alar - Imagem retirada de um posto do Eletricosdosul.com

Usando como referência a "linha média", que nada mais é do que uma linha plotada a partir dos pontos que ficam equidistantes entre o extradorso e o intradorso, na espessura máxima do perfil, eu meço a altura que este ponto fica em relação a base (mesa de trabalho, tábua, etc). Essa altura é que devemos fixar o fio. 

Simplificando, é a altura do "meio" do gabarito em relação a base:

Esquema mostrando a altura de fixação do fio de corte - a mesma altura do "meio" do gabarito deve ser a altura do ponto fixo