Efeito Solo

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1 Pressão do ar em torno de uma asa sem efeito solo.
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Pressão do ar em torno
de uma asa sem efeito solo.
2 Pressão do ar em torno de uma asa com efeito solo.
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Pressão do ar em torno de
uma asa com efeito solo.
3 Pressão do ar em torno de uma asa com efeito solo "negativo".
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Pressão do ar em torno de uma
asa com efeito solo "negativo".

Efeito solo - é um efeito aerodinâmico onde o escoamento de ar ao redor de um corpo é interrompido pelo solo.

Em aeronaves[editar | editar código-fonte]

Efeito solo agindo sobre um helicóptero.
Efeito solo atuando sobre um avião no momento do pouso.

Aeronaves conseguem um aumento na força de sustentação e também melhor eficiência voando perto do solo e são afetados principalmente quando decolam ou aterrisam. Isto faz com que a aeronave suba subitamente – esse efeito é conhecido como "balloon". O porquê deste fenômeno ainda esta em debate. Uma das razões aceitas atualmente é que este efeito é causado por um colchão de ar comprimido entre as asas e o chão.

Entretanto, testes em túneis de vento indicaram que enquanto este efeito esta presente, o efeito solo é quase unicamente devido à interrupção da formação dos vórtices de ponta de asa. Estes vórtices destroem uma grande quantidade da força de sustentação gerada pela asa, e os eliminado consegue-se aumentar a eficiência da asa. Com base nisto foram desenvolvidos algumas aeronaves que operam próximas ao solo e não conseguem sustentar vôo a mais do que alguns metros de altura. O ecranoplano é um destes exemplos.

Em veículos de rua[editar | editar código-fonte]

Em carros de corrida o objetivo do projeto é aumentar a sustentação no sentido do solo e não para cima, conseguindo assim maiores velocidades nas curvas. A idéia básica neste caso é criar uma região de baixa pressão abaixo do carro.

Para entender melhor o que ocorre vamos admitir que o escoamento potencial (traçado pelas linhas de corrente) não apresenta viscosidade nas regiões de contorno. Podemos observar que nas seções mais próximas do solo, onde o ar tem menos espaço para se mover, as linhas de corrente se aproximam umas das outras, como mostra a figura 3. Admitindo que o escoamento é invicido potencial, a massa se conserva e assumindo que o ar é um fluido incompressível (válido para Mach menor que 0,3), a velocidade nas regiões próximas ao solo deve aumentar. Seguindo o princípio de Bernoulli, a pressão nas regiões próximas ao solo deve diminuir, já que a velocidade está aumentando.

Para um fólio simétrico livre no ar, desde que a distribuição de velocidades seja simétrica, não existe sustentação, pois a distribuição de pressão de cima do fólio é igual à de baixo. Se o mesmo fólio se aproximar de uma superfície (como o solo), vai existir uma maior concentração das linhas de corrente na parte inferior do que na superior, o que caracteriza maiores velocidades. Graças a esse efeito de Venturi na parte de baixo, o corpo produz "downforce" (força de sustentação negativa).

Arrasto induzido[editar | editar código-fonte]

Ao ar livre, o arrasto de um fólio simétrico é devido à viscosidade superficial e possíveis regiões de descolamento do fluido. Um fólio produzindo sustentação produz arrasto induzido.

O arrasto induzido é resultado da energia cinética gasta na produção de vórtices. Estes vórtices são gerados devido a diferença de pressão entre a parte superior e inferior do fólio. O solo ajuda a destruir estes vórtices, o que diminui o arrasto induzido e melhora a sustentação.

Em alguns casos, como competições de carros solares, onde a potência disponível é bastante limitada, o arrasto induzido é indesejável, portanto são tomadas medidas para evitar a geração de vórtices de ferradura. Isto é feito colocando-se uma pequena cambagem no perfil do carro. Com esta cambagem o carro iria ter sustentação como se estivesse em regiões longe do solo, mas ela é feita de forma a se igualar as pressões superiores e inferiores próximas ao solo, o que evita a formação de vórtices. Isto também pode ser feito variando-se o ângulo de ataque, mas não sem aumentar a força de arrasto.

Referências[editar | editar código-fonte]

  • Johnson, W., Helicopter Theory, Princeton University Press (or Dover edition), Princeton 1980
  • Gessow A., Myers, G.C., Aerodynamics of the Helicopter, College Park, Maryland, 1985
  • Seddon, J., Basic Helicopter Aerodynamics, AIAA Education Series, 1990.
  • K. Knowles, D. T. Donoghue und M. V. Finnis: A Study of Wings in Ground Effect, RAeS Vehicle Aerodynamics Conference, Loughborough University, 18-19 July 1994
  • K. Knowles und D. Bray: Ground Vortex Formed by Impinging Jets in Cross-flow, AIAA Journal of Aircraft, 30, 6, pp 872–878, November-December 1993
  • K. Knowles: Impinging of Jet Flowfields for STOVL Ground Effect Research, RAeS Industry-University Aerodynamics Research Forum, London 9 January 1992
  • K. Knowles und D. Bray: Recent Research into the Aerodynamics of ASTOVL Vehicles in Ground Environment, Proceedings ImechE Part G: Journal of Aerospace Engineering, 205, G2, pp 123–131, 1991

Ver também[editar | editar código-fonte]