Nas condições limites do voo retilíneo em nível, explique a situação do ângulo de ataque para velocidades grandes e baixas velocidades.

Passo 1

O enunciado pede que a gente explique como varia o ângulo de ataque \alpha em voo retilíneo em nível quando a velocidade é grande e quando é baixa. O conteúdo aqui envolve a sustentação aerodinâmica e a condição de equilíbrio vertical (sustentação igual ao peso).

Passo 2

Em regime de voo retilíneo em nível temos o equilíbrio entre sustentação L e peso W:
L = W.
Também sabemos que a sustentação é dada por
L = \tfrac12\,\rho\,V^2\,S\,C_L(\alpha),
onde \rho é a densidade do ar, V a velocidade de voo, S a área da asa e C_L(\alpha) o coeficiente de sustentação, que depende de \alpha.

Passo 3

Na região linear de voo (antes do estol) costuma-se aproximar
C_L(\alpha) \approx a\,\alpha,
onde a = \tfrac{dC_L}{d\alpha} é a inclinação do coeficiente de sustentação em função de \alpha. Substituindo em L=W e isolando \alpha, temos
\tfrac12\,\rho\,V^2\,S\,(a\,\alpha) = W \quad\Longrightarrow\quad \alpha = \frac{2W}{\rho\,V^2\,S\,a}.

Passo 4

Na fórmula acima \alpha varia como V^{-2}.
  • Para velocidades grandes V alto), o denominador cresce e \alpha fica muito pequeno. Ou seja, em altas velocidades o avião mantém nível com ângulo de ataque reduzido (próximo de zero).
    Já para velocidades baixas ( V pequeno), o denominador cai e \alpha cresce. À medida que V se aproxima da velocidade mínima de sustentação ( V_{\min}, \alpha tende ao ângulo de estol \alpha_{\max}. Se o piloto tentar voar abaixo dessa velocidade, perde sustentação e entra em estol.

Resposta

Em altas velocidades, o ângulo de ataque \alpha é muito pequeno (próximo de zero). Em baixas velocidades, \alpha aumenta e, ao se aproximar da velocidade mínima, atinge valores próximos do ângulo de estol \alpha_{\max}.

Exercícios relacionados