Voar ou voar pt. 2

A física por trás do movimento dos aviões

Na edição anterior de nossa newsletter, discutimos as quatro forças fundamentais que atuam em um avião: sustentação, gravidade, tração e arrasto. Agora, vamos explorar um cenário dramático e desafiador: a perda completa dos motores durante o voo.

Quando um avião perde toda a propulsão, a primeira grande mudança é a perda de tração. Sem a força dos motores para impulsionar o avião para frente, há um impacto direto na dinâmica de voo. No entanto, é crucial entender que isso não afeta diretamente as forças na direção vertical - sustentação e gravidade.

Mesmo sem motores, um avião não cai imediatamente. Isso ocorre devido à razão de planeio, que descreve como o avião pode deslizar sem propulsão. Vamos nos aprofundar nisso usando o exemplo do Fairchild F-27.

Primeiramente, vamos entender o que é este termo tão falado: razão de planeio.

A razão de planeio é um conceito simples que ajuda a entender como um avião, ou qualquer outro objeto que voa, como um pássaro ou parapente, consegue se manter no ar sem motor. É o termo que expressa a relação entre a distância que um objeto percorre horizontalmente em relação a altura que desce. Na aviação, isso é chamado de razão de planeio.

Por exemplo, uma razão de planeio de 20:1 significa que para cada metro que o avião desce, ele consegue se mover 20 metros para frente a cada 1 metro que cai. Então, quanto maior esse número, melhor o avião consegue "planar" ou deslizar no ar, mesmo sem a ajuda dos motores.

Para diferentes modelos de aviões, podemos ter diferentes razões de planeio tendo em vista que a resistência do ar interfere no fenômeno, tudo dependerá da maneira que o avião é projetado para determinar esta razão. Para o nosso exemplo, usaremos a razão de 17:1.

Em uma situação de perda de motores, a habilidade do piloto e os sistemas de segurança da aeronave desempenham um papel crucial. O piloto deve gerenciar o planeio para maximizar a distância percorrida e encontrar um local seguro para o pouso. Além disso, sistemas como o gerador de energia auxiliar (APU) podem ser fundamentais.

Vamos aplicar nosso conhecimento sobre as forças e dinâmicas de voo ao caso do acidente retratado em "A Sociedade da Neve". Considerando as condições específicas desse acidente, como altitude e condições meteorológicas, analisaremos como a perda dos motores influenciou o desfecho final.

Voltando a nossa pergunta, da edição anterior:

Antes de começar a resolver este exercício, vamos falar sobre o que é o teto máximo de voo. 

O teto máximo de voo de um avião é a altura máxima na qual a aeronave pode voar de forma segura e eficiente. Essa limitação ocorre devido a fatores como a rarefação do ar em altitudes elevadas, que afeta tanto a capacidade dos motores de gerar empuxo quanto a eficiência das asas em produzir sustentação.

Dito isso, vamos assumir que o avião estava voando em sua condição máxima no momento da perda dos motores. Logo temos um y = 8540 - 3500 = 5040 m.

Esta é a distância que o avião poderá percorrer verticalmente até que venha a colidir com o pico da montanha. Como temos uma razão de planeio de 17:1, isso significa que o avião conseguiria percorrer uma distância x = 17 * 5040 = 85.680 m. Isto é o equivalente a 85,68 km. Ou seja, a distância horizontal que o avião conseguirá percorrer antes da colisão.

Parece ser uma distância significativa e realmente é, mas não para o mundo da aviação. Como o acidente ocorreu nos Andes, é um espaço de tempo muito pequeno para que o piloto conseguisse planar até o aeroporto mais próximo de maneira segura. Fazendo apenas um estudo básico, sabendo que o avião caiu exatamente  no Valley of Tears, Mendoza, Argentina.

Projetando aproximadamente 90 km da linha de trajetória da aeronave, vemos que o piloto não tinha tempo suficiente de chegar ao aeroporto em seu alcance e estava fadado a cair, independente de onde isso fosse ocorrer.

Na imagem temos em azul, onde o avião possivelmente “perdeu” os motores, ao seu lado temos onde o avião caiu, e na parte superior da imagem, o aeroporto que era o destino final da viagem.

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