Explain why endplates or winglets are added to some airplane wings.

Passo 1

Beleza, o enunciado pede para explicar por que algumas asas de avião têm “endplates” ou “winglets” nas pontas. O conteúdo é aerodinâmica de asas, mais especificamente como surgem os vórtices de ponta e o arrasto induzido que eles causam. Para resolver, a gente vai precisar entender:
  1. Como a asa gera sustentação (diferença de pressão);
  2. O que são vórtices de ponta de asa;
  3. Como isso vira arrasto induzido (com a fórmula básica);
  4. Por fim, como os winglets/endplates reduzem esse problema.

Passo 2

Vamos lembrar rapidinho: uma asa gera sustentação porque o ar em cima percorre mais rápido que embaixo, criando pressão menor acima e maior abaixo. Pensa numa seta de vento andando por cima/outro por baixo — o de cima acelera mais e “puxa” a asa pra cima. Só que, nas pontas, o ar quer escapar do lado de alta pressão (embaixo) pro lado de baixa (cima) contornando a ponta. Isso cria um redemoinho, o famoso vórtice de ponta.

Passo 3

Esses vórtices provocam arrasto induzido. A conta simplificada do arrasto induzido Di = L^2tfrac12,rho,V^2,pi,b^2,e é:
Di = CL^2pi,e,AR;tfrac12,rho,V^2,S
onde
= sustentação
= densidade do ar
= velocidade
= envergadura da asa
= eficiência aerodinâmica (fator de Oswald, entre 0 e 1)
Ou, em termos de coeficientes:
com coeficiente de sustentação, razão de aspecto, e área da asa. Repara que, quanto menor , maior .

Passo 4

É aí que entram os winglets/endplates. Eles “bloqueiam” parte do fluxo de alta pressão querendo fugir pras pontas e inibem a formação do vórtice. Isso aumenta o fator (melhora a eficiência) e, às vezes, equivale a ter uma asa de envergadura um pouco maior sem precisar de um bico de asa gigante. Menos vórtice = menos arrasto induzido = menor consumo de combustível e maior autonomia.

Resposta

Endplates ou winglets são usados para atrapalhar a formação dos vórtices de ponta, elevando o fator de eficiência aerodinâmica e, assim, reduzindo o arrasto induzido. Isso faz o avião consumir menos e voar mais longe sem precisar aumentar muito a envergadura da asa.

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