O Caça F-5, utilizado pela FAB, tem uma área alar de
e uma envergadura de
. O peso do avião é 8.158 Kgf e está voando nas condições da ISA ao nível do mar à 217 kts. Calcule o coeficiente de sustentação, o coeficiente de arrasto induzido e o próprio arrasto induzido (considere e
).
Passo 1
O enunciado pede que eu calcule: o coeficiente de sustentação, o coeficiente de arrasto induzido e o arrasto induzido (força) do Caça F-5 nas condições dadas. Informações fornecidas no enunciado (vou listar exatamente os dados que vou usar):
(área alar) — dado do enunciado.
(envergadura) — dado do enunciado.
— no enunciado aparece com ponto como separador; considerando a notação usada no resto do enunciado (vírgulas para decimais), interpreto isso como
(o peso típico de um F-5). Vou usar
.
(velocidade indicada) — dado do enunciado.
Condições: ISA ao nível do mar (logo vou usar ).
Coeficiente de eficiência induzida: — dado do enunciado.
O que preciso devolver: ,
e
(em unidades consistentes).
Condições: ISA ao nível do mar (logo vou usar
Coeficiente de eficiência induzida:
O que preciso devolver:
Passo 2
Converter unidades e calcular grandezas básicas. Primeiro a velocidade de nós para metros por segundo:
Converter o peso em força (newtons). Um
corresponde a
, então:
Densidade do ar (ISA, nível do mar):
Passo 3
Calcular a razão de aspecto (aspect ratio
) — é fundamental para o arrasto induzido. A definição é
onde
é a envergadura e
a área alar. Substituindo:
Explicação curta: o
mede “alongamento” da asa; asas longas (AR grande) geram menos arrasto induzido para o mesmo
.
Passo 4
Calcular o coeficiente de sustentação
. A equação de sustentação em voo nivelado é
Isolando
:
Vou calcular passo a passo:
Agora:
Interpretação:
nessa condição de voo é cerca de
, um valor razoável para um caça em velocidade de cruzeiro/alto.
Passo 5
Calcular o coeficiente de arrasto induzido
. A fórmula de teoria de asas (modelo elíptico/lifting-line) para arrasto induzido é
onde
é a constante
,
é a razão de aspecto e
é o fator de eficiência induzida (dado). Substituindo:
Explicação: o arrasto induzido cresce com o quadrado de
e diminui com maior
e maior
.
Passo 6
Calcular o arrasto induzido
(força) em newtons. A expressão é a mesma forma da força de arrasto com o coeficiente encontrado:
Já calculamos
. Então:
(Se quiser em
:
; não é pedido, mas é uma referência intuitiva.)