As aeronaves são equipamentos desenvolvidos para serem capazes de se sustentar e navegar por meios próprios no ar. São amplamente utilizadas no modal aéreo para transportar pessoas e cargas em um espaço de tempo reduzido comparado aos demais modais. Estas, por sua vez, podem ser mais pesadas ou mais leves que o ar.

Denomina-se aeróstatos as aeronaves mais leves que o ar, que não dispõem de sistemas próprios de propulsão e, portanto, para se manter e navegar em voo utilizam-se do princípio de Arquimedes. Este teorema apresenta que, quando um corpo é imerso em um determinado fluído, ele recebe uma força vertical denominada como empuxo, cujo a intensidade é igual ao peso da porção do fluído deslocado pelo corpo.

Exemplos de aeróstatos são os dirigíveis e os balões, aparelhos que utilizam invólucros cheios de gás para se elevar e manter-se sustentado no ar.

Por outro lado, os aeródinos são as aeronaves mais pesadas que o ar, sua sustentação provém de forças aerodinâmicas e ainda, a depender do equipamento, dispõem de sistema de propulsão própria. Estes foram projetados com base na terceira lei te Newton, denominada princípio da ação e reação, de modo que para toda ação existem uma força oposta de reação de mesma intensidade e direção.

Os aeródinos são classificados em: asa fixa, como os aviões e os planadores e que utilizam das asas para desviarem o fluxo de ar para baixo e gerar uma sustentação para cima.

E também em asa rotativa, que são os helicópteros e o autogiro. Nestes, as pás do rotor giram, criando uma força de sustentação para cima, assim como as asas do avião.

Uma vez entendido as características e classificações das aeronaves, nesta disciplina, focaremos no estudo sobre os aviões de pequeno porte. Que, apesar de haver diversos tipos destes equipamentos no mercado aeronáutico, existem algumas estruturas que são inerentes a eles. Portanto, independentemente do modelo, os aviões apresentam características semelhantes.

Conheça a estrutura básica de um avião.

Os componentes apresentados na figura acima estão distribuídos em três grandes grupos: estrutura, grupo moto-propulsor e sistemas.

• Estrutura: também chamada de célula ou corpo do avião, é o grupo em que se acomoda os passageiros, cargas e fixa os outros grandes grupos, como o moto-propulsor e o de sistemas. E é composto por:

1. Asas,
2. Fuselagem,
3. Empenagem,
4. Superfícies de comando, e
5. Dispositivos hipersustentadores.
6. Os componentes apresentados na figura acima estão distribuídos em
7. Três grandes grupos: estrutura, grupo moto-propulsor e sistemas.

• Moto-propulsor: é o grupo responsável pela produção de força necessária para manter e descolar o avião no ar. Composto pelo motor e pela hélice.

• Sistemas: é o grupo composto por diversos sistemas responsáveis por cumprir um determinado objetivo, como o sistema de combustível, elétrico, hidráulico, ar condicionado, entre outros.

Antes de aprofundarmos o conhecimento nos componentes que compõe o grupo estrutura, vale ressaltar a importância da estrutura resistir aos esforços que possa sofrer durante o voo. Conceitualmente, o esforço consiste em uma força interna que aplicada a um objeto se opõe ou resiste à deformação. E as principais forças que o avião deve suportar são:

• Tração: também chamada de tensão, é o esforço que resiste a força que tende a afastar. Um exemplo é o resultado do empuxo produzido pelo motor, empurrando o avião para frente e da força oposta produzida pela resistência do equipamento em se deslocar no ar, também chamado de arrasto. Essas forças opostas geram uma tração na aeronave tendendo-a esticar.

• Compressão: é o esforço que resiste a força de esmagamento, tendendo a reduzir o tamanho do componente do avião.

• Flexão: é a combinação da compressão e da torção, peças como parafusos e rebites estão frequentemente submetidos a esse tipo de esforço.

• Cisalhamento: é o esforço que resiste à força de contato de um material sobre outro material adjacente.

• Torção: como o próprio nome diz, é o esforço que produz a força de torção.

Além disso, os materiais utilizados para a fabricação das estruturas devem preferencialmente ser leves. Os mais comuns são as ligas de alumínio e os tubos de aço soldados e recobertos com ela. Todavia, com o avanço tecnológico, materiais compostos que podem conter fibras de carbono, resinas ou o kevlar tem se destacado.

ASAS

As asas são aerofólios fixados em cada lado da fuselagem, responsáveis pela produção da força de sustentação de uma aeronave.

As principais partes estruturais de uma asa são as longarinas e as nervuras, podendo também ter tirantes, montantes e suportes, a depender do material utilizado no revestimento da asa. Se for um material mais resistente, apenas as longarinas e nervuras serão necessários.

As longarinas são os principais membros estruturais, responsáveis pela resistência dos esforços de flexão. Estão localizadas paralelamente ao eixo lateral ligando a asa de ponta a ponta.

Já as nervuras são os membros estruturais que compõem a armação da asa, dando o formato aerodinâmico através de sua curvatura e transmitindo os esforços do revestimento para a longarina. Elas se estendem do bordo de ataque até o bordo de fuga.

Os tirantes são cabos de aço de metal que cruzam as longarinas, são utilizados para aumentar a resistência aos esforços de tração que atuam sobre as asas, também são conhecidos como hastes de tensão.

Os montantes são membros estruturais montados junto as nervuras utilizadas para suportar aumentar a resistência ao esforço de compressão.

Ainda, em algumas aeronaves, existem os suportes também conhecidos como estais. Estes são membros estruturais que como o próprio nome diz, dão suporte às asas por meio de uma haste que liga a fuselagem ao intradorso da asa.

As asas são classificadas quanto a posição, fixação, quantidade e formas.

1. Posição: podendo variar sua fixação a fuselagem, desde a posição baixa a parassol, como pode ser visto nas figuras abaixo:

2. Fixação: podendo possuir ou não, o suporte.

3. Número de asas: os monoplanos são mais comuns no setor aéreo, contudo existem também os biplanos e triplanos.

4. Forma: outra classificação que impacta diretamente na performance do avião, são as formas das asas.

Essas são classificadas como:

FUSELAGEM

A fuselagem é a parte da aeronave que acomoda os passageiros, tripulantes e cargas, ou seja, é dentro da fuselagem que a cabine de comando está localizada.

Além disso, a fuselagem apresenta um papel fundamental na acomodação dos demais componentes estruturais mencionados anteriormente, como as asas, a empenagem, o trem de pouso e a depender do avião, o grupo motopropulsor.

É classificada em três tipos principais:

• Tubular: é uma estrutura formada por tubos de aço soldados entre si e utilizados para suportar esforços de tração, pois neste tipo, o revestimento de tela não é capaz de resistir a esforços.

Exemplo de avião com a fuselagem tubular é o Aero boero.

• Monocoque: os componentes que suportam os esforços estruturais são o revestimento e as cavernas, que também possui o papel de delimitar o formato aerodinâmico da fuselagem.

• Semi-monocoque: é uma estrutura mais reforçada comparada as anteriores pois é composta por cavernas, longarinas e revestimento. Dado isso, a maioria das aeronaves possuem esse tipo de fuselagem.

EMPENAGEM

A empenagem é uma estrutura fixada na parte traseira da fuselagem responsável pela estabilidade e também pelo controle direcional e vertical do avião. A mesma é composta pela superfície horizontal e pela vertical.

A superfície horizontal é responsável pela estabilidade horizontal da aeronave, evitando ou minimizando tendências de levantar ou abaixar a cauda durante o voo. Na maioria dos aviões esta superfície é formada por um estabilizador fixo e um móvel chamado de profundor. Este conjunto é encarregado pelo controle de cabragem (pitch up) e picagem (pitch down) do avião.

Já a superfície vertical é responsável pela estabilidade vertical da aeronave evitando ou minimizando as tendências do avião de guinar, ou seja, de movimentar o nariz para a esquerda ou direita. Da mesma forma que a superfície horizontal, ela pode ser dividida em duas partes, uma fixa e uma móvel chamada de leme de direção.

SUPERFÍCIES DE COMANDO

Para que os pilotos tenham o controle das estruturas apresentadas anteriormente e siga a trajetória planejada, diferentes superfícies de comando foram projetadas para que seja possível movimentar a aeronave nos três eixos de rotação – vertical, horizontal e lateral.

As superfícies de comando são classificadas em primárias, secundárias e auxiliares.

As primárias são os airlerons localizados no bordo de fuga das asas; o profundor localizado no estabilizador horizontal, ambos são controles comandados pelos pilotos por meio do manche. Além desses, tem-se também o leme direcional localizado no estabilizador vertical comandado pelos pedais.

Já as superfícies secundárias são compostas por compensadores situados no leme, no profundor e nos ailerons, que auxiliam os pilotos a amenizar o desbalanceamento que possa surgir durante o voo devido a fatores como vento, distribuição de carga, deslocamento de combustível ao longo do voo, entre outros. Minimizando desta forma, a força necessária do piloto sobre o manche ou pedal.

Por último, as superfícies auxiliares compreendem partes cujo propósito é aumentar a sustentação da aeronave (como os flaps e os slats) e também por componentes que auxiliam na redução dessa sustentação, agindo como um freio aerodinâmico também chamado de arrasto (spoilers).

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