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CHISPAS CIENTÍFICAS – Por que os aviões voam?

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Há apenas alguns séculos, parecia um paradoxo que algo mais pesado do que o ar pudesse sustentar-se no ar e inclusive voar, sem cair, mas o gradual e constante processo de avanço da ciência e da tecnologia conseguiram romper tal pensamento. Embora ainda convivamos com o fenômeno, algumas vezes nos perguntamos como isso ocorre?
Em alguns textos antigos como nos Puranas hindus faz-se referência a alguns dispositivos que eram capazes de voar, chamados de “vimanas”, e dos quais não restou nenhum tipo de prova que nos permita comprovar sua real existência. Alguns autores também citam a existência de pequenos objetos planadores chamados de “andorinhas” que voavam sobre o circo romano de forma semelhante ao que atualmente se vê nas praias, no verão. Por outro lado, no museu Auguste Mariotte, no Cairo, encontram-se maquetes de aves que apresentam uma cauda timão central, que no fundo se referem a aeroplanos. Mas deixemos para trás o tempo distante que tem apagado os traços fascinantes de outras realidades e vamos para os tempos históricos…
Grandes personagens como Leonardo Da Vinci deixaram o melhor de suas idéias e desvelos para imitar as aves e poder voar. Mas foi em 1903 quando os irmãos Wright voaram sobre um objeto mais pesado que o ar utilizando um motor de explosão. As aves podem voar graças à poderosa musculatura que lhes permite bater as asas contra o ar, o que amplia sua capacidade de sustentação. Portanto, a explosão da aviação moderna só ocorreu quando passou a usar os motores, em virtude da força que eles possibilitam. No entanto, no início do século XX, paradoxalmente, também se aperfeiçoaram os vôos sem motor, utilizando “planadores”, ou melhor, “asas delta”.
É relevante salientar que as citadas asas delta, não necessitam de motores e aproveitam as correntes de ar ascendente como fazem as aves, e são capazes de alcançar altitude de 5000 metros e grandes distâncias.
Mas cabe perguntar: como voam as modernas aeronaves?
As leis da física ensinam que quando um objeto cilíndrico e de comprimento suficiente, coloca-se em contato com uma corrente de fluído (seja ele o ar, um líquido ou gás…) as linhas que formam a corrente se separam ao alcançar o objeto e voltam a se unir novamente após a passagem do objeto. Se por sua vez o objeto tem seu próprio movimento ele arrasta as linhas da corrente de ar mais próximas, provocando uma capa fluida que se adere a sua superfície, e gira no mesmo sentido. Criando assim um redemoinho dentro da corrente circulante do fluído.
Já que o sentido do giro do objeto e do fluído é o mesmo, soma-se o efeito do giro, e do lado contrário diminui os movimentos, isto provoca uma diferença de pressão de um lado em relação ao outro, e cria uma força de ascensão ou queda segundo o sentido de rotação do objeto, chamado “efeito Magnus”. Assim, todo movimento provocado dentro da corrente geral de um fluído gera uma força que é sempre perpendicular ao sentido de avanço do fluído, e que será de elevação ou queda em função do sentido de rotação do objeto.
Se o referido objeto, em vez de ser um cilindro é uma asa de avião, quando da passagem do ar esse provoca um redemoinho de grande intensidade, como anteriormente citado, que envolve a asa. Como a asa é desenhada de forma aerodinâmica, as linhas de corrente do fluído, na parte superior, estão mais próximas que as da parte inferior, reforçando assim seu efeito, ocorrendo a inversão na parte inferior da asa. Essa diferença de pressão provoca uma depressão na parte inferior da asa, que cria uma força resultante ascendente. Tanto é assim que geralmente se diz que o avião não se sustenta sobre o ar, mas sim que ele vai pairando no ar. Por outro lado, se a asa do avião não apresentasse a parte anterior mais elevada que a posterior seria o contrário, a força resultante sobre a asa, nesse caso, seria descendente.
Assim, sobre o avião atuam duas forças fundamentais: a força ascendente ou descendente conforme o caso, que dependerá do “ângulo de ataque” ou ângulo de inclinação da asa com relação à horizontal, e depende também da maior ou menor resistência que a asa provoca quando da passagem do ar.
Para o início real da aviação moderna podemos considerar o ano de 1908, quando o engenheiro francês Luis Bleriot, com um aeroplano construído por ele mesmo, atravessou o Canal da Mancha em 35 minutos.
Outros engenheiros deram um grande impulso para a aviação com seus estudos teóricos sobre os efeitos do vento, comparando diferentes tipos de materiais e de asas, que deram origem aos modernos laboratórios experimentais e os túneis aerodinâmicos, sendo o francês Eittel um dos pioneiros.
Na Espanha em 1911, Juan Dela Cierva construiu seu primeiro aeroplano capaz de voar um tempo razoável, mas na verdade, sua inestimável contribuição para o conhecimento foi a invenção do autogiro em 1920.
Inicialmente os primeiros aeroplanos construídos por Dela Cierva foram trimotores, os quais sofriam uma perda de altura quando em baixa altitude faziam curvas, fenômeno conhecido como “entrar em queda”, provocada por uma sustentação deficiente causada pela baixa velocidade do avião. Estes inconvenientes das asas fixas estimularam Juan Dela Cierva a adicionar mais asas ao avião que permanecia em movimento mesmo quando estivesse em baixa velocidade.
Surgiu a invenção das lâminas rotativas que manteriam uma velocidade mínima de sustentação mesmo quando a velocidade do movimento fosse mínima, evitando acidentes com a perda de velocidade. Assim nasceu o autogiro, que inicialmente tinha dois rotores (duas séries de pás paralelas) e finalmente em 1923 foi aperfeiçoado para um só rotor e hélices ou defletores na cauda, por último, o autogiro passou também a realizar pousos e decolagens na vertical.
Muitos protótipos foram construídos e utilizados apenas algumas horas antes de outros inúmeros acidentes. Outro tanto de experientes pilotos e patrocinadores arriscaram suas vidas e seus patrimônios, em tão abnegadas como frustradas tentativas. Novas ações marcaram a história, e novas idéias foram lançadas ao ar muitas vezes, e outras tantas vezes foram retomadas por outros inventores, em outros lugares, em outros tempos, seguindo o emaranhado do tempo.
Assim novas nuances e descobertas técnicas aperfeiçoaram o autogiro dando lugar ao helicóptero, idéia que foi esboçada por Leonardo Da Vinci, no século XV. Os autogiros conviveram alguns anos com os dirigíveis, porém ambos foram desaparecendo, dando lugar aos eficientes aviões de asas fixas. Da mesma forma os aviões de asas fixas cederam seu lugar aos aviões de geometria variável, capazes de dobrar suas asas após a decolagem, para alcançarem maiores velocidades de cruzeiro. Os aviões subsônicos atingiram velocidades cada vez maiores e deram lugar aos supersônicos, aqueles que ultrapassaram a barreira do som… E assim sucessivamente após o velho sonho de Ícaro, pois o passado já é história e o futuro, o faremos nós, dia a dia…