Toda aeronave que voa paga um preço por gerar sustentação. Esse preço recebe o nome de arrasto induzido (Induced Drag) e representa uma das forças aerodinâmicas mais importantes para pilotos, engenheiros e fabricantes.
Embora muitas pessoas associem o arrasto apenas à resistência do ar contra a aeronave, o arrasto induzido possui uma característica diferente: ele nasce justamente da produção de sustentação.
O que é o arrasto induzido?
Quando uma asa produz sustentação, cria-se uma diferença de pressão entre suas superfícies:
Alta pressão na parte inferior da asa;
Baixa pressão na parte superior.
Como a natureza busca equilibrar essas pressões, o ar tende a escapar pela ponta da asa, movendo-se da região de maior pressão para a de menor pressão.
Esse movimento gera os vórtices de ponta de asa (Wingtip Vortices).
Esses vórtices desviam parte da sustentação para trás, inclinando a força de sustentação levemente para a retaguarda. Essa componente horizontal é justamente o arrasto induzido.
Em outras palavras:
O arrasto induzido é uma consequência inevitável da geração de sustentação. Sem sustentação não existe arrasto induzido.
Quando ele é maior?
O arrasto induzido aumenta quando a aeronave precisa produzir mais sustentação.
Por isso ele é mais intenso durante:
Decolagem;
Subida inicial;
Aproximação;
Pouso;
Voos em baixa velocidade;
Curvas acentuadas com elevado fator de carga.
Quanto menor a velocidade, maior deverá ser o ângulo de ataque para manter a sustentação, aumentando a intensidade dos vórtices e, consequentemente, o arrasto induzido.
Quando ele diminui?
Durante o voo de cruzeiro.
Em altas velocidades, a asa precisa de um ângulo de ataque menor para produzir a mesma sustentação, reduzindo significativamente os vórtices nas pontas das asas.
Nessa fase do voo, o arrasto parasita passa a ser predominante.
Relação entre velocidade e arrasto
Existe uma característica importante da aerodinâmica:
Em baixa velocidade, predomina o arrasto induzido.
Em alta velocidade, predomina o arrasto parasita.
A soma dessas duas parcelas forma o arrasto total da aeronave.
É justamente por isso que existe uma velocidade na qual o arrasto total é mínimo, proporcionando a melhor eficiência aerodinâmica.
Como reduzir o arrasto induzido?
Os fabricantes utilizam diversas soluções:
Winglets;
Sharklets;
Raked Wingtips;
Asas com maior alongamento (Aspect Ratio);
Perfis aerodinâmicos mais eficientes.
Os winglets são hoje a solução mais conhecida. Eles reduzem a intensidade dos vórtices de ponta de asa e melhoram a eficiência aerodinâmica sem aumentar significativamente a envergadura da aeronave.
A importância para a segurança e a economia
Além do consumo de combustível, os vórtices gerados pelo arrasto induzido representam um risco operacional.
Grandes aeronaves produzem vórtices intensos que podem permanecer por vários minutos após a passagem do avião. Se uma aeronave menor atravessar esses vórtices, poderá sofrer uma Wake Turbulence, capaz de provocar perda momentânea de controle.
Por esse motivo, os órgãos de controle de tráfego aéreo estabelecem separações mínimas entre aeronaves durante pousos e decolagens.
Conclusão
O arrasto induzido é o preço que toda aeronave paga por permanecer no ar. Quanto maior a sustentação exigida, maior será essa parcela do arrasto.
Compreender esse fenômeno ajuda a explicar por que os aviões modernos utilizam winglets, por que as velocidades de operação são cuidadosamente calculadas e por que a separação entre aeronaves é tão importante para a segurança de voo.
A aerodinâmica demonstra que não existe sustentação "gratuita": toda força que mantém um avião voando gera também uma penalidade em forma de arrasto. O desafio da engenharia aeronáutica é reduzir esse custo ao máximo, tornando as aeronaves cada vez mais eficientes e seguras.
Marcuss Silva Reis
Piloto Comercial de Avião • Perito Judicial em Aviação • Economista • Instrutor,professor universitário
Pós-graduado em Ciências Aeronáuticas, Segurança da Aviação Civil (Safety & Security) e Docência do Ensino Superior.
Fundador do Instituto do Ar.
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Marcuss Silva Reis