Como funciona o leme em um avião?

Os controles de voo do avião são as superfícies de controle móveis que o piloto pode usar para controlar o avião enquanto ele voa pelo ar. Dos três controles de voo principais, o leme é geralmente o mais mal compreendido.

O que o leme faz?

Como todos os controles de voo, o leme é uma mini asa que cria uma força de elevação em uma direção específica. Montado verticalmente na cauda do avião, o leme faz uma força para a esquerda ou direita, puxando o nariz na direção oposta.

O leme é montado no estabilizador vertical, parte da empenagem na parte traseira do avião. É equivalente ao leme encontrado em barcos ou navios - ajuda o navio a virar para um lado ou para outro. Um avião, entretanto, se move em três dimensões. Isso significa que seus três controles de voo funcionam em uníssono. Para virar a aeronave, o piloto usa todos os três controles de voo.

Cauda curta SC.7 Skyvan

O leme é controlado na cabine por pedais. Quando o piloto pressiona o pedal esquerdo, o leme desvia para a esquerda. Essa deflexão cria mais força de levantamento no lado direito do leme, o que move o nariz do avião para a esquerda.

Controles de voo e suas finalidades

Existem três controles de voo primários encontrados de uma forma ou de outra em cada avião. Eles são o elevador, ailerons e o leme.

O elevador move o avião em torno do eixo lateral (ponta da asa para ponta da asa), que é chamado de inclinação. Pitch move o nariz para cima e para baixo.

Os ailerons movem o avião em torno do eixo longitudinal (nariz à cauda), um movimento denominado roll.

E, finalmente, o leme controla o plano em torno do eixo vertical (para cima e para baixo), que é chamado de guinada. Yaw move o nariz da aeronave para a esquerda ou direita.

Eixo de voo e controles de voo

Além desses controles, existem vários outros tipos de controles de voo. Os controles de voo secundários incluem flaps, flaperons, slats, slots, spoilers e compensadores. Nenhum deles é necessário para o voo; eles são usados ​​para fazer mais sustentação ou para ajustar os controles primários de voo.

O objetivo e a importância do leme

O leme pode ser o controle de voo mais incompreendido. Ao aprender a voar, torna-se evidente que os ailerons fazem o avião fazer uma curva. A maioria dos aviões então vira, talvez não tão eficaz quanto deveria, independentemente de os comandos do leme serem aplicados ou não.

Então, o que o leme faz, se seus efeitos são difíceis de notar? Para entender isso, você precisa entender o que faz um avião virar.

A força que faz um avião virar vem da sustentação das asas. Quando as asas são giradas em uma curva, a força de levantamento total permanece perpendicular à envergadura do avião. Em vez de toda a sustentação ser oposta à gravidade, já que está em vôo reto, parte dela está puxando o avião para a curva. Essa parte do elevador é conhecida como o componente horizontal do elevador. É o componente horizontal da sustentação que faz o avião virar.

https://aerocorner.com/blog/how-airplane-rudder-works/

https://www.wikiwand.com/pt/Pilotagem_de_um_avi%C3%A3o

https://hangarmma.com.br/blog/superficies-de-controle-de-voo/

https://www.facebook.com/watch/?v=279730386716447

Os ailerons, montados na borda de fuga externa das asas, giram o avião criando mais e menos sustentação nas pontas das asas. No lado onde mais é criado, a asa sobe; do outro lado, menos sustentação é criada e a asa desce. Quando mais sustentação é criada, mais arrasto induzido também é, o que é um subproduto da sustentação.

O arrasto induzido está sempre presente quando você faz sustentação com uma asa ou superfície de controle. Mas com os ailerons, isso representa um problema. A asa que sobe quando você faz uma curva causa o arrasto mais induzido. Isso significa que a asa do lado de fora da curva afastará o nariz da curva. Este fenômeno é denominado guinada adversa.

O leme é fundamental em um avião para neutralizar a guinada adversa. Ao aplicar um pouco de pressão no leme na curva, o nariz continua girando conforme desejado.

Houve alguns projetos de aeronaves que combinaram as entradas do leme e do aileron em um controle piloto. Os pedais do leme são removidos e os controles acoplados entre si para que o leme seja acionado com os ailerons. É apenas uma ideia com a qual os designers brincaram para tornar o voo mais simples e acessível, mas não pegou. O exemplo mais famoso desse design é o ERCO Ercoupe.

ERCO Ercoupe mostrando seu leme duplo

CC0ERCO Ercoupe mostrando seu leme duplo

Não se trata apenas de virar

Embora o leme seja essencial para ajudar a controlar o avião nas curvas, ele faz muito mais do que isso.

Corrigindo Yaw

Os aviões movidos a hélice estão sujeitos a quatro tendências de viragem à esquerda. Durante o vôo de cruzeiro, a aeronave é projetada para torná-los imperceptíveis. Mas às vezes, como durante as subidas, essas forças se combinam e vão virar o nariz do avião para a esquerda. Nestes casos, o piloto deve aplicar o leme correto para manter a aeronave voando em linha reta.

Recuperação de parada ou rotação

O leme também é um controle de vôo crítico para emergências como estol ou giros. Ailerons, montados nas asas, podem se tornar ineficazes se as asas estiverem estoladas. O que é ainda mais perigoso, os ailerons podem exacerbar um estol, pois eles causam um desequilíbrio na quantidade de sustentação que cada asa produz.

O leme é usado para controlar a guinada do avião nessas situações. O processo de recuperação adequado para um cenário de giro é neutralizar os ailerons e aplicar o leme na direção oposta da curva.

Falha de motor

Em aviões bimotores, o leme é a maneira correta de corrigir se um motor falhar. Com um motor inoperante, o empuxo assimétrico puxará a aeronave em uma curva em direção ao motor morto. O leme pode neutralizar esse efeito e manter o avião voando em linha reta.

Rudder Trim

O leme pode ser compensado para reduzir a carga de trabalho do piloto. Os aviões multimotores quase sempre têm um controle de compensação do leme. No caso de falha do motor, o piloto pode ajustar o compensador para manter a direção. Dependendo do avião, alguns aviões exigem muita pressão no pedal. Pode desgastar os músculos das pernas de um piloto muito rapidamente!

Os aviões monomotores às vezes também têm trims de leme. Eles são úteis para fazer o ajuste fino da aeronave para um vôo direto e nivelado, especialmente se o avião tiver uma ampla gama de velocidades e configurações.

Muitos aviões pequenos possuem compensadores ajustáveis ​​no solo. São simplesmente pequenos pedaços de metal montados na borda de fuga do leme. Eles podem ser ligeiramente dobrados no solo para garantir que o avião voe em linha reta durante o vôo de cruzeiro.

Controle de solo

Como o leme move o nariz do avião para a esquerda e para a direita, só faz sentido que seja usado para controlar a aeronave no solo durante o taxiamento. Lembre-se, quando não há ar fluindo sobre eles, os controles de vôo não funcionam.

Para realizar a direção no solo, a roda do nariz se move no trem de pouso do tipo triciclo e a roda traseira se move no trem de pouso convencional (taildraggers). Na maioria dos aviões com engrenagem triciclo, a direção da roda do nariz está ligada aos pedais do leme. Portanto, para orientar o caminho ao redor da pista, os pilotos movem os pés. A roda de controle permanece parada.

TWA DC 3

Bill LarkinsTWA DC-3, um avião com roda traseira (marcha convencional). O leme e a compensação do leme são muito óbvios nesta foto.

Aviões grandes normalmente têm um controle totalmente separado para dirigir a roda do nariz, chamado de leme.

Os aviões também podem usar seus freios para ajudá-los a dirigir no solo. Os pedais do freio são montados acima dos pedais do leme e cada pedal controla cada freio independentemente. É conhecido como freio diferencial e significa que o piloto pode fazer uma curva muito fechada no solo girando a roda do nariz e, em seguida, batendo no freio na parte interna da curva.