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Como um avião consegue voar de dorso se a asa fica de cabeça pra baixo? #perguntas

Valério, aerodinâmica é provavelmente o campo mais complexo da aviação e portanto a simplicidade de uma resposta se torna tão complexa quanto a ciência em si, mas vou tentar explicar muito resumidamente.

Existem diversos perfis de asa para diferentes tipos de aviões, alguns com uma curvatura maior na parte superior e outros simétricos, veja exemplos na figura abaixo:

Ao contrário da crença geral, um aerofólio assimétrico (com a parte de cima mais curvada) não gera mais sustentação do que um simétrico. A sustentação é produzida pelo ângulo de ataque, logo, um aerofólio simétrico produz tanta sustentação quanto um assimétrico.

Geralmente você consegue um coeficiente de sustentação (que é um tipo de medida) de aproximadamente 0.1 para cada grau de ângulo de ataque (AoA), então, grosso modo, você consegue 0.5 com 5 graus de AoA e 0.0 de sustentação a 0 graus de AoA.

Agora, se você aumentar a curvatura da parte superior da asa, você muda o ângulo em que a asa vai ter ZERO de sustentação, e pode ter algo como 0.5 a 3 graus AoA, 0.2 a 0 graus de AoA e 0.0 a -2 graus!

Ou seja, um perfil simétrico tem 0 de sustentação a 0 graus de AoA, enquanto um assimétrico produz 0.2 de sustentação com o mesmo zero grau de ângulo de ataque.

Tudo ok até aqui?

Então vamos responder uma parte de sua pergunta agora e depois continuamos com mais alguns detalhes. Uma aeronave acrobática consegue voar de dorso “na boa” porque geralmente seu perfil de asa é simétrico, assim como os dos caças a jato. Veja esta ilustração abaixo, é possível ver o perfil simétrico da asa do Extra 300:

Percebe que a parte de baixo da asa é idêntica a de cima? Então, por esse motivo, os aviões acrobáticos voam de dorso tão bem quanto em voo normal, já que um pequeno AoA produz a mesma sustentação em voo invertido ou normal.

Ô Lito, então quer dizer que um Cessna, que não tem perfil simétrico como o Extra, não poderia voar invertido?

Poderia sim! Perfis assimétricos também podem voar invertidos, a diferença é que o AoA teria que ser MUITO maior.

Hummm, então pra que ter o trabalho de construir perfis assimétricos se os simétricos produzem sustentação do mesmo jeito ao se aumentar o Ângulo de Ataque?

Por causa de um detalhezinho: Uma coisa chamada “arrasto”. O que faz um avião ir para frente é a potência do motor (tração) e o ar que ele tem que fazer força pra “furar” é chamado de arrasto aerodinâmico. Quanto mais potência você precisar para ir para frente, mais combustível você vai usar, e sabemos que combustível é algo que não se joga fora certo? Então, o menor arrasto ocorre quando a asa está bem próxima a zero graus de ângulo de ataque, portanto, se você puder manter sua aeronave produzindo sustentação com a asa perto de zero graus de AoA, obterá a máxima eficiência, por isso as aeronaves comerciais possuem perfis assimétricos em suas asas.

Em relação a mudanças estruturais para conseguir voar de dorso, não seriam necessárias grandes mudanças, as aeronaves já saem preparadas para suportar diversas forças. O problema maior em se voar de dorso na verdade é a alimentação de combustível. Um Cessna Skylane provavelmente teria o motor apagado se tentasse voar de dorso por mais do que alguns segundos, já que seu sistema de alimentação original não contempla o voo de dorso.

Lembre-se que o combustível fica na asa e o sistema de alimentação fica na parte de baixo do tanque, mas eu um voo invertido a parte de baixo do tanque vai para cima certo? Por este motivo as aeronaves acrobáticas possuem um sistema de alimentação diferente, que mantém pressão constante de combustível disponível na bomba tanto em voo invertido quanto nivelado e algumas aeronaves (como o Decathlon) possuem um sistema tão simples que é até usado em aeromodelos: a mangueira de combustível dentro do tanque possui um peso na ponta, pra onde o combustível for a mangueira vai.

De maneira bem simplificada, o perfil de asa e o ângulo de ataque é que produzem a sustentação necessária para voar de cabeça para baixo :)

Nota: os números de coeficiente de sustentação são apenas para ilustrar.

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Sobre o Autor

Graduado em Manutenção de Aeronaves, com muito bom senso :) 30 anos de aviação comercial (e contando), de Lockheed Electra à Boeing 787. Tentando simplificar a complexidade da aviação.
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