Forças que atuam na aeronave - Forces Acting on the Aircraft
Empuxo, arrasto, sustentação e peso são forças que atuam sobre todas as aeronaves em voo. Entender como essas forças funcionam e saber como controlá-las com o uso da força e dos controles de voo são essenciais para o voo. Este capítulo discute a aerodinâmica do voo – como o projeto, o peso, os fatores de carga e a gravidade afetam uma aeronave durante as manobras de voo.
As quatro forças que atuam em uma aeronave em vôo reto e nivelado e não acelerado são empuxo, arrasto, sustentação e peso. Eles estão definidos da seguinte forma:
Impulso— a força de avanço produzida pelo motor/hélice ou rotor. Ele se opõe ou supera a força de arrasto. Como regra geral, atua paralelamente ao eixo longitudinal. No entanto, isso nem sempre é o caso, como explicado mais adiante.
Arrasto – uma força de retardo para trás causada pela interrupção do fluxo de ar pela asa, rotor, fuselagem e outros objetos salientes. Como regra geral, o arrasto se opõe ao empuxo e atua para trás paralelamente ao vento relativo.
Sustentação— é uma força que é produzida pelo efeito dinâmico do ar atuando no aerofólio, e atua perpendicularmente à trajetória de voo através do centro de sustentação (CL) e perpendicular ao eixo lateral. No vôo nivelado, a sustentação se opõe à força descendente do peso.
Peso – a carga combinada da própria aeronave, a tripulação, o combustível e a carga ou bagagem. O peso é uma força que puxa a aeronave para baixo por causa da força da gravidade. Ele se opõe à sustentação e atua verticalmente para baixo através do centro de gravidade da aeronave (CG).
Em vôo constante, a soma dessas forças opostas é sempre zero. Não pode haver forças desequilibradas em vôo constante e reto com base na Terceira Lei de Newton, que afirma que para cada ação ou força há uma reação ou força igual, mas oposta. Isso vale tanto para voar nivelado quanto para subir ou descer.
Isso não significa que as quatro forças são iguais. Isso significa que as forças opostas são iguais e, portanto, cancelam os efeitos uma da outra, os vetores de força de empuxo, arrasto, sustentação e peso parecem ter o mesmo valor. A explicação usual afirma (sem estipular que empuxo e arrasto não são iguais a peso e sustentação) que empuxo é igual a arrasto e sustentação é igual a peso. Embora verdadeira, esta afirmação pode ser enganosa. Deve ser entendido que em vôo reto, nivelado e não acelerado, é verdade que as forças opostas de sustentação/peso são iguais. Eles também são maiores que as forças opostas de empuxo/arrasto que são iguais apenas entre si. Portanto, em vôo constante:
A soma de todos os componentes ascendentes das forças (não apenas a sustentação) é igual à soma de todos os componentes descendentes das forças (não apenas o peso).
A soma de todos os componentes das forças para a frente (não apenas o impulso) é igual à soma de todos os componentes das forças para trás (não apenas o arrasto).
Este refinamento do velho “impulso é igual a arrasto; sustentação é igual a peso” explica que uma parte do empuxo é direcionado para cima em subidas e vôo lento e age como se fosse levantamento, enquanto uma parte do peso é direcionada para trás oposta à direção do voo e age como se fosse arrasto. Em vôo lento, o empuxo tem um componente ascendente. Mas como a aeronave está em vôo nivelado, o peso não contribui para o arrasto.
Em planeio, uma parte do vetor peso é direcionada ao longo da trajetória de voo para frente e, portanto, atua como empuxo. Em outras palavras, sempre que a trajetória de voo da aeronave não for horizontal, os vetores de sustentação, peso, empuxo e arrasto devem ser divididos em dois componentes.
Outro conceito importante para entender é o ângulo de ataque (AOA). Desde os primeiros dias de voo, o AOA é fundamental para entender muitos aspectos do desempenho, estabilidade e controle do avião. O AOA é definido como o ângulo agudo entre a linha da corda do aerofólio e a direção do vento relativo.
As discussões dos conceitos anteriores são frequentemente omitidas em textos/manuais/manuais aeronáuticos. A razão não é que sejam inconsequentes, mas porque as idéias principais com respeito às forças aerodinâmicas que atuam sobre uma aeronave em voo podem ser apresentadas em seus elementos mais essenciais sem envolver-se nas tecnicalidades do aerodinamicista. De fato, considerando apenas o vôo nivelado e as subidas e planagens normais em estado estacionário, ainda é verdade que a sustentação fornecida pela asa ou rotor é a força primária para cima, e o peso é a força primária para baixo.
Usando as forças aerodinâmicas de empuxo, arrasto, sustentação e peso, os pilotos podem realizar um voo controlado e seguro. Segue-se uma discussão mais detalhada dessas forças.
Impulso
Para que uma aeronave comece a se mover, o empuxo deve ser exercido e ser maior que o arrasto. A aeronave continua a se mover e ganhar velocidade até que o empuxo e o arrasto sejam iguais. Para manter uma velocidade constante, empuxo e arrasto devem permanecer iguais, assim como sustentação e peso devem ser iguais para manter uma altitude constante. Se em vôo nivelado, a potência do motor é reduzida, o empuxo é diminuído e a aeronave desacelera. Enquanto o empuxo for menor que o arrasto, a aeronave continua a desacelerar. Até certo ponto, à medida que a aeronave desacelera, a força de arrasto também diminui. A aeronave continuará a desacelerar até que o empuxo se iguale novamente ao arrasto, ponto em que a velocidade do ar se estabilizará.
Da mesma forma, se a potência do motor for aumentada, o empuxo se torna maior que o arrasto e a velocidade do ar aumenta. Enquanto o empuxo continua a ser maior que o arrasto, a aeronave continua a acelerar. Quando o arrasto é igual ao empuxo, a aeronave voa a uma velocidade constante.
O vôo reto e nivelado pode ser sustentado em uma ampla faixa de velocidades. O piloto coordena o AOA e o empuxo em todos os regimes de velocidade se a aeronave for mantida em voo nivelado. Um fato importante relacionado ao princípio da sustentação (para um determinado formato de aerofólio) é que a sustentação varia com o AOA e a velocidade do ar. Portanto, um grande AOA em baixas velocidades produz uma quantidade igual de sustentação em altas velocidades com um baixo AOA. Os regimes de velocidade de voo podem ser agrupados em três categorias: voo de baixa velocidade, voo de cruzeiro e voo de alta velocidade.
Quando a velocidade do ar é baixa, o AOA deve ser relativamente alto para que o equilíbrio entre sustentação e peso seja mantido. Se o empuxo diminuir e a velocidade do ar diminuir, a sustentação se tornará menor que o peso e a aeronave começará a descer. Para manter o vôo nivelado, o piloto pode aumentar o AOA em uma quantidade que gere uma força de sustentação novamente igual ao peso da aeronave. Embora a aeronave esteja voando mais lentamente, ela ainda manterá o voo nivelado. O AOA é ajustado para manter o peso de elevação igual. A velocidade no ar se ajustará naturalmente até que o arrasto seja igual ao empuxo e, em seguida, mantenha essa velocidade no ar (supõe-se que o piloto não esteja tentando manter uma velocidade exata).
O vôo direto e nivelado no regime de baixa velocidade fornece algumas condições interessantes relativas ao equilíbrio de forças. Com a aeronave em atitude de nariz alto, há um componente vertical de empuxo que ajuda a sustentá-la. Por um lado, a carga alar tende a ser menor do que seria esperado.
Em vôo nivelado, quando o empuxo é aumentado, a aeronave acelera e a sustentação aumenta. A aeronave começará a subir a menos que o AOA seja reduzido o suficiente para manter a relação entre sustentação e peso. O momento dessa diminuição no AOA precisa ser coordenado com o aumento do empuxo e da velocidade do ar. Caso contrário, se o AOA diminuir muito rápido, a aeronave descerá e, se o AOA diminuir muito lentamente, a aeronave subirá.
Como a velocidade do ar varia devido ao empuxo, o AOA também deve variar para manter o vôo nivelado. Em velocidades muito altas e vôo nivelado, é até possível ter um AOA ligeiramente negativo. À medida que o empuxo é reduzido e a velocidade do ar diminui, o AOA deve aumentar para manter a altitude. Se a velocidade diminuir o suficiente, o AOA necessário aumentará para o AOA crítico. Qualquer aumento adicional no AOA resultará no estol da asa. Portanto, é necessária vigilância extra em configurações de empuxo reduzidas e baixas velocidades para não exceder o ângulo crítico de ataque. Se o avião estiver equipado com um indicador AOA, ele deve ser referenciado para ajudar a monitorar a proximidade do AOA crítico.
Algumas aeronaves têm a capacidade de alterar a direção do empuxo em vez de alterar o AOA. Isso é feito girando os motores ou vetorizando os gases de escape.
Elevar
O piloto pode controlar o elevador. Sempre que o manche ou manche de controle é movido para frente ou para trás, o AOA é alterado. À medida que o AOA aumenta, a sustentação aumenta (todos os outros fatores são iguais). Quando a aeronave atinge o AOA máximo, a sustentação começa a diminuir rapidamente. Este é o AOA paralisante, conhecido como AOA crítico do CL-MAX. Examine a Figura, observando como o CL aumenta até que o AOA crítico seja alcançado e, em seguida, diminui rapidamente com qualquer aumento adicional no AOA.
Antes de prosseguir com o tópico da sustentação e como ela pode ser controlada, a velocidade deve ser discutida. A forma da asa ou rotor não pode ser eficaz a menos que continue continuamente “atacando” ar novo. Para que uma aeronave continue voando, o aerofólio produtor de sustentação deve continuar se movendo. Em um helicóptero ou giroplano, isso é realizado pela rotação das pás do rotor. Para outros tipos de aeronaves, como aviões, controle de mudança de peso ou planadores, o ar deve estar se movendo pela superfície de elevação. Isto é conseguido pela velocidade de avanço da aeronave. A sustentação é proporcional ao quadrado da velocidade da aeronave. Por exemplo, um avião viajando a 200 nós tem quatro vezes a sustentação que o mesmo avião viajando a 100 nós, se o AOA e outros fatores permanecerem constantes.
A equação de sustentação acima exemplifica isso matematicamente e sustenta que a duplicação da velocidade no ar resultará em quatro vezes a sustentação. Como resultado, pode-se ver que a velocidade é um componente importante para a produção de sustentação, que por si só pode ser afetada pela variação do AOA. Ao examinar a equação, a sustentação (L) é determinada através da relação da densidade do ar (ρ), a velocidade do aerofólio (V), a área de superfície da asa (S) e o coeficiente de sustentação (CL) para um determinado aerofólio .
Levando a equação adiante, pode-se ver que uma aeronave não poderia continuar a viajar em vôo nivelado a uma altitude constante e manter o mesmo AOA se a velocidade for aumentada. A sustentação aumentaria e a aeronave subiria como resultado do aumento da força de sustentação ou aceleração. Portanto, para manter a aeronave reta e nivelada (não acelerando para cima) e em estado de equilíbrio, à medida que a velocidade aumenta, a sustentação deve ser mantida constante. Isso normalmente é feito reduzindo o AOA abaixando o nariz. Por outro lado, à medida que a aeronave é desacelerada, a velocidade decrescente requer o aumento do AOA para manter a sustentação suficiente para manter o voo. Existe, é claro, um limite para o quanto o AOA pode ser aumentado, se um estol deve ser evitado.
Todos os outros fatores sendo constantes, para cada AOA há uma velocidade aerodinâmica correspondente necessária para manter a altitude em voo estável e não acelerado (verdadeiro apenas se manter o voo nivelado). Como um aerofólio sempre para no mesmo AOA, se aumentar o peso, a sustentação também deve ser aumentada. O único método de aumentar a sustentação é aumentando a velocidade se o AOA for mantido constante próximo ao AOA “crítico” ou de estol (supondo que não haja flaps ou outros dispositivos de alta sustentação).
A sustentação e o arrasto também variam diretamente com a densidade do ar. A densidade é afetada por vários fatores: pressão, temperatura e umidade. A uma altitude de 18.000 pés, a densidade do ar tem metade da densidade do ar ao nível do mar. Para manter sua sustentação em uma altitude maior, uma aeronave deve voar a uma velocidade real maior para qualquer AOA.
O ar quente é menos denso que o ar frio e o ar úmido é menos denso que o ar seco. Assim, em um dia quente e úmido, uma aeronave deve voar a uma velocidade real maior para qualquer AOA do que em um dia frio e seco.
Se o fator de densidade diminui e a sustentação total deve ser igual ao peso total para permanecer em voo, segue-se que um dos outros fatores deve ser aumentado. O fator geralmente aumentado é a velocidade do ar ou o AOA porque estes são controlados diretamente pelo piloto.
A sustentação varia diretamente com a área da asa, desde que não haja mudança na forma da asa. Se as asas têm a mesma proporção e seções de aerofólio, uma asa com uma área plana de 200 pés quadrados levanta duas vezes mais no mesmo AOA que uma asa com uma área de 100 pés quadrados.
Dois fatores aerodinâmicos principais do ponto de vista do piloto são a sustentação e a velocidade do ar, porque podem ser controlados com rapidez e precisão. Claro, o piloto também pode controlar a densidade ajustando a altitude e pode controlar a área da asa se a aeronave tiver abas do tipo que ampliam a área da asa. No entanto, para a maioria das situações, o piloto controla a sustentação e a velocidade do ar para manobrar uma aeronave. Por exemplo, em vôo direto e nivelado, navegando a uma altitude constante, a altitude é mantida ajustando a sustentação para corresponder à velocidade da aeronave ou velocidade de cruzeiro, mantendo um estado de equilíbrio em que a sustentação é igual ao peso. Em uma aproximação para pouso, quando o piloto deseja pousar o mais lentamente possível, é necessário aumentar o AOA próximo ao máximo para manter a sustentação igual ao peso da aeronave.
Relação de Elevação/Arrasto
A razão sustentação-arrasto (L/D) é a quantidade de sustentação gerada por uma asa ou aerofólio em comparação com seu arrasto. Uma proporção de L/D indica a eficiência do aerofólio. Aeronaves com relações L/D mais altas são mais eficientes do que aquelas com relações L/D mais baixas. Em vôo não acelerado com os dados de sustentação e arrasto estáveis, as proporções do coeficiente de sustentação (CL) e coeficiente de arrasto (CD) podem ser calculadas para AOA específico.
O coeficiente de sustentação é adimensional e relaciona a sustentação gerada por um corpo de elevação, a pressão dinâmica do fluxo de fluido ao redor do corpo e uma área de referência associada ao corpo. O coeficiente de arrasto também é adimensional e é usado para quantificar o arrasto de um objeto em um ambiente fluido, como o ar, e está sempre associado a uma determinada área de superfície.
A razão L/D é determinada dividindo o CL pelo CD, que é o mesmo que dividir a equação de sustentação pela equação de arrasto, pois todas as variáveis, exceto os coeficientes, se cancelam. As equações de sustentação e arrasto são as seguintes (L = Elevação em libras; D = Arrasto; CL = coeficiente de sustentação; ρ = densidade (expressa em slugs por pés cúbicos); V = velocidade (em pés por segundo); q = dinâmica pressão por pé quadrado (q = 1 ⁄2 ρv2); S = a área do corpo de elevação (em pés quadrados); e CD = Relação da pressão de arrasto para a pressão dinâmica)
Normalmente em baixo AOA, o coeficiente de arrasto é baixo e pequenas mudanças no AOA criam apenas pequenas alterações no coeficiente de arrasto. Em alto AOA, pequenas mudanças no AOA causam mudanças significativas no arrasto. A forma de um aerofólio, bem como as mudanças no AOA, afetam a produção de sustentação.
Observe na Figura que a curva do coeficiente de sustentação (vermelho) atinge seu máximo para esta seção de asa em particular a 20° AOA e então diminui rapidamente. 20° AOA é, portanto, o ângulo de ataque crítico. O coeficiente de curva de arrasto (laranja) aumenta muito rapidamente a partir de 14° AOA e supera completamente a curva de sustentação em 21° AOA. A razão sustentação/arrasto (verde) atinge seu máximo em 6° AOA, o que significa que neste ângulo, a maior sustentação é obtida pela menor quantidade de arrasto.
Observe que a razão máxima de sustentação/arrasto (L/DMAX) ocorre em um CL e AOA específicos. Se a aeronave for operada em voo estável em L/DMAX, o arrasto total é mínimo. Qualquer AOA inferior ou superior ao de L/DMAX reduz o L/D e consequentemente aumenta o arrasto total para a sustentação de uma determinada aeronave. A figura mostra o L/DMAX pela parte mais baixa da linha azul rotulada "arrasto total". A configuração de uma aeronave tem um grande efeito no L/D.
Arrastar
O arrasto é a força que resiste ao movimento de uma aeronave pelo ar. Existem dois tipos básicos: arrasto parasita e arrasto induzido. O primeiro é chamado de parasita porque não funciona de forma alguma para auxiliar o vôo, enquanto o segundo, arrasto induzido, é resultado de um aerofólio em desenvolvimento.
Arrastar parasita
O arrasto parasita é composto por todas as forças que trabalham para retardar o movimento de uma aeronave. Como o termo parasita implica, é o arrasto que não está associado à produção de sustentação. Isso inclui o deslocamento do ar pela aeronave, a turbulência gerada na corrente de ar ou o impedimento do movimento do ar sobre a superfície da aeronave e do aerofólio. Existem três tipos de arrasto parasita: arrasto de forma, arrasto de interferência e atrito da pele.
Arrastar formulário
O arrasto de forma é a porção de arrasto parasita gerada pela aeronave devido à sua forma e fluxo de ar ao seu redor. Exemplos incluem as capotas do motor, antenas e a forma aerodinâmica de outros componentes. Quando o ar tem que se separar para se mover em torno de uma aeronave em movimento e seus componentes, ele eventualmente se junta novamente após passar pelo corpo. A rapidez e a suavidade com que se reúne é representativa da resistência que cria, que requer força adicional para ser superada.
Observe como a placa plana na Figura faz com que o ar gire em torno das bordas até que, eventualmente, se reúna a jusante. O arrasto de forma é o mais fácil de reduzir ao projetar uma aeronave. A solução é simplificar o maior número possível de peças.
Arrastar Interferência
O arrasto de interferência vem da interseção de correntes de ar que cria correntes parasitas, turbulência ou restringe o fluxo de ar suave. Por exemplo, a interseção da asa e da fuselagem na raiz da asa tem um arrasto de interferência significativo. O ar que flui ao redor da fuselagem colide com o ar que flui sobre a asa, fundindo-se em uma corrente de ar diferente das duas correntes originais. O maior arrasto de interferência é observado quando duas superfícies se encontram em ângulos perpendiculares. As carenagens são usadas para reduzir essa tendência. Se um caça a jato carrega dois tanques de asa idênticos, o arrasto total é maior que a soma dos tanques individuais porque ambos criam e geram arrasto de interferência. As carenagens e a distância entre as superfícies de elevação e os componentes externos (como antenas de radar penduradas nas asas) reduzem o arrasto de interferência.
Arrasto de Fricção da Pele
O arrasto de atrito da pele é a resistência aerodinâmica devido ao contato do ar em movimento com a superfície de uma aeronave. Toda superfície, não importa quão aparentemente lisa, tem uma superfície áspera e irregular quando vista ao microscópio. As moléculas de ar, que entram em contato direto com a superfície da asa, são praticamente imóveis. Cada camada de moléculas acima da superfície se move um pouco mais rápido até que as moléculas estejam se movendo na velocidade do ar que se move ao redor da aeronave. Essa velocidade é chamada de velocidade de fluxo livre. A área entre a asa e o nível de velocidade da corrente livre é tão larga quanto uma carta de baralho e é chamada de camada limite. No topo da camada limite, as moléculas aumentam a velocidade e se movem na mesma velocidade que as moléculas fora da camada limite.
O fluxo de ar fora da camada limite reage à forma da borda da camada limite da mesma forma que reagiria à superfície física de um objeto. A camada limite dá a qualquer objeto uma forma “eficaz” que geralmente é ligeiramente diferente da forma física. A camada limite também pode se separar do corpo, criando assim uma forma efetiva muito diferente da forma física do objeto. Essa mudança na forma física da camada limite causa uma diminuição dramática na sustentação e um aumento no arrasto. Quando isso acontece, o aerofólio está parado.
A fim de reduzir o efeito do arrasto de atrito da pele, os projetistas de aeronaves utilizam rebites de montagem embutida e removem quaisquer irregularidades que possam se projetar acima da superfície da asa. Além disso, um acabamento liso e brilhante ajuda na transição do ar pela superfície da asa. Como a sujeira em uma aeronave interrompe o fluxo livre de ar e aumenta o arrasto, mantenha as superfícies de uma aeronave limpas e enceradas.
Arrasto Induzido
O segundo tipo básico de arrasto é o arrasto induzido. É um fato físico estabelecido que nenhum sistema que funcione no sentido mecânico pode ser 100% eficiente. Isto significa que qualquer que seja a natureza do sistema, o trabalho requerido é obtido à custa de certo trabalho adicional que é dissipado ou perdido no sistema. Quanto mais eficiente o sistema, menor essa perda.
Em vôo nivelado, as propriedades aerodinâmicas de uma asa ou rotor produzem uma sustentação necessária, mas isso só pode ser obtido à custa de uma certa penalidade. O nome dado a esta penalidade é arrasto induzido. O arrasto induzido é inerente sempre que um aerofólio está produzindo sustentação e, de fato, esse tipo de arrasto é inseparável da produção de sustentação. Consequentemente, está sempre presente se a sustentação for produzida.
Um aerofólio (asa ou pá do rotor) produz a força de sustentação fazendo uso da energia da corrente de ar livre. Sempre que um aerofólio está produzindo sustentação, a pressão na superfície inferior é maior do que na superfície superior (Princípio de Bernoulli). Como resultado, o ar tende a fluir da área de alta pressão abaixo da ponta para cima para a área de baixa pressão na superfície superior. Nas proximidades das pontas, há uma tendência dessas pressões se equalizarem, resultando em um fluxo lateral para fora da superfície inferior para a superfície superior. Este fluxo lateral confere uma velocidade rotacional ao ar nas pontas, criando vórtices que seguem atrás do aerofólio.
Quando a aeronave é vista pela cauda, esses vórtices circulam no sentido anti-horário na ponta direita e no sentido horário na ponta esquerda. À medida que o ar (e os vórtices) rolam pela parte de trás de sua asa, eles se inclinam para baixo, o que é conhecido como downwash. A figura mostra a diferença de downwash em altitude versus perto do solo. Considerando a direção de rotação desses vórtices, pode-se observar que eles induzem um fluxo de ar ascendente além da ponta e um fluxo descendente atrás do bordo de fuga da asa. Este downwash induzido não tem nada em comum com o downwash necessário para produzir sustentação. É, de fato, a fonte do arrasto induzido.
Downwash aponta o vento relativo para baixo, então quanto mais downwash você tiver, mais seu vento relativo aponta para baixo. Isso é importante por uma boa razão: a sustentação é sempre perpendicular ao vento relativo. Na Figura, você pode ver que quando você tem menos downwash, seu vetor de sustentação é mais vertical, opondo-se à gravidade. E quando você tem mais downwash, seu vetor de sustentação aponta mais para trás, causando arrasto induzido. Além disso, é preciso energia para suas asas criarem downwash e vórtices, e essa energia cria arrasto.
Quanto maior o tamanho e a força dos vórtices e o consequente componente de downwash no fluxo de ar líquido sobre o aerofólio, maior se torna o efeito de arrasto induzido. Este downwash sobre o topo do aerofólio na ponta tem o mesmo efeito que dobrar o vetor de sustentação para trás; portanto, a sustentação está ligeiramente atrás da perpendicular ao vento relativo, criando um componente de sustentação para trás. Isso é arrasto induzido.
Para criar uma pressão negativa maior no topo de um aerofólio, o aerofólio pode ser inclinado para um AOA mais alto. Se o AOA de um aerofólio simétrico fosse zero, não haveria diferencial de pressão e, consequentemente, nenhum componente de downwash e nenhum arrasto induzido. Em qualquer caso, à medida que o AOA aumenta, o arrasto induzido aumenta proporcionalmente. Dito de outra forma - quanto menor a velocidade do ar, maior o AOA necessário para produzir sustentação igual ao peso da aeronave e, portanto, maior arrasto induzido. A quantidade de arrasto induzido varia inversamente com o quadrado da velocidade do ar.
Por outro lado, o arrasto do parasita aumenta com o quadrado da velocidade no ar. Assim, em estado estacionário, à medida que a velocidade do ar diminui para perto da velocidade de estol, o arrasto total torna-se maior, devido principalmente ao aumento acentuado do arrasto induzido. Da mesma forma, à medida que a aeronave atinge sua velocidade nunca excedida (VNE), o arrasto total aumenta rapidamente devido ao aumento acentuado do arrasto do parasita. Como visto na Figura, em uma determinada velocidade do ar, o arrasto total está em seu valor mínimo. Ao calcular o alcance máximo da aeronave, o empuxo necessário para superar o arrasto é mínimo se o arrasto estiver no mínimo. A potência mínima e a resistência máxima ocorrem em um ponto diferente.
Peso
A gravidade é a força de tração que tende a atrair todos os corpos para o centro da Terra. O CG pode ser considerado como um ponto onde se concentra todo o peso da aeronave. Se a aeronave fosse apoiada em seu CG exato, ela se equilibraria em qualquer atitude. Deve-se notar que o CG é de grande importância em uma aeronave, pois sua posição tem grande influência na estabilidade. A localização permitida do CG é determinada pelo projeto geral de cada aeronave em particular. Os projetistas determinam a distância que o centro de pressão (CP) irá percorrer. É importante entender que o peso de uma aeronave está concentrado no CG e as forças aerodinâmicas de sustentação ocorrem no CP. Quando o CG está à frente do CP, há uma tendência natural da aeronave querer inclinar o nariz para baixo. Se o CP estiver à frente do CG, é criado um momento de inclinação do nariz para cima.
O peso tem uma relação definida com o levantamento. Essa relação é simples, mas importante para entender a aerodinâmica do voo. A sustentação é a força ascendente na asa que atua perpendicularmente ao vento relativo e perpendicular ao eixo lateral da aeronave. A sustentação é necessária para neutralizar o peso da aeronave. Em vôo nivelado estabilizado, quando a força de sustentação é igual à força de peso, a aeronave está em estado de equilíbrio e não acelera para cima ou para baixo. Se a sustentação for menor que o peso, a velocidade vertical diminuirá. Quando a sustentação for maior que o peso, a velocidade vertical aumentará.
