Associação de Vôo Livre de Juiz de Fora

Procurar conhecer e compreender todos os segredos da teoria da aerodinâmica, não é absolutamente indispensável para ter o prazer de voar e vir a ser um bom piloto. Compreender como podemos vencer a gravidade e pôr um "airbus", com toneladas, a voar, é um desafio suficientemente interessante para o aceitarmos e perdermos um pouco de tempo com ele, certos de que a nossa segurança sairá muito reforçada.

O ar é um fluido, e já foi demonstrado há muito que as forças que se exercem sobre um corpo em movimento ou repouso são idênticas, quer seja o fluido que se desloca sobre corpo imóvel, ou o corpo que se desloca no fluido.

Para compreendermos como se comporta um objeto atravessado pelo o ar, é possível fixa-lo e produzir um fluxo de ar na sua frente. É o princípio prático do Túnel de vento. Para estudar, por exemplo, o perfil de uma asa, instala-se a asa no túnel, e graças a hélices, passa-lhe um fluxo de ar de velocidade e características conhecidas (densidade, por exemplo) permitindo assim estudar o seu comportamento.

Qualquer objeto que se desloca numa massa de ar, rompe o seu equilíbrio e as partículas de ar imóveis vão reagir resistindo ao avanço do objeto em movimento.

Há um escoamento de ar ao longo do objeto, e em função da "qualidade" desse escoamento, a resistência do ar será mais ou menos importante.

A resistência do ar, chamada R, depende de vários fatores, todos influentes na qualidade do escoamento, que são a superfície e a forma do objeto, a densidade do ar e a velocidade do objecto em relação ao ar (a sua velocidade/ar).

No parapente a superfície do objecto não é só a asa, mas sim o conjunto formado pela asa, o piloto, os suspensores.

A resistência ao ar é proporcional à superfície exposta perpendicularmente ao escoamento de ar (trajectória).

É por isso que em competição cada vez se voa mais deitado, os suspensores são cada vez mais finos, os fatos de voo justos e em licra, os reservas postos à frente.

Expondo um objeto no túnel de vento é possível determinar em função da sua forma e da sua posição um coeficiente de resistência ao ar: CR.

Constata-se imediatamente que o objecto em forma de fuso oferece 25 vezes menos resistência ao ar que o disco. Além do mais o fuso evita as turbulências atrás (bordo de fuga), que são responsáveis por um aumento de resistência ao avanço (CX.)

A resistência do ar R, é proporcional à densidade do ar, se a densidade d, for duas vezes mais fraca, R será duas vezes mais fraca.

Em 1738 o físico suíço Bernoulli descobriu que a pressão exercida por um fluido sobre a parede de um tubo decresce à medida que aumenta a velocidade de escoamento.

Podemos verificá-lo por uma experiência muito simples: ao segurarmos uma folha de papel com as duas mãos e soprarmos sobre a superfície, o bordo livre sobe devido ao efeito da depressão criada pela velocidade do ar.

Ao inclinarmos um perfil em relação ao vento relativo, fazemos com que a distância de escoamento pelo extradorso seja maior que pelo intradorso, o que obriga as moléculas de ar que circulam por cima a acelerar, para acompanhar as que passaram por baixo.

Portanto, o abaixamento de pressão é mais marcado no extradorso. Como criámos uma sobre-pressão no intradorso ao inclinarmos o perfil, o resultado é uma força dirigida para cima, geradora de sustentação.

- 2/3 de sustentação pela depressão do extradorso
- 1/3 de sustentação pela sobre-pressão do intradorso

A sustentação é portanto um fenómeno físico, gerado pelo perfíl e pela aceleração das moleculas de ar.
A este conjunto de forças opõem-se o peso do piloto mais aeronave, aplicado no chamado centro de gravidade, de sentido, negativo ou seja de cirna para baixo, e que constitui o nosso motor, a força geradora do nosso movimento, que aliás como em qualquer planador é sempre descendente.

Em síntese, voamos porque nos deslocamos para a frente e assim mantemos uma velocidade ar suficiente para o perfil de nosso parapente funcionar, contrariando o nosso peso.

No esquema ao lado cada seta, representa uma força, todas diferentes, segundo a sua posição, com o valor da depressão a variar em cada ponto do perfil.

Esquematicamente , reagrupam-se todas numa única força, a sustentação, num ponto chamado centro de pressões (CP), situados sensivelmente no primeiro 1/4 da frente da corda do perfil. A sustentação exerce-se perpendicularmente ao vento relativo, a maior parte das vezes chamado trajectória. É neste mesmo CP que se exerce a resistência, oposta à trajectória, como vimos anteriormente. A soma vectorial das duas forças, chama-se Resultante das Forças Aerodinâmicas, RFA.

Vemos, portanto que uma asa é perfilada para obter o máximo de sustentação, e que apesar de tudo, oferece sempre resistência, á qual se vai somar a resistência oferecida pelo próprio piloto, suspensores, etc.

A sustentação, assim como a resistência, dependem em grande parte da: superfície,, velocidade/ar, densidade do ar e da forma do corpo, o perfil da asa.

Em voo, a força da gravidade exerce-se sobre nós e sobre a nossa asa, mas graças às suas qualidades aerodinâmicas, a nossa deslocação não é vertical, mas inclinada, segundo um ângulo formado pela linha horizontal e a trajectória, o ângulo de planeio.

Para modificar a nossa trajectória teremos de podemos aumentar ou diminuir a nossa velocidade / ar, pela acção dos comandos, modificando a nossa incidência e portanto, a sustentação e RFA. É por isso que podemos qualificar o parapente como uma aeronave pilotavel.

Consideremos uma asa de parapente a voar numa atmosfera calma: nem vento, nem ascendentes, nem descendentes, nem turbulência.

Uma velocidade horizontal VH, que é velocidade à qual se liga horizontalmente, um ponto ao outro e que se exprime habitualmente em Km/h.

Uma velocidade vertical VV, à qual se chama taxa de queda, que corresponde à velocidade que descemos para o solo. Exprime-se normalmente, em metros por segundo, m/s .

Tomemos uma asa, consideremos as condições ideais (atmosfera calma: nem vento, nem ascendentes, nem descendentes, nem turbulência), e em voo, à medida que vamos mexendo nos comandos, vamos anotando os valores que o nosso variómetro, nos vai dando.

Normalmente usam-se unidades diferentes para a VH e para a VV, porque a VH é da ordem dos 20 aos 60 Km/h e VV de 0.9 a cerca de 4 m/s. Para informação 1m/s = 3,6 Km/h.

Primeira leitura A: Posição de freios - Braços em cima
O anemômetro mediu: VH1 = 36 km/h ou seja 10m/s
O variómetro mediu . VV1 = 2,3 m/s

Segunda leitura B: Posição de freios - Manobradores à altura das orelhas
O anemômetro mediu: VH2 = 30 km/h ou seja 8,33m/s
O variómetro mediu. VV2 = 1,66 m/s

Terceira leitura C: Posição de freios - Manobradores A altura dos ombros
O anemômetro mediu: VH3 = 23 km/h ou seja 6,38m/s
O variómetro mediu. VV3 = 1,4 m/s

Quarta leitura D: Posição de freios - Manobradores ao nível das ancas
O anemômetro mediu: VH4 = 18 km/h, ou seja, 5 m/s
O variómetro mediu. VV4 = 2,5 m/s

Quinta leitura E: Braços estendidos e manobradores completamente em baixo:
A velocidade horizontal será zero e a taxa de queda torna-se assustadora. Asa entra em perda.

Em A - a velocidade máxima
Em B - a finesse máxima
Em C - a taxa de queda mínima
Em D - o ponto limite inferior, em que a asa ainda é pilotavel.
Em E - o ponto de Perda da asa

A Finesse é a relação entre a velocidade horizontal e a velocidade vertical:
Finesse = Velocidade horizontal / Velocidade vertical

A polar é sempre função de um determinado peso piloto. Ambas as velocidades variam em função da carga alar (peso total em voo). No entanto a curva será sempre igual. Com um piloto mais pesado a asa será mais rápida, terá maior taxa de queda, será mais reactiva, mas chegará ao mesmo ponto. ( Em teoria, na prática poderá ser muito perigoso, pois o parapente é um pedaço de pano mole e necessita de um peso mínimo e máximo).

Chama-se carga alar (CA) à relação entre a superfície da asa e o peso total em voo (asa, cadeira, instrumentos,...), logo mede-se em kg/m2. Aparentemente a “CA” ideal deverá ser aproximadamente 3.1 kg/m2

O tamanho da asa, varia com o peso do piloto. Para o mesmo modelo, quanto mais pesado é o piloto, maior será a asa. Geralmente as asas trazem um autocolante, ao centro ou num dos estábilos, onde está afixado o peso mínimo e o peso máximo autorizados. No manual da asa além destas informações vem qual o peso ideal. Quando falamos em peso, devemos apurar sempre se se trata do peso do piloto ou do peso total em vôo. Caso se trate do peso total, é conveniente pôr a asa às costas, meter no saco tudo o que habitualmente levamos para o ar e pesarmo-nos assim.

A “CA” tem influência na taxa de queda, velocidade, manobrabilidade, vivacidade, estabilidade, fechos, dureza e precisão nos comandos...

Infelizmente os construtores não podem fazer asa à nossa medida e por isso quando adquirimos uma asa, vemo-nos freqüentemente confrontados com a decisão de ficarmos leves ou pesados.

Este problema deverá ser analisado em duas perspectivas: aerodinâmica e técnica de pilotagem

Na perspectiva da aerodinâmica, a carga alar influencia: a velocidade, a taxa de queda e muito, pouco a finesse.

Segundo Gerald Delorme: “Considerando um piloto de 65 kg, logo mais ou menos 80 kg equipado: se a sua velocidade máxima é de 42 km/h, ela passará a 43.3 km/h com 5 kg de lastro, a 44.5 km/h com 10 kg e a 45.8 com 15 kg".

Com o mesmo parapente, para se voar ao dobro da velocidade seria necessário ser quatro vezes mais pesado!

Segundo o mesmo autor, na perspectiva da taxa de queda, teríamos: partindo de uma taxa de queda de 1.4 m/s para um peso total em voo de 90 kg, passaria a 1.36 m/s para 85 kg, a 1.32 m/s para 80, a 1.28 m/s para 75 kg ou seja ganharíamos 0.12 m/s se tirarmos 15 kg!”

Estando pesado Estando leve
Velocidade mais rápida aprox.+3 km mais lenta aprox. – 3 km
Taxa de queda um pouco pior um pouco melhor
Finesse muito pouca diferença muito pouca diferença

Será assim tão importante? No ponto de vista da aerodinâmica, seguramente que não.

- A descolagem com uma asa com uma “CA” baixa pode levantar problemas sérios com vento mais forte, porque normalmente, o local onde descolamos está numa zona de aceleração e embora depois de se estar no ar e afastado do relevo, não seja tão problemático, no momento em que se infla a asa, poderemos ser arrastados. Torna-se necessário conhecer muito melhor os limites da asa e recorrer com mais frequência a ajuda de outros pilotos (o que pessoalmente acho errado – só devemos descolar se o podermos fazer sós!). Isto acontece porque “o efeito de Spi” impede que a asa infle completamente até cima, criando um arrastamento pois a asa sobe mas não está verdadeiramente a voar. É uma situação muito delicada na qual pouco mais se pode fazer que manter a asa acelerada e virada ao vento (mãos em cima, pilotagem apenas à cadeira) e esperar que a asa chegue ao solo, preparado-nos para novo arrastamento.

- Com uma “CA” baixa e vento fraco o piloto terá dificuldade em levantar e levar até cima a asa, dificultando assim a corrida necessária (por falta de tracção).

- Com uma carga alar elevada, o piloto tem de correr muito mais o que em descolagens curtas, poderá ser delicado.

Estando pesado Estando leve
Inflado sem dificuldade mais difícil
Descolagem sem vento correr mais correr menos
Descolagem com vento fácil difícil

É obvio que a “CA” tem uma grande influência no comportamento da asa em voo, assim:

-Uma asa com uma “CA” baixa (asa grande) é necessariamente mais lenta, com uma menor pressão nos comandos, consequentemente com menor precisão nos comandos, menor sensibilidade e resposta à cadeira, tendo mais dificuldade em iniciar uma rotação. Nestas circunstâncias os fechos serão mais frequentes, embora com menor amplitude e reaberturas lentas, sendo necessário bombear bastante para as reabrir.

-Uma asa com uma “CA” maior (asa pequena) será mais rápida, os comandos mais duros, logo maior precisão de comando, maior sensibilidade e resposta à cadeira e girará melhor - Os fechos não são tão frequentes, mas quando entram são mais violentos, eventualmente com abatidas. A reabertura é também mais rápida.

O ideal seria poder ter uma asa para condições fracas e outra para condições mais fortes. Uma asa com uma “CA” baixa tem sempre a possibilidade de ser lastrada podendo assim aproximarmo-nos do peso ideal em voo. Tem no entanto a desvantagem do incómodo do transporte do lastro, do peso acrescentado a descolar e a aterrar. Parece no entanto a melhor opção.

Um jacto, um planador, um parapente, um papagaio, podem entrar em perda se o angulo de incidência for demasiado grande. No parapente, quando freamos completamente, os braços junto às nádegas, a asa entra em perda; as partículas de ar não conseguem contornar o perfil, que se torna um verdadeiro obstáculo ao seu escoamento.

A trajectória torna-se quase vertical com uma grande incidência (i) durante um curto instante, depois torna-se vertical (incidência = 90º). A asa sai da sua configuração de voo.

Quando entramos em perda, não se trata apenas da deformação do perfil ou da falta de sustentação, o mais grave poderá ser a perda de altitude (sobretudo se estamos baixo) e as configurações em que a asa poderá entrar, ao voltar ao voo normal.

Em voo passamos a maior parte do tempo a pilotar entre a posição de mãos às orelhas e a posição de mãos junto aos ombros, pois é ai que temos o rendimento máximo da nossa asa (nas asas de competição a finesse máxima obtém-se, normalmente, com as mãos em cima).

Quando começamos a ter um nível razoável de pilotagem, devemos começar a explorar a nossa asa e isso deverá passar pelo conhecimento do ponto de perda. Para fazermos uma aproximação de precisão, um "top landing" (poisar no ponto de partida, no cimo), ao enrolarmos uma térmica mais estreita, para evitar um obstáculo, ou encurtar uma aproximação, poderemos ter de chegar próximo da perda.

Comecemos por ganhar uma boa altura ao solo, e desça progressiva e simetricamente os dois comandos. Não se trata de enrolar os comandos nas mãos e provocar uma grande perda, antes de sentir os primeiros sintomas da entrada em perda. Olhe para a asa e vá baixando lentamente. O ar começa a deixar de bater na nossa cara e os primeiros sintomas aparecem. Os comandos começam a ficar froixos, a asa começa a perder pressão, e numa fase posterior a fazer de acordeão. É altura de começar a levantar lentamente os comandos. Nunca deixe os comandos de repente, poderá induzir-lhe uma grande abatida ( asas passa-lhe à frente a grande velocidade).

Faça esta manobra bastantes vezes, até se sentir bem familiarizado com ela, vai dar-lhe muita confiança e permitir-lhe progredir muito mais rapidamente