O que são e como funcionam os ailerons?

Ailerons da asa de um Boeing 747 (Foto via Aeroin)

Quando Wilbur e Orville Wright projetaram o primeiro avião motorizado bem-sucedido, eles sabiam que teriam que controlar a elevação das asas para manter o nível do avião. Para rolar o avião para a esquerda e para a direita, eles criaram um sistema para deformar o formato das asas. Para controlar a dobra da asa, o piloto tinha que balançar os quadris para uma direção ou outra! Graças a Deus, foi encontrada uma maneira mais conveniente de operar grandes aviões, ou então os pilotos teriam que ser ótimos dançarinos!

Como funcionam os ailerons?

A maioria dos aviões modernos não dobra suas asas - em vez disso, eles usam ailerons. Os ailerons são os controles de vôo que fazem o avião girar em torno de seu eixo longitudinal.

Os ailerons funcionam criando mais sustentação em uma asa e reduzindo a sustentação na outra, de modo que a asa com menos sustentação desce e aquela com mais sustentação sobe. O piloto move os ailerons e gira o avião girando a roda de controle para a esquerda ou direita - não é necessário dançar.

O que são Ailerons?

Os ailerons são um dos três principais controles de voo em um avião. Cada um desses três controles do piloto muda a direção em que o avião está voando. Eles movem o avião em torno de um dos três eixos de voo. Os três controles de vôo e eixos de voo são:

• Os ailerons controlam a rotação do avião em torno do eixo longitudinal (do nariz à cauda).
• O profundor controla a inclinação do avião em torno do eixo lateral (ponta de asa a ponta da asa) - ele move o nariz para cima e para baixo.
• Finalmente, o leme controla a guinada do avião em torno do eixo vertical - ele move o nariz para a esquerda e para a direita.

Eixo de voo e controles de voo

Os controles de voo, incluindo ailerons, são abordados no Capítulo 6 do Manual do Piloto de Conhecimento Aeronáutico da FAA.

Como funcionam os ailerons em um avião?

Para entender como funcionam os ailerons, você deve primeiro entender um pouco sobre como uma asa faz a sustentação.

A asa de um avião é uma forma de aerofólio, que força o ar que passa acima da asa a se mover mais rápido do que o ar abaixo dela. Esse ar que se move mais rápido exerce menos pressão. A pressão mais alta abaixo da asa tentou preencher a pressão mais baixa e, como a asa está no caminho, levanta o avião.

Vista da asa pela janela do avião

Ao voar, se um piloto quiser fazer mais sustentação, ele precisa fazer pelo menos uma de duas coisas. Eles precisam voar mais rápido, o que aumentará a diferença entre as pressões mais altas e mais baixas, fazendo mais sustentação. Ou eles precisam aumentar o ângulo de ataque .

O ângulo de ataque é o ângulo entre a corda da asa e o vento relativo. Quando é aumentada, a asa faz mais sustentação. A linha de corda é simplesmente uma linha imaginária desenhada da borda de ataque à borda de fuga do aerofólio.

Os ailerons funcionam movendo a linha do acorde. Quando o aileron, montado no bordo de fuga da asa, se move para baixo, ele muda a linha do acorde. O resultado é que o ângulo de ataque é aumentado na localização do aileron. Essa área da asa faz mais sustentação do que o resto.

Como os ailerons são montados nas pontas das asas externas, uma pequena quantidade de sustentação extra fará com que o avião gire ou role para longe do aileron lançado.

Rolamento de um Tupolev Tu-334

Do outro lado do avião, o aileron oposto se move para cima. Essa mudança reduz o ângulo de ataque daquela asa, fazendo menos sustentação do que a asa circundante. A ponta da asa cai. Quando combinado com o movimento do outro aileron, o avião rola rapidamente para um lado ou outro.

Do ponto de vista do piloto, quando o manche é movido para a esquerda, o aileron esquerdo deve subir e o outro descer. Na curva à direita, o aileron direito sobe e o esquerdo desce.

Guinada adversa

Para o projetista de aviões, o grande problema dos ailerons está fundamentalmente na maneira como funcionam.

Sempre que a sustentação é aumentada aumentando o ângulo de ataque, mais arrasto é criado também. Esse arrasto é um subproduto da sustentação e está sempre lá. É chamado de arrasto induzido.

No caso dos ailerons, o ângulo de ataque só é aumentado na ponta da asa que sobe. Essa força fará com que o nariz do avião se afaste da curva. Uma vez que essa força de guinada não está ajudando o piloto a fazer uma curva, é conhecida como guinada adversa.

Todos os ailerons dão guinadas adversas, mas em alguns aviões, não é muito perceptível. Os designers descobriram algumas maneiras bastante inteligentes de minimizá-lo. Por exemplo, alguns ailerons são projetados para adicionar arrasto ao lado elevado do aileron também. O resultado é que ambos os lados causam arrasto, então o nariz não se move em nenhuma direção.

A guinada adversa é a principal razão pela qual os aviões precisam de lemes. O leme é o controle de voo que abre o nariz do avião para a esquerda ou para a direita.

Para executar corretamente uma curva em um avião, o piloto rola o avião com o volante ou manche e aplica pressão no pedal do leme na mesma direção.

Cockpit de uma aeronave DC 3

Ailerons x flaps

Muitas pessoas confundem ailerons com flaps. Ambos os controles ficam nas bordas traseiras das asas e são semelhantes, mas funcionam de maneira diferente e são usados ​​para coisas diferentes.

Os flaps também funcionam alterando a linha da corda da asa para aumentar o ângulo de ataque. Os flaps se estendem igualmente em cada lado do avião, de modo que a sustentação é aumentada uniformemente ao longo da envergadura. Eles são usados ​​para ajudar o avião a voar mais devagar e ajudar os pilotos a fazerem aproximações íngremes dos aeroportos sem aumentar a velocidade no ar.

Os flaps são um controle de voo secundário - eles são usados ​​para controlar melhor a sustentação e tornar o trabalho do piloto um pouco mais fácil. Na maioria dos aviões, os flaps não são necessários para um vôo seguro, mas ajudam de várias maneiras. Os flaps são estendidos em etapas incrementais e, uma vez configurados, permanecem estacionários até que a configuração do flap seja aumentada ou diminuída.

Os ailerons, por outro lado, são controles primários de voo necessários para controlar a aeronave. Eles estão localizados nas partes externas das asas. Quando um desce, o outro lado sobe. Eles operam apenas quando os controles são movidos na cabine, da mesma forma que os pneus se movem quando o motorista move o volante de um carro.

Uma boa visão das superfícies de controle de um avião comercial. Da esquerda para a direita,
você pode ver o aileron, flap externo, flaperon e flaps internos

Alguns planos combinam os dois controles em uma superfície de controle. Flaperons são flaps e ailerons combinados. Eles são encontrados em alguns aviões e, embora a ideia pareça complicada, é muito simples. Todo o trabalho é feito no projeto do avião, portanto, do cockpit, não há diferença para o piloto. Flaperons são mais frequentemente vistos em aviões de passageiros porque são projetados para voar muito rápido e muito devagar.

Tipos de Ailerons

Existem três outros tipos principais de ailerons, além dos flaperons mencionados acima.

Os ailerons diferenciais são projetados para operar em diferentes quantidades, de modo que o aileron elevado é colocado mais para cima do que os ailerons reduzidos são descartados. Isso cria o arrasto do parasita na asa que viaja para baixo, o que é igual ao arrasto induzido da asa elevada. Não elimina a guinada adversa, mas ajuda.

Os ailerons de fraise são projetados de modo que uma pequena parte da superfície de controle também desvia para fazer arrasto adicional quando o aileron levantado sobe. Novamente, este projeto adiciona arrasto do parasita à ponta da asa que se desloca para baixo para igualar o arrasto induzido feito no outro lado.

O tipo final de projeto de aileron é quando os controles entre os ailerons e o leme estão vinculados. Quando o piloto aplica ailerons à esquerda ou à direita, uma série de molas também aplica pressão do leme nessa direção. A guinada adversa ainda está lá, mas a ligação ajuda o piloto a contê-la aplicando um pequeno leme.

Edição de texto e imagens por Jorge Tadeu