Você sabe como os aviões voam?

Antes um pouquinho sobre o avião

Um avião, ou aeroplano, é uma aeronave, mais pesada que o ar e que se sustenta por meios próprios. Pode possuir um ou mais planos de asa, sendo estas fixas em relação ao corpo da aeronave, ou seja, que dependem do movimento do veículo como um todo para gerar sustentação. Essa definição de asa fixa também se aplica aos que possuem asas dobráveis pois estas também só geram sustentação ao se deslocar todo o veículo.

Duas características comuns a todos os aviões são a necessidade de um fluxo constante de ar pelas asas, para a sustentação da aeronave, e a necessidade de uma área plana e livre de obstáculos onde eles possam alcançar a velocidade necessária para decolar e alçar vôo, ou diminuí-la, no caso de uma operação de pouso. A maioria dos aviões, porém, necessita de um aeroporto dispondo de uma boa infra-estrutura para receber adequada manutenção e reabastecimento, e para o deslocamento de tripulantes, carga e passageiros. Enquanto a grande maioria dos aviões pousa e decola em terra, alguns são capazes de fazer o mesmo em corpos d'água e alguns até mesmo sobre superfícies congeladas.

O avião é atualmente o meio de transporte civil e militar mais rápido do planeta (Sem levarmos em conta os foguetes e os Ônibus Espaciais). Aviões a jato comerciais podem alcançar cerca de 900 km/h, e percorrer um quarto da esfera terrestre em questão de horas, e mesmo pequenos aviões monomotores são capazes de alcançar facilmente velocidades que giram em torno de 175 km/h ou mais em vôo de cruzeiro. Já aviões supersônicos, que operam atualmente apenas para fins militares, podem alcançar velocidades que superam em várias vezes a velocidade do som (340 m/s = 1224 Km/h).

Como eles voam?

Um avião alça vôo devido à reações aerodinâmicas que acontecem quando ar passa em alta velocidade pela asa. Quando isto acontece, ele é forçado a passar por baixo e por cima desta ao mesmo tempo. O comprimento da asa é maior na parte superior graças a uma curvatura e, em razão disto, o ar em velocidade não possui pressão suficiente para retornar ao perfil desta curvatura, gerando uma zona de baixa pressão na parte superior posterior da asa. Estando a pressão na parte inferior bem maior, em razão desta face não possuir um perfil curvado, mas mais próximo de uma reta, a asa se vale da diferença de impacto gasoso do ar atmosférico (maior em baixo, menor em cima) para adquirir sustentação.

Algumas explicações invocam uma interpretação errada a partir do Princípio de Bernoulli, afirmando que o fluxo de ar na parte de cima de uma asa é mais rápido que na parte de baixo. A verdade é que ambos os fluxos possuem velocidades praticamente iguais, porém com direções diferentes. Ensaios exaustivamente repetidos mostram que uma molécula de ar que flui na parte inferior de uma asa a percorre muito mais rápido que uma mesma molécula na parte superior, obviamente pelo fato lógico de se deslocar numa trajetória mais direta e não curva, como acontece na superfície superior.

Embora muito presente em quase todas as explicações sobre aerodinâmica, a teoria do ar mais rápido em cima da asa é uma explicação errada e ilógica, pois não há fonte energética que acelere o ar acima de uma asa. Trata-se apenas de uma questão de perfil de asa e aerodinâmica. É claro que o efeito do impacto das moléculas de ar de forma mais drástica na parte inferior da asa permite que esta, livre e em suas condições normais, tenda sempre à subir, nunca a descer.

Os aviões necessitam de uma velocidade1 elevada para que a diferença entre a pressão do ar sob e sobre a asa seja suficiente para a sustentação da aeronave. Devido a essas altas velocidades, um avião precisa percorrer uma certa distância em solo antes de alcançar a velocidade suficiente para a decolagem, o que justifica a necessidade de uma pista de decolagem em terreno longo e plano para a atingir.

Para aeronaves maiores e mais pesadas, maior terá de ser o comprimento da pista e a velocidade necessária para a decolagem, dado o maior esforço necessário. A pista também atende ao propósito inverso: permite que a aeronave toque o solo em alta velocidade e tenha espaço para frenar com segurança, transitando suavemente entre veículo aéreo para terrestre novamente.