Why are flaps used at the leading and trailing edges of the wings of large aircraft during takeoff and landing? Can an aircraft take off or land without them?

Passo 1

Beleza, vamos entender a parada. A pergunta é: por que grandes aviões “abrem” aquelas abas (flaps) na frente e atrás da asa na decolagem e pouso? E será que dá pra decolar ou pousar sem elas?
Conteúdo: aerodinâmica de asas, mais especificamente dispositivos de alto‐empuxo (high‐lift devices).
O que a gente vai precisar:
  • Entender a equação básica do empuxo (lift)
  • Saber como mudar a geometria da asa aumenta o coeficiente de sustentação
  • Conhecer o papel das flaps de bordo de ataque (leading edge) e de fuga (trailing edge)

Passo 2

Primeiro, a base teórica: a sustentação L que mantém o avião no ar vem da equação
L = tfrac12,rho,V^2,S,CL
onde
  • rho é a densidade do ar
  • V é a velocidade do avião relativa ao ar
  • S é a área da asa
  • CL é o coeficiente de sustentação (depende do formato da asa e do ângulo de ataque)
Quando decolamos ou pousamos, queremos voar em velocidades bem menores, senão precisaríamos de pistas gigantes. Para manter L constante com V menor, temos duas opções: aumentar S ou aumentar CL.

Passo 3

Trailing edge flaps (flaps de fuga)
– Ao descer essas abas na parte de trás da asa, você:
  1. Aumenta a curvatura da asa (mais “barriga”), logo CL sobe.
  2. Aumenta a área efetiva S.
    Resultado: com a mesma velocidade baixa, você ainda gera empuxo suficiente.
    Teoria aplicada: quanto maior a curvatura da profilagem (camber), maior a diferença de pressão entre superfície superior e inferior da asa, elevando CL.

Passo 4

Leading edge devices (slats ou flaps de bordo de ataque)
– Na frente da asa, essas faixas se estendem para criar um “canal” que acelera o fluxo de ar e atrasa a separação.
– Isso permite aumentar ainda mais o ângulo de ataque sem estolar (perder sustentação bruscamente).
Em outras palavras, o CLmax (máximo coeficiente de sustentação) sobe e você ganha margem de segurança em velocidades baixas.

Passo 5

E sem flaps dá pra voar?
Tecnicamente sim, mas:
  • Você teria que ir bem mais rápido pra gerar sustentação suficiente (lembra Lpropto V^2).
  • Isso exige pista muito maior e mais potência.
  • No pouso, velocidade alta = risco maior de derrapagem e de impacto mais forte.
    Ou seja, voa, mas fica impraticável e perigoso.

Resposta

Flaps de bordo de ataque e de fuga são usadas pra aumentar área e coeficiente de sustentação da asa, permitindo decolar/pousar em velocidades menores e pistas mais curtas. Sem elas o avião até levanta voo, mas a uma velocidade muito maior, precisaria de pistas intermináveis e comprometeria a segurança.

Exercícios relacionados