Avião: Efeito Solo

Desde o início do voo tripulado, os pilotos perceberam que, pouco antes do pouso, de repente parecia que a aeronave não queria descer, e só queria continuar e continuar. Isso se deve ao ar que fica preso entre a asa e a superfície de pouso, como se houvesse uma almofada de ar. Esse fenômeno é chamado de efeito solo.

Quando uma aeronave em vôo chega a vários pés da superfície, solo ou água, ocorre uma mudança no padrão de fluxo tridimensional ao redor da aeronave porque o componente vertical do fluxo de ar ao redor da asa é restringido pela superfície. Isso altera os vórtices upwash, downwash e wingtip da asa. O efeito solo, então, é devido à interferência da superfície do solo (ou da água) com os padrões de fluxo de ar sobre a aeronave em voo. Enquanto as características aerodinâmicas das superfícies da cauda e da fuselagem são alteradas pelo efeito do solo, os principais efeitos devidos à proximidade do solo são as mudanças nas características aerodinâmicas da asa. À medida que a asa encontra o efeito solo e é mantida em um AOA constante, há a conseqüente redução nos vórtices de upwash, downwash e ponta da asa. 

O arrasto induzido é resultado do trabalho do aerofólio de sustentar a aeronave, e uma asa ou rotor levanta a aeronave simplesmente acelerando uma massa de ar para baixo. É verdade que a pressão reduzida no topo de um aerofólio é essencial para levantar, mas isso é apenas uma das coisas que contribuem para o efeito geral de empurrar uma massa de ar para baixo. Quanto mais downwash houver, mais forte a asa empurra a massa de ar para baixo. Em altos ângulos de ataque, a quantidade de arrasto induzido é alta; uma vez que isso corresponde a velocidades mais baixas em vôo real, pode-se dizer que o arrasto induzido predomina em baixa velocidade. No entanto, a redução dos vórtices nas pontas das asas devido ao efeito solo altera a distribuição de sustentação no sentido da envergadura e reduz o AOA induzido e o arrasto induzido. Portanto, a asa exigirá um AOA menor no efeito solo para produzir o mesmo CL.

O efeito do solo também altera o empuxo necessário versus a velocidade. Como o arrasto induzido predomina em baixas velocidades, a redução do arrasto induzido devido ao efeito do solo causará uma redução significativa do empuxo necessário (parasita mais arrasto induzido) em baixas velocidades. Devido à mudança nos vórtices de upwash, downwash e ponta da asa, pode haver uma mudança no erro de posição (instalação) do sistema de velocidade associado ao efeito solo. Na maioria dos casos, o efeito solo causa um aumento na pressão local na fonte estática e produz uma menor indicação de velocidade e altitude. Assim, uma aeronave pode estar no ar a uma velocidade indicada menor do que a normalmente exigida.

Para que o efeito do solo seja de magnitude significativa, a asa deve estar bem próxima ao solo. Um dos resultados diretos do efeito solo é a variação do arrasto induzido com a altura da asa acima do solo em um CL constante. Quando a asa está a uma altura igual à sua envergadura, a redução no arrasto induzido é de apenas 1,4%. No entanto, quando a asa está a uma altura igual a um quarto de sua envergadura, a redução do arrasto induzido é de 23,5% e, quando a asa está a uma altura igual a um décimo de sua envergadura, a redução do arrasto induzido é de 47,6%. . Assim, uma grande redução no arrasto induzido ocorre apenas quando a asa está muito próxima do solo. Por causa dessa variação, o efeito solo é mais geralmente reconhecido durante a decolagem para decolagem ou imediatamente antes do toque no pouso.

Durante a fase de decolagem do voo, o efeito solo produz algumas relações importantes. Uma aeronave que sai do efeito solo após a decolagem encontra exatamente o inverso de uma aeronave que entra no efeito solo durante o pouso. A aeronave saindo do efeito solo irá: 

• Exigir um aumento no AOA para manter o mesmo CL 

• Experimente um aumento no arrasto induzido e empuxo necessário 

• Experimente uma diminuição na estabilidade e uma mudança no momento do nariz para cima 

• Experimente uma redução na pressão da fonte estática e aumento na velocidade indicada 

O efeito solo deve ser considerado durante as decolagens e pousos. Por exemplo, se um piloto não entender a relação entre a aeronave e o efeito solo durante a decolagem, uma situação perigosa é possível porque a velocidade de decolagem recomendada pode não ser alcançada. Devido ao arrasto reduzido no efeito solo, a aeronave pode parecer capaz de decolar bem abaixo da velocidade recomendada. À medida que a aeronave sobe do efeito solo com uma deficiência de velocidade, o maior arrasto induzido pode resultar em desempenho marginal de subida inicial. Em condições extremas, como alto peso bruto, altitude de alta densidade e alta temperatura, uma deficiência de velocidade do ar durante a decolagem pode permitir que a aeronave decole, mas seja incapaz de sustentar o voo fora do efeito solo. Nesse caso, 

Um piloto não deve tentar forçar uma aeronave a decolar com uma deficiência de velocidade. A velocidade de decolagem recomendada pelo fabricante é necessária para fornecer desempenho de subida inicial adequado. Também é importante que uma subida definitiva seja estabelecida antes que o piloto retraia o trem de pouso ou os flaps. Nunca retraia o trem de pouso ou os flaps antes de estabelecer uma razão de subida positiva e somente depois de atingir uma altitude segura.

Se, durante a fase de pouso do voo, a aeronave entrar em efeito solo com AOA constante, a aeronave experimenta um aumento no CL e uma redução no empuxo necessário, podendo ocorrer um efeito “flutuante”. Por causa do arrasto reduzido e falta de desaceleração de desligamento no efeito solo, qualquer excesso de velocidade no ponto de flare pode incorrer em uma distância considerável de “flutuação”. À medida que a aeronave se aproxima do ponto de pouso, o efeito solo é mais percebido em altitudes menores que a envergadura. Durante as fases finais da aproximação à medida que a aeronave se aproxima do solo, é necessária uma redução de potência para compensar o aumento da sustentação causado pelo efeito solo, caso contrário a aeronave terá uma tendência a subir acima do planeio desejado (GP).