Escolha do Perfil da Asa

Escolha do Perfil

Após analisar a velocidade obtida de um objeto com massa similar a massa que a equipe deseja que o planador possua, e calcular o Número de Reynolds com essa velocidade específica, chegou-se a conclusão de que o perfil mais adequado para essas condições foi o perfil NACA 4412.

Figura 7: Perfil NACA 4412

Fonte: Airfoil Tools

Em seguida, com a utilização do software XFLR5, pôde-se determinar o coeficiente de arrasto, coeficiente de sustentação, a relação entre cordas da asa e o ângulo de ataque. 

Coeficiente de sustentação de um perfil aerodinâmico  (Cl - Lift em inglês ) é usualmente determinado a partir de ensaios em túnel de vento ou em softwares específicos que simulam um túnel de vento. O coeficiente de sustentação representa a eficiência do perfil em gerar a força de sustentação. Perfis com altos valores de coeficiente de sustentação são considerados como eficientes para a geração de sustentação. O coeficiente de sustentação é função do modelo do perfil, do número de Reynolds e do ângulo de ataque.  

Coeficiente de arrasto de um perfil aerodinâmico ( CD - Drag em inglês ) representa a medida da eficiência do perfil em gerar a força de arrasto, que é a resistência de um objeto em um fluido. Enquanto maiores coeficientes de sustentação são requeridos para um perfil ser considerado eficiente para produção de sustentação, menores coeficientes de arrasto devem ser obtidos, pois um perfil como um todo somente será considerado aerodinamicamente eficiente quando produzir grandes coeficientes de sustentação aliados a pequenos coeficientes de arrasto. Para um perfil, o coeficiente de arrasto também é função do número de Reynolds e do ângulo de ataque.

A relação entre o coeficiente de sustentação e o coeficiente de arrasto (CL/CD) representa a eficiência de um modelo aerodinâmico, quanto maior for esse coeficiente, maior será a eficiência desse perfil, fazendo relação com os aviões comerciais, de acordo com a NASA, aeronaves com maiores sustentação podem transportar grande quantidade de carga útil. Porem, existe um limite, uma vez que cada perfil existe um CL/CD máximo, após esse ponto o perfil começa a estolar.

Estolar é um termo utilizado na aerodinâmica para indicar a perda de sustentação de uma aeronave, ocasionado quando não há circulação de ar no extradorso da asa, a perte superior, ocasionando perda de altitude da aeronave.

Ângulo de Ataque representa o ângulo formado entre a linha de corda do perfil e a direção do vento relativo, ou seja, a inclinação que a aeronave realiza em relação a direção do fluido pelo qual está passando. Normalmente, o aumento do ângulo de ataque proporciona um aumento da força de sustentação até um certo ponto no qual esta diminui bruscamente, ocasionando estol. O aumento do ângulo de ataque também proporciona o acréscimo da força de arrasto gerada. 

Figura 8: Ângulo de Ataque 

Fonte: RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda José. Fundamentos da Engenharia Aeronáutica Aplicações ao Projeto SAE - Aerodesign. 1° Edição. São Paulo. 2011.

Testes realizados pelo software computacional:

Gráfico 1: Gráfico de cl por alpha:

fonte: própria

Gráfico 2: Gráfico de cd por alpha:

fonte: própria

Gráfico 3: Gráfico de cl/cd por alpha:

fonte: própria

Por fim, a equipe foi capaz de concluir as seguintes medidas:

Ângulo de ataque: 7°.

Coeficiente de sustentação (Cl):1.108.

Coeficiente de arrasto  (Cd):0.025

cl/cd: 50

clmáx:1.239

 

Referências:

RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda José. Fundamentos da Engenharia Aeronáutica Aplicações ao Projeto SAE - Aerodesign. 1° Edição. São Paulo. 2011

HALL Nancy. Lift to Drag Ratio . National Aeronautics and Space Administration, 2015. Disponível em: <https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/ldrat.html>. Acesso em 31 de Março de 2020.