Efeito solo

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

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Em aeronaves

Aeronaves conseguem um aumento na força de sustentação e também melhor eficiência voando perto do solo e são afetados principalmente quando decolam ou aterrizam. 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 aceita 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. Durante a Guerra Fria os ecranoplanos eram visto no Mar Cáspio. Eles eram chamados de Monstros do Mar Cáspio pela inteligência norte americana, confundida por um veiculo tão grande, que se parecia com um avião sem uma parte das asas. No final da guerra fria o “monstro” foi revelado como um avião secreto dos militares russos, desenhado para voar a apenas alguns metros da água, economizando energia e ficando abaixo do radar inimigo. Ele tinha mais de 100m de comprimento, pesava 540 toneladas em plena carga e podia viajar a mais de 400 km/h, podendo voar não apenas próximo à água, mas também sobre o gelo, neve ou terreno plano com igual facilidade.

Em veículos de rua

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 fluído 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

Ao ar livre, o arrasto de um fólio simétrico é devido à viscosidade superficial e possíveis regiões de descolamento do fluído. 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 tem sustentação 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.

Ver também

Ecranoplanos