How Gliders Fly, And How They’re Different Than Powered Aircraft

Embora os aviões e planadores partilhem muitos factores de design, aerodinâmica e pilotagem, a falta de um motor muda fundamentalmente a forma como um planador voa.

Fuselagem simplificada

Desde que não haja motor a ocupar espaço, um planador é dimensionado à volta da carga que transporta; a fuselagem é concebida para ser tão pequena e leve quanto possível. A maioria dos planadores tem assentos para duas pessoas no pequeno cockpit, com os pilotos sentados numa posição reclinada, em vez de aviões motorizados, onde os pilotos normalmente se sentam na posição vertical. Porquê a diferença? Ao sentar-se reclinado, o cockpit e o dossel pode ser mais aerodinâmico, criando menos arrasto em voo.

A superfície da fuselagem de um planador foi concebida para ser o mais suave possível, permitindo que o avião voe pelo ar com pouco arrasto parasita. Os primeiros planadores foram construídos a partir de madeira coberta com lona; as versões posteriores foram feitas a partir de peles estruturais de alumínio rebitado. Infelizmente, as costuras e rebites típicos do alumínio reduziram significativamente o desempenho devido ao arrasto parasita, pelo que os planadores continuaram a adaptar-se. Hoje em dia, muitos planadores avançados são construídos com materiais sem costura como fibra de vidro e fibra de carbono.

Asas com alta relação de aspecto

Asas com alta relação de aspecto, o que significa que são mais compridas e estreitas do que as asas em aviões normais, motorizados.

A relação de aspecto é calculada dividindo o quadrado do vão da asa pela área da asa. Como pode ver no diagrama acima, o planador Schleicher ASH 31 tem um aspecto de 33.5, enquanto o Piper Cherokee tem um aspecto de 5.6.

As asas com um aspecto elevado produzem menos arrasto induzido, que é o que as torna tão eficientes em planadores. Então porque é que todas as aeronaves não têm asas com alta relação de aspecto? Existem vários fatores diferentes.

As asas com alta relação de aspecto dobram mais que as asas mais curtas, o que significa que elas precisam ser projetadas com especificações de projeto mais fortes. Como os planadores são leves, a dobra não é um problema tão grande. Mas com aviões mais pesados, como os aviões de linha aérea, uma asa com alta relação de aspecto seria impraticável. Em seguida, as asas com alta proporção de aspecto são mais suscetíveis ao empenamento das asas quando os ailerons são usados. Como os planadores voam a uma velocidade relativamente lenta, o empenamento das asas não é tão pronunciado, mas seria um problema real em uma aeronave rápida.

Manobrabilidade é outro fator importante. As asas com alta relação de aspecto diminuem a manobrabilidade, porque têm um momento de inércia mais elevado. Pense nisso como um andador de corda bamba: eles carregam uma haste longa para se equilibrar, evitando que caiam rapidamente para a esquerda ou para a direita. É ótimo se você quiser ficar em um lugar, mas não tão ótimo se você quiser se mover rapidamente (ou rolar) para a esquerda ou direita.

Finalmente, o tamanho do aeroporto limita a relação de aspecto que uma aeronave pode ter. Veja o Boeing 777, por exemplo. O 777 tem uma relação de aspecto de aproximadamente 9. Se tivesse um aspect ratio de 30+, não seria capaz de estacionar perto de qualquer outra aeronave na rampa, e suas asas seriam tão longas que ficariam penduradas sobre as pistas de táxi durante a decolagem e a aterrissagem. Obviamente, isso não seria prático.

Controle de Superfícies

Como a maioria dos aviões, os planadores usam ailerons, um leme, e um elevador para voar. Os planadores são equipados com planadores para controlar as taxas de descida, produzindo arrasto e aumentando a elevação. Muitos planadores modernos também usam freios de ar ou spoilers que, quando usados, interrompem drasticamente o fluxo de ar sobre a asa, aumentando o arrasto e reduzindo a elevação.

Outra diferença significativa entre aviões e planadores é que os planadores normalmente têm apenas um trem de pouso, situado diretamente abaixo do piloto. Ter apenas um trem economiza muito peso, mas o que acontece com as asas na decolagem e na aterrissagem quando se tem apenas um trem? As asas são protegidas por patins ou pequenas rodas, e quando o planador aterra, ele vem para descansar no trem principal e uma das pontas das asas.

Arrota de decolagem

Desde que não tenham motores, os planadores normalmente usam um dos dois métodos para sair do solo:

1) Aero-Tow: Um avião motorizado reboca o planador para o ar usando uma corda comprida. Dentro do cockpit, o piloto do planador usa um mecanismo de liberação rápida para soltar a corda de reboque. Uma vez que o planador esteja na altitude desejada, a corda é solta e o planador e o avião de reboque giram em direcções opostas.

2) Lançamento do guincho: Um motor no solo alimenta um guincho, ligado a um sistema de lançamento de cabos. O cabo é então ligado ao fundo do planador. Uma vez activado o guincho, o planador é puxado ao longo do solo a alta velocidade em direcção ao guincho e descola. Em pouco tempo, o planador ganha altitude substancial durante este processo e solta a linha do guincho antes de continuar o voo.

In Flight

Glide ratio mede o desempenho de um planador; muitos planadores modernos têm uma taxa de planeio melhor do que 60:1. Isto significa que se você começar a uma altitude de 1 milha, você pode planar por 60 milhas. Em comparação, um Boeing 747 tem uma taxa de planeio de 15:1.

Mas se a taxa de planeio fosse a única coisa que mantivesse os planadores no ar, eles não voariam por muito tempo. Então como é que eles permanecem no ar? Existem 3 tipos principais de ar ascendente que os pilotos de planadores usam:

1) As térmicas são colunas de ar ascendente criadas pelo aquecimento da superfície da Terra. O ar perto do solo expande-se e sobe à medida que a superfície da Terra é aquecida. Alguns tipos de terreno absorvem o sol mais rapidamente do que outros, como: estacionamentos asfálticos, campos escuros, terrenos rochosos, etc. Estes pontos absorvem calor, e aquecem o ar acima deles, produzindo correntes térmicas de ar.

Novamente formando nuvens de cúmulo, ou aves voando sem bater as asas, são tipicamente sinais de atividade térmica. Quando um piloto de planador é “termal”, eles estão encontrando e montando essas colunas térmicas. E como as térmicas podem muitas vezes cobrir apenas uma pequena área, a termalização envolve muitas vezes uma curva apertada para ficar dentro da bolsa de ar ascendente.

2) O Ridge Lift é criado por ventos que sopram contra montanhas, colinas ou outras cristas. Ao longo do lado de barlavento da montanha, forma-se uma faixa de elevador onde o ar é redirecionado para cima pelo terreno. Tipicamente, o elevador de cume estende-se apenas algumas centenas de metros mais alto do que o terreno que o produz. Os pilotos têm sido conhecidos por “subir a crista” por milhares de milhas ao longo das cadeias montanhosas.

3) Wave Lift é semelhante ao elevador de crista no sentido em que é criado quando o vento encontra uma montanha. No entanto, o elevador de ondas é criado no lado de sotavento (downwind) dos picos pelos ventos que passam sobre o topo da montanha. O Wave Lift pode ser identificado por formações de nuvens lenticulares – elas parecem discos voadores. O Wave lift pode atingir milhares de pés de altura, e planadores que andam no wave lift podem atingir altitudes de 35.000+ pés.

Detecting Lift And Yaw

O indicador de velocidade vertical no seu cockpit irá dizer-lhe se está a subir ou a descer. Se você estiver voando um planador e de repente vir o indicador de velocidade vertical pular para cima, você provavelmente atingiu uma coluna térmica e deve tentar ficar dentro do ar ascendente o máximo de tempo possível.

O planador está escorregando ou derrapando pelo ar quando não está apontando diretamente na direção em que está voando, em relação à massa de ar ao seu redor. Um fio no pára-brisas indica ao piloto de planador se o planador está ou não a voar direito (o fio é direito) ou se está a bocejar (o fio é para a direita ou para a esquerda). Em geral, os pilotos de planadores tentam manter a corda reta, já que o menor arrasto é produzido quando voam retos pelo ar.

Balastro

alguns planadores transportam tanques de lastro cheios de água. Planadores mais pesados afundam mais rápido que planadores mais leves. A taxa de planadores não é afectada pelo peso, porque enquanto um planador mais pesado pode afundar mais rapidamente, fá-lo-á a uma velocidade mais elevada. A planador desce mais rápido com mais peso, cobrindo a mesma quantidade de distância; isto é ideal para voar em cross-country. Uma asa mais pesada, cheia de lastro, tem uma taxa de subida reduzida e uma resistência de voo mais curta enquanto está num ambiente de elevação. O lastro de água pode ser eliminado a qualquer momento através de válvulas de descarga para minimizar estas características de voo, e para abrandar antes da aterragem.

Landing

Em comparação com a aterragem num avião motorizado, existem algumas diferenças importantes quando se pilota um planador. Primeiro, os planadores não podem adicionar potência se eles não fizerem a zona de aterragem. Pode parecer um conceito simples, mas os pilotos de planadores são treinados para julgar sua aproximação para não aterrissar curto, e sempre esperar até que estejam confiantes de que o campo foi feito antes de introduzir drag through flaps ou spoilers.

A aterrissagem em si não é muito diferente da de qualquer avião, você flare até que o elevador se reduza, e tente tocar levemente para baixo. Como os planadores têm uma roda, é um pouco de equilíbrio para manter as asas fora do chão o máximo de tempo possível.

Os planadores são aeronaves incríveis, e com as condições atmosféricas certas, podem permanecer no chão durante horas ou dias de cada vez. O cuidadoso design aerodinâmico que vai para a construção de um torna estas aves rápidas e únicas.

E se você nunca teve a chance de pilotar um planador, nós recomendamos que você experimente.