A separação da "camada-limite" e a entrada em "perda"

Em função dos da viscosidade e pelo gradiente de pressão adverso, a velocidade (energia cinética) das camadas de ar adjacentes mais próximas da superfície – dentro do que ficou conhecido por "camada-limite" – vai sendo reduzida. Devido às diferentes velocidades das camadas, as mais rápidas situadas a uma maior distância vão sendo "dobradas" sobre as mais lentas, em direcção à superfície. Velocidades mais baixas junto à superfície equivalem a cargas de energia cinética igualmente baixas.

A energia cinética é importante porque é ela que vai permitir à "camada-limite" superar os efeitos retardadores da viscosidade e manter o escoamento em contorno da curvatura do perfil. Mais: após o "pico de sucção", a pressão estática aumenta num gradiente que dificulta ainda mais o escoamento. Se a energia cinética é suficiente para superar os efeitos da viscosidade e da sobrepressão, o escoamento flui até ao bordo de fuga, contornando o perfil no extradorso.

Figura 30 – Esquema da separação da camada-limite.

Quando o escoamento deixa de conseguir contornar o perfil, a separação ocorre. Como foi aludido, se a Força centrípeta no fluido necessária para garantir a aceleração radial do fluido em torno do perfil for superior às Forças de adesão entre as moléculas do fluido e o perfil, a camada-limite deixa de aderir e separa-se.

Quando a separação ocorre, o escoamento é muito turbulento e há, até, inversão de sentido. Nos perfis de corda constante ou com bordo de ataque fino e afiado, essa separação, quando se dá, é relativamente abrupta e causa uma diminuição drástica da Força de sustentação. Nos perfis de bordo bojudo e suave, a separação é também progressiva e suave. Na gíria aeronáutica, a asa entra em "perda" ou stall.

A turbulência num escoamento em adesão a um perfil é normal e aumenta longitudinalmente no sentido do escoamento ao longo da corda, também com o aumento da espessura da "camada-limite". Todavia, em escoamentos turbulentos, e também quando a separação e a inversão de sentido do escoamento se dão, é estabelecida uma Força de resistência (

Tal como foi dito no ponto anterior, em relação aos vórtices, que são um tipo de escoamento turbulento, há, todavia, um efeito positivo no escoamento turbulento, que é a faculdade de misturar eficientemente as camadas exteriores de ar de maior carga cinética com as camadas estagnadas mais à superfície, transferindo energia à "camada-limite" e assim atrasando a separação e a entrada em "perda".

O mesmo princípio é usado nas bolas de golfe, que têm a sua superfície coberta por pequenos poros. Estas irregularidades visam a criação de escoamento turbulento. A resistência aerodinâmica adicional à superfície (Drag) acrescida contrária ao deslocamento. Skin Drag) proporcionada pela turbulência é compensada pela redução considerável da esteira (Form Drag). Isto é possivel, uma vez que o escoamento turbulento tende a aderir mais e ao longo de uma curvatura mais apertada do que o escoamento laminar.

Figura 31 – Comparação do perfil do escoamento em esferas, sem e com turbulência.  

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Figura 32 – Vórtices da extensão do bordo de ataque de um "

 

Ambos visam a criação de pequenos vórtices estrategicamente localizados para dar energia e aumentar a sustentação a baixa velocidade e atrasar a "perda".

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Como também foi aludido, a forma mais prática e usual de transferir energia à "camada-limite" e, assim, atrasar a separação, é através de "

Actualmente, estão a ser estudadas formas de controlo alternativas da separação da camada-limite. Através de eléctrodos geradores de diferença de potencial, no extradorso do perfil, capazes de movimentar uma "avalanche de electrões" (plasma), provou-se ser possível garantir a adesão da camada-limite ao perfil sem a adição de

Fonte: OLIVEIRA, Pedro Magalhães, Sustentação Aerodinâmica – O mecanismo físico –

O fenómeno da Sustentação como exemplo de "ruído informativo" no campo científico da facilidade de propagação de informação errada na "Sociedade da Informação"; 2008.

vortex-generators" são normalmente utilizados posteriormente ao fabrico dos aviões para alterar as suas características e performance, como seja, por exemplo, para satisfazer a necessidade de descolagem e aterragem em menor espaço, algo que é possível pela ampliação do ângulo de ataque efectivo. slots" junto ao bordo de ataque e/ou de "slats". Nos grandes aviões comerciais, os "slats" são usados somente para as fases de descolagem e de aterragem e para quando é necessário voar com ângulos de ataque superiores aos do voo de cruzeiro. A passagem do ângulo de ataque crítico para a "perda" total numa asa sem "slat" é mais abrupta do que numa asa com aquele dispositivo. slots ou de outros dispositivos convencionais.

design de aeronaves há soluções para conseguir tirar partido do benefício energético dos vórtices ao nível da sustentação sem aumentar muito a resistência aerodinâmica a baixas velocidades. Como exemplo disso refiram-se as extensões do bordo de ataque das asas ou os vortex generators presentes em algumas asas (v. Figura 32). F-18"