A força aerodinâmica (lift) total, é gerada quando uma massa de ar flui por cima e por baixo de uma asa que se desloca. O ponto onde a massa de ar é separada pela asa chama-se ponto de impacto.
Uma área de altas pressões, ou ponto de estagnação é desenvolvida no ponto de impacto. Normalmente essa área está localizada na parte inferior do bordo de ataque e contribui para a força de sustentação total gerada pela asa.
A figura mostra as linhas de fluxo do ar movendo-se em torno de uma seção de asa. Repare que a parte do fluxo que é defletido para baixo percorre toda a parte inferior da asa até ao bordo de fuga.
Se nos recordarmos da terceira lei de Newton “para cada ação existe uma reação de igual força e de sentido contrário”, vemos que a parte do fluxo defletido para baixo vai provocar uma força igual e para cima em toda a superfície inferior da asa. É mais uma força a somar-se á força de sustentação total desenvolvida pela asa.
Com ângulos de ataque muito pequenos, a força de deflexão, ou pressão de impacto, pode passar abaixo do zero da força positiva provocando uma força negativa apontada para baixo.
Vamos agora analisar o que se passa na parte superior da asa.
As forças de sustentação nesta área são geradas doutra maneira. A curvatura superior da asa provoca uma área de baixas pressões (um vácuo) que “suga” a asa para cima. É o principio de Bernoulli. Este senhor descobriu que quando aceleramos um fluido criamos um semi vácuo ou seja uma depressão.
Vamos supor que temos duas moléculas de ar que chegam ao mesmo tempo ao bordo de ataque e que cada uma delas vai ser defletida para o seu lado da asa.
Poderemos verificar que ambas vão chegar ao mesmo tempo ao borda de fuga, mas devido ao desenho da asa a molécula que passou pelo lado de cima é obrigada a percorrer uma distância maior que a que passou por baixo.
Portanto, se percorre uma distância maior e se chega ao mesmo tempo que a outra é porque percorreu a maior distância com maior velocidade e aí temos o fluido acelerado e a célebre depressão de Bernoulli. <<<>>>Se quiser fazer uma verificação simples do principio de Bernoulli, pegue num dos lados de uma folha de papel de máquina de forma a que o outro fique caído e sopre por baixo.
Vai verificar que, como é previsível, a parte solta da folha se vai levantar. Agora sopre por cima.
Em primeira análise poderia parecer que a folha se manteria caída mas vai ter uma surpresa. A parte solta da folha vai elevar-se da mesma forma que quando lhe soprou por baixo. Aí tem o famoso e simpático Princípio de Bernoulli.
O diferencial de pressões entre os dois lados da asa é muito pequeno. Não chega a 1%,mas pode produzir uma força elevatória substancial se as superfícies tiverem a área necessária.
A força aerodinâmica total, também conhecida por força resultante, pode ser dividida em duas componentes chamadas Sustentação (lift) e atrito (drag).
O lift atua na asa numa direção perpendicular ao vento aparente. O drag é a força que resiste (ou que se opõe) á deslocação da asa através do ar e atua sobre a asa numa direção paralela ao vento aparente.
São vários os fatores que contribuem para a força de sustentação total.
Se aumentarmos a velocidade da asa, incrementamos a força de lift, porque aumentamos o diferencial de força entre os dois lados da asa, mas o lift não aumenta em proporção direta com a velocidade. Varia com o quadrado da velocidade. Uma asa voando a 500 quilômetros por hora produz quatro vezes mais lift do que se voar a 250 kph.
O lift também varia com a área da asa mas aqui a proporção é aritmética. Uma asa de 100 metros quadrados produz o dobro da sustentação que uma de 50.
Também o ângulo de ataque tem efeito no lift, que aumenta com o aumento do angulo. Não podemos aumentar este ângulo para além de certo limite sob pena de provocarmos uma situação de perda (de sustentação) na asa. O ângulo de perda (stall) varia conforme o desenho da asa, e é o ponto onde o ar deixa de fluir de uma forma laminar e passa a uma forma turbilhonar.
A densidade do ar é outro fator que influencia o lift.
A forma e a área da asa, são os fatores principais que determinam a quantidade de lift e drag que a asa produz.
Normalmente um incremento do lift é acompanhado por um incremento do drag e logicamente, as asas são desenhadas de forma a que desenvolvam um máximo de lift e um mínimo de drag dentro das gamas normais de velocidade.
