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Estrutura de uma asa

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.

Formatos comuns de asas.

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.

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)
Caixa central do A320

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.

Asa semi-cantilever

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).

Nervura de uma asa em madeira

Veja como uma asa é construída

Construção de uma asa

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