A perturbação causada pela asa na cauda será tanto menor , quanto maior for o racio entre ( H1 +H2) e o valor da Corda aerodinâmica média da asa.

8.1-   INTRODUÇÃO

NOTA BIBLIOGRÁFICA – Nesta matéria seguimos de perto, mas de modo abusivamente simplificado, o excelente livro

 “ AERODESIGN” de EDISON da ROSA

         Existem 3 eixos fundamentais ( X, Y e Z) segundo os quais teremos de considerar a estabilidade do aeromodelo. Mas quer segundo X quer segundo Z, o modelo apresenta simetria, o que vem facilitar imenso os problemas em voo. Todavia, segundo o eixo Y, essa simetria não se verifica e é precisamente na direcção de Y e ao longo de X que a estabilidade do modelo pode apresentar problemas mais difíceis de ultrapassar .                           

                                    FIG.8.1      

                                                              FIG. 8.2  

    No esquema da Figura 8.1.2  fazemos a  simulação da “Esteira da asa” , uma zona onde o fluxo de  ar se encontrará fortemente perturbado. Como se pode ver, de modo ideal o conjunto da cauda deverá de preferência ser colocado fora da zona de acção desta esteira para que não haja perturbação no seu funcionamento e objectivos.Também o leme vertical deverá ser colocado de modo a não sofrer a perturbação de fluxo causada pelo estabilizador horizontal.   

                                                           FIG.8.3      

  Na figura 2 temos um pequeno esquema que nos mostra a posição do estabilizador horizontal em relação á linha média da esteira da asa. Designamos por Rendimento do estabilizador o valor de η_t, que,  para

0<=|(H1+H2)/Cam| <=0.5, dado por :

.............................................1

Para valores de |(H1+H2)/Cam| > 0.5 adoptamos  η_t =0.9

A perturbação causada pela asa na cauda será tanto menor , quanto maior for o racio entre ( H1 +H2) e o valor da Corda aerodinâmica média da asa.

8.2 – EQUILIBRIO  DE MOMENTOS- PONTO NEUTRO

                                                                  FIG.8.4

Da Fig.8.4 , concluimos que o equilibrio das forças vericais exige que :

                                         L₁ + L₂ =P

 Por outro lado, o equilibrio dos momentos  em relação a CG exige que :

                  M₁ + M₂ +L₁*l₁- L₂*l₂ +D₁*Z₁ +D₂*Z₂ –T*Zp =0

 Como visto acima, as forças aerodinâmicas da cauda são afectadas pelo seu rendimento aerodinâmico , η_t,  e pelo ângulo de “downwash” – e . O ângulo da cauda deverá ser :

                                        AdA- α_i - e

Onde α_i é o ângulo de ataque induzido. Definindo  Volume de Cauda Horizontal como :

Sendo S₂ superfície da cauda e S superfície total e C_ma corda aerodinâmica média da cauda

 Colocando na forma de coeficiente de momento do avião, CM, dividindo a expressão de M_CG pela pressão dinâmica, pela área de referência da asa e pela corda média aerodinâmica, eliminando as parcelas referentes  á impulsão e ao arrasto obtemos:

                                    C_M = C_m +C_L1.(h-h₀) - C_L2. V_H.η_t

 Que traduz as três componentes principais do momento em relação ao CG :

1. Contribuição do momento gerado pelo perfil;
2. Momento da sustentação da asa, agindo no centro aerodinâmico;
3. Contribuição da sustentação da empenagem horizontal.

Para verificar agora a condição de estabilidade ou não, é necessário calcular a derivada de CM em relação a α. Para tal, é necessário então expressar as parcelas da sustentação da asa e a sustentação da empenagem em função do ângulo de ataque. Assim,

                              C_M = C_m +a₁.(α+α₀).(h-h₀) - a₂.(α-α_i- e). V_H. η_t

 Onde a₁ é o coeficiente angular da curva Cl-α da asa e a₂ o mesmo mas da empenagem horizontal.

   Para o avião ter uma estabilidade neutra, CM = 0. Isto leva a um valor particular para a posição do CG do avião, definido como ponto neutro. Esta posição, como fração da Cma, é dada por h, designado agora h_n:

O valor de ε_α pode ser estimado, recordemos, por :    

Para garantir a estabilidade, o centro de gravidade deve estar à frente do ponto neutro e a diferença h_n – h₀ é a chamada margem estática de estabilidade, MS. Esta deve ser pelo menos de 0,05, ou seja, o CG deverá estar a 5% da corda média aerodinâmica à frente do ponto neutro.

                                                                FIG.8.5

   A relação a₂/a₁ pode ser estimada na faixa de 0,8 a 0,9. Quanto à ε_α, já vimos uma forma de calcular seu valor. Este em geral situa - se entre 0,3 e 0,5.

   Quanto ao volume de cauda, em geral está situado entre 0,4 e 0,7.

Por último, o rendimento de cauda pode ser estimado pela expressão 1 acima