Você sabia que a velocidade mínima que uma aeronave pode voar deve ser determinada por meio de testes?
Toda aeronave possui uma velocidade mínima segura em que ela pode voar. O que limita a velocidade mínima de uma aeronave é uma condição chamada Estol. A velocidade de estol pode ser considerada como uma das velocidades mais importantes a serem determinadas para uma aeronave, por este motivo sua determinação deve ser precisa e envolver testes em voo.
Força de Sustentação e o Estol
A força de sustentação de uma superfície pode ser determinada pela seguinte fórmula:
Conforme a velocidade da aeronave diminui a sustentação diminui na proporção do seu quadrado. Ou seja, se a velocidade diminui pela metade, a sustentação reduz para um quarto. Como a sustentação é a principal força que equilibra o peso da aeronave, existe um limite em que a sustentação consegue equiparar o peso da aeronave, a partir de coeficiente de sustentação fixo. O coeficiente de Sustentação é determinado de acordo com o perfil do aerofólio (Seção transversal da asa) e varia diretamente com o ângulo entre a aeronave e o escoamento de ar (Ângulo de Ataque). A seguir podemos ver um gráfico do coeficiente de sustentação em função do ângulo de ataque para o perfil NACA 0012:
Neste gráfico podemos observar que há um ângulo em que o Cl (Coeficiente de Sustentação) é máximo. A partir deste ponto ocorre o Estol da superfície. O estol ocorre devido ao descolamento do escoamento na superfície superior do aerofólio, levando a uma perda repentina de sustentação. No vídeo a seguir é possível observar o escoamento na asa durante uma condição de estol:
Velocidade de Estol
A velocidade de estol é determinada a partir do coeficiente de sustentação máximo da asa da aeronave. Com este coeficiente é possível determinar a velocidade mínima em que a força de sustentação consegue equilibrar o peso da aeronave. Esta velocidade é chamada de velocidade de estol pois quando a aeronave está próxima a ela, qualquer aumento de ângulo de ataque pode causar o estol da asa da aeronave.
A condição de estol oferece um alto risco a segurança de voo. Durante o estol, a aeronave costuma perder muita altitude, podendo entrar até em condições irrecuperáveis, como é o caso do parafuso chato. A melhor maneira de recuperar um estol é recuperando a velocidade da mesma e diminuindo o ângulo de ataque.
Ensaio de Velocidade de Estol
Por ser uma velocidade crítica para determinação do envelope de voo da aeronave, esta velocidade deve ser determinada por meio de ensaios em voo.
Estes ensaios são realizados de maneira criteriosa e com procedimentos definidos pelas autoridades aeronáuticas. Dentre os procedimentos, os principais passos para o ensaio são:
- A aeronave deve ser trimada em uma velocidade 50% maior que a velocidade estol estimada analiticamente
- Antes de iniciar a manobra, a aeronave deve estar 10 knots acima da velocidade de estol estimada analiticamente
- O piloto deve cabrar (Levantar o nariz) a aeronave de modo a produzir uma redução de velocidade menor ou igual a 1 knot por segundo
- A redução de velocidade deve ser aplicada até o estol ocorrer ou o comando de a aeronave atingir os batentes. Durante este procedimento, a velocidade da aeronave deve ser registrada de modo a realizar análises posteriores. Esta medição, na maioria dos casos, é realizada por uma sonda que é instalada na asa. Contudo, em alguns casos é permitido o uso do próprio instrumento da aeronave desde que o mesmo esteja devidamente calibrado. A seguir é apresentado um gráfico de velocidade por tempo, exemplificando um ensaio de estol com uma aeronave em processo de certificação LSA realizado pela JAZZ:
Neste gráfico, as linhas pontilhadas representam o limite aceitável de redução de velocidade de 1 knot por segundo e o ponto vermelho representa o momento em que ocorreu o estol. O ensaio de estol deve ser repetido para varias configurações de potência e flapes, se tornando um ensaio longo e desgastante para o piloto de testes. Este ensaio é só um pedaço de uma longa campanha de ensaios em voo que uma aeronave deve realizar para obter sua certificação.