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:
- Como a asa gera sustentação (diferença de pressão);
- O que são vórtices de ponta de asa;
- Como isso vira arrasto induzido (com a fórmula básica);
- 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
é:
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.