Quais as partes estruturais de uma Asa de avião

Se tem alguma parte do avião que qualquer pessoa sabe apontar o dedo e dizer o nome é a asa. Mas o que muitos não sabem é que ela é uma das estruturas mais importantes da aeronave e é projeta para não falhar, por isso vou descrever aqui alguns detalhes importantes dessa estrutura projetada e pensada para garantir a segurança durante toda a vida operacional da aeronave.

As asas são aerofólios que, quando se movem rapidamente pelo ar criam sustentação. Elas são construídas em muitos formatos e tamanhos. As partes estruturais de uma Asa do avião são os componentes projetados para dar formato, resistência e segurança estrutural.

O design das asas pode variar para proporcionar características de voo desejáveis.

Quando o formato de uma asa é alterado também se altera o controle de várias velocidades de operação, a quantidade de sustentação criada, o equilíbrio e a estabilidade. Tanto o bordo de ataque quanto o bordo de fuga da asa podem ser retos ou curvados.

Um bordo ou ambos pode ser afunilado, de modo que a asa seja mais estreita na ponta do que na sua junção com a fuselagem.

A ponta da asa pode ser quadrada, arredondada ou até mesmo pontuda.

A Figura abaixo mostra alguns formatos típicos de bordos de fuga e ataque da asa.

Formatos típicos de bordos de ataque e de fuga de asas.

As asas de uma aeronave podem ser unidas a fuselagem na parte de cima desta, no meio da fuselagem, ou na parte de baixo. Conhecidas como asa alta, media ou baixa.

Ela podem se estender perpendicularmente ao plano horizontal da fuselagem ou podem ter um leve ângulo para cima ou para baixo.

Este ângulo é conhecido como diedro da asa. O ângulo diedro afeta a estabilidade lateral da aeronave.

Estrutura da Asa

As asas de uma aeronave são projetadas para criar sustentação no ar. Seu formato, para qualquer aeronave, depende de um número de fatores tais como tamanho, peso, uso da aeronave, velocidade de voo e em pouso desejadas, razão de subida desejada.

As asas da aeronave são chamadas de direita e esquerda, correspondendo aos lados direito e esquerdo do piloto quando sentado na cabine.

Cantilever ou semi-cantilever

As asas da maioria das aeronaves atuais são cantilever. Isto significa que são construídas sem nenhum escoramento externo.

Elas são suportadas internamente por membros estruturais auxiliados pelo revestimento da aeronave.

Na figura abaixo você pode ver a estrutura interna de uma aeronave onde a asa é fixa.

Caixa da asa Central A320 (tipo cantilever)

Outras asas de aeronaves usam montantes ou estais para auxiliar na sustentação da asa e transferir cargas aerodinâmicas.

Os cabos de suporte das asas e montantes são geralmente feitos de aço.

Veja agora como é por dentro de uma asa:

Dentro do tanque

Muitos montantes e seus encaixes de ligação tem carenagens para reduzir o arrasto.

Suportes quase verticais e curtos, chamados de JURY STRUTS são encontrados em montantes que se ligam as asas a grande distância da fuselagem.

Isto serve para dominar o movimento do montante e oscilações causadas pelo ar que se move ao redor do montante durante o voo.

A Figura abaixo mostra amostras de asas usando suportes externos, também conhecidas como asas semi-cantilever.

As asas com construção cantilever, sem suportes externos, também são mostradas. Conforme você pode ver na figura abaixo.

Configuração asa baixa, cantilever monoplano

O alumínio é o metal mais comum na construção de asas, mas elas podem ser de madeira coberta com tela (tecido), e liga de magnésio também pode ser utilizada ociasionalmente.

As aeronaves modernas tendem a utilizar materiais mais leves e fortes na construção de fuselagens e asas.

Existem asas feitas totalmente de fibra de carbono ou outros materiais compostos, assim como asas feitas de uma combinação de materiais com o objetivo de se atingir uma melhor relação entre máxima resistência e peso.

As estruturas internas da maioria das asas é feita de longarinas (spar) e vigas de reforço (stringers) no sentido da envergadura e nervuras e falsas nervuras ou anteparos no sentido da corda (do bordo de ataque para o bordo de fuga).

As longarinas são os membros estruturais principais da asa. Elas suportam todas as cargas ou esforços estruturais distribuídos (proveniente do skin e ribs), assim como os pesos concentrados como os da fuselagem, trem de pouso e motores.

O revestimento, que é ligado a estrutura da asa, carrega parte das cargas (tensões) impostas durante o voo.

Ele também transfere as tensões para as NERVURAS da asa (WING RIBS). As nervuras, por sua vez, transferem as cargas para as longarinas da asa.

Longarinas da Asa

Como dito anteriormente, as longarinas são os principais membros estruturais da asa.

Elas correm em paralelo com o eixo lateral da aeronave, a partir da fuselagem em direção a ponta da asa, e normalmente são ligadas a fuselagem pelas ferragens da asa, vigas ou um sistema de armação metálica.

As longarinas podem ser feitas de metal, madeira ou materiais compósitos, dependendo dos critérios de projeto de cada aeronave.

Atualmente a maioria das aeronaves fabricadas tem longarinas das asa feitas de alumínio sólido extrudado.

Construção a prova de falha

Além disso as longarinas são projetadas à prova de falhas.

A prova de falhas significa que se algum membro da complexa estrutura falhar outro membro da estrutura assume a carga do membro que falhou e permite que a operação continue (Backup).

A construção da longarina com estrutura a prova de falha é mostrada na figura abaixo.

Construção de uma longarina a prova de falha

Esta longarina é feita em duas seções. Seção superior e inferior unidas por uma tira ou emenda de metal (splice).

A seção superior consiste de uma cobertura rebitada a uma placa de armação superior.

A seção inferior é uma peça única consistindo de uma parte inferior e uma placa de armação.

Estas duas seções são fixas juntas atravéz te uma emenda (splice) de metal para formar a longarina. Se uma dessas partes se quebrar a outra seção ainda pode suportar as cargas. Esta é a característica da longarina a prova de falhas.

Nervuras da Asa (Ribs)

As nervuras são as estruturas que se combinam com longarinas e vigas de reforço (stringers) para formar a estrutura da asa.

Elas normalmente se estendem do bordo de ataque da asa até a longarina traseira ou até o bordo de ataque da asa dando o formato aerodinâmico.

As nervuras proporcionam a asa sua forma convexa e transmitem a carga do revestimento e stringers para as longarinas.

Nervuras parecidas também são usadas em superfícies de controle de voo como ailerons, profundores, lemes e estabilizadores tendo a mesma função estrutural em transfereir cargas e dar formato aerodinâmico.

estrutura do aileron a320 — Estrutura do Aileron do A320

Estrutura do estabilizador do Airbus A320

As nervuras das asas são normalmente fabricadas em madeira ou metal. Na figura abaixo você encontra uma estrutura de asa de madeira (revestida com tecido).

Veja como uma asa é construída

Construção de uma asa

MATERIAL DE APOIO

Simulado completo AERODIÂMICA

Glossário — Partes estruturais de uma asa de avião

Navegue pelos termos (ordem alfabética):

Aileron

Superfície móvel no bordo de fuga, próxima às pontas da asa. Controla o rolamento (inclinar as asas). Estruturalmente, costuma ser articulado na longarina traseira ou em uma false spar.

Asa cantilever (sem montantes)

Asa que não usa montantes externos para sustentar cargas. Toda a resistência é fornecida pela própria estrutura interna (longarinas, nervuras e revestimento), formando um “console” rígido preso à fuselagem.

Bordo de ataque

Borda frontal da asa, a primeira a encontrar o escoamento do ar. Pode abrigar dispositivos como slats e painéis de proteção; sua forma influencia o estol e o desempenho.

Bordo de fuga

Borda traseira da asa. Concentra superfícies móveis (flaps e ailerons) e, por isso, possui reforços e articulações conectados à longarina traseira ou a uma false spar.

Caixa da asa (wing box)

“Caixão” estrutural formado, em geral, pelas longarinas dianteira e traseira, nervuras e painéis de revestimento. É o coração resistente da asa: recebe a maior parte das cargas de flexão e torção e pode abrigar combustível (tanque integral).

Diedro da asa

Ângulo das asas em relação ao plano horizontal da aeronave (pontas mais altas que a raiz). Além dos efeitos de estabilidade lateral, o diedro impõe requisitos específicos de projeto e junções na raiz da asa.

Envergadura

Distância ponta a ponta da asa. Relaciona-se com a distribuição de cargas, rigidez da wing box e dimensionamento de longarinas/stringers.

False spar (longarina “falsa”)

Membro estrutural secundário, geralmente localizado mais próximo ao bordo de fuga, usado para suportar e articular superfícies como flaps e ailerons. Alivia a longarina traseira de cargas locais.

Fittings (ferragens de junção)

Conjuntos metálicos de ligação (chapas, cantoneiras, blocos) que unem asa–fuselagem, montante–asa e peças internas (longarinas, nervuras, painéis). Transferem cargas com segurança e precisão geométrica.

Flap

Superfície hipersustentadora no bordo de fuga. Aumenta curvatura/área efetiva da asa para voo em baixa velocidade. Sua instalação interage com a estrutura (false spar, trilhos/berços, reforços de nervura).

Longarina (spar)

Viga longitudinal principal da asa. Conduz grande parte das cargas de flexão e torção até a raiz. Normalmente há, pelo menos, uma dianteira e uma traseira, conectadas pelo revestimento e pelas nervuras.

Longarina dianteira

Membro estrutural próximo ao bordo de ataque. Recebe parte relevante das cargas e serve de base para painéis de bordo de ataque e, em alguns projetos, para sistemas (ex.: trilhos de slat).

Longarina traseira

Membro estrutural próximo ao bordo de fuga. Além das cargas globais, recebe esforços das superfícies móveis (ailerons/flaps) por meio de articulações e reforços.

Montante (asa escorada)

Barra externa de suporte vista em aeronaves leves clássicas. Transfere parte das cargas da asa para a fuselagem, permitindo asas mais finas/levres (não cantilever).

Nervuras (ribs)

Elementos transversais que definem o perfil do aerofólio, mantêm a forma e transmitem cargas do revestimento para as longarinas. Existem nervuras especiais: de bordo de ataque, de ponta e de raiz (com reforços).

Ponta de asa (wingtip)

Extremidade da asa. Pode incluir carenagens, luzes e, em alguns projetos, winglets. Além da aerodinâmica, recebe reforços para resistir a vibrações e impactos menores.

Raiz da asa (wing root)

Área de conexão asa–fuselagem. Concentra fittings, parafusos de fixação e reforços, pois é onde as cargas da asa entram no restante da aeronave.

Revestimento (skin)

“Pele” da asa (chapas/painéis). No sistema semi-monocoque, o revestimento trabalha junto com longarinas/nervuras, participando ativamente da resistência (especialmente à torção).

Slat/slot

Dispositivo de bordo de ataque (slat) e seu canal (slot) para energizar a camada limite. Embora sejam superfícies aerodinâmicas, sua instalação exige reforços e trilhos unidos à estrutura da asa.

Stringers (vigas de reforço)

Perfis longitudinais secundários que evitam flambagem do revestimento e distribuem tensões entre nervuras e longarinas. Aumentam rigidez com baixo acréscimo de massa.

Tanque integral (wet wing)

Quando a própria wing box é selada para armazenar combustível. Em vez de um tanque “solto”, usa-se a estrutura da asa (painéis/longarinas/nervuras) como paredes do tanque.

Winglet

Extensão vertical/inclinada na ponta da asa para reduzir vórtices e arrasto induzido. Requer reforços estruturais na região da ponta devido às cargas adicionais.

FAQ — Perguntas Frequentes

P: Qual a diferença prática entre longarina, false spar e stringers?

R: A longarina é a viga principal que leva a maior parte das cargas; a false spar é um membro secundário, geralmente no bordo de fuga, que apoia flaps/ailerons; os stringers são reforços menores distribuídos ao longo da asa para evitar flambagem do revestimento e melhorar a rigidez.

P: Como as cargas “saem” da asa e entram na fuselagem?

R: O fluxo é: revestimento → nervuras → longarinas → fittings da raiz → fuselagem. A wing box integra tudo, garantindo que flexão e torção sejam conduzidas com segurança ao corpo do avião.

P: Por que a asa cantilever é tão comum hoje?

R: Porque elimina montantes externos (menos arrasto) e, com materiais/engenharia modernos, a estrutura interna (longarinas/wing box/skin) atinge a rigidez necessária com bom peso.

P: Em que situações uma asa usa montante externo?

R: Em aeronaves leves e de menor carga alar, os montantes permitem reduzir massa e complexidade da asa, transferindo parte das cargas para a fuselagem por meio dessas barras de suporte.

P: O que exatamente é a wing box e por que ela pode virar “tanque integral”?

R: A wing box é a “caixa” resistente formada por longarinas, nervuras e painéis. Como já é um volume fechado e rígido, pode ser vedada para armazenar combustível (wet wing), economizando peso e espaço.

P: Flaps e ailerons fazem parte da estrutura ou são só “aerodinâmica”?

R: São superfícies aerodinâmicas, mas sua instalação é estrutural: precisam de articulações, trilhos e reforços ligados a longarinas/false spars e nervuras, pois aplicam cargas na asa.

P: O diedro influencia a resistência da asa?

R: Indiretamente. O diedro é uma exigência geométrica de estabilidade e, por isso, demanda junções e reforços adequados na raiz e na caixa da asa para suportar as cargas com a inclinação definida.

P: Qual a função dos fittings na raiz da asa?

R: Eles fazem a transição mecânica entre asa e fuselagem, garantindo alinhamento, transferência de cargas e manutenção simplificada (desmontagem/torque/inspeção conforme o modelo).

P: Por que o revestimento “trabalha” na asa semi-monocoque?

R: Porque, além de fechar a forma aerodinâmica, ele resiste a tensões (principalmente de cisalhamento/torção) em conjunto com longarinas e nervuras, aumentando a eficiência estrutural.

P: O que inspeções estruturais costumam focar na asa?

R: Trincas no revestimento e nas junções, corrosão (especialmente em asas com tanque integral), folgas em fittings, condicionamento de selantes, estado de nervuras/longarinas e fixações de flaps/ailerons.

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