 4. A  resistência ao avanço
Formas de resistência ao avanço
A resistência ao avanço é a resistência do ar à progressão do movimento do aeroplano, que se opõe à tracção, produzida pelo motopropulsor.
Os princípios científicos desenvolvidos por Sir Isaac Newton e Daniel Bernoulli explicam como isso é possível:
Newton e a Terceira Lei do Movimento: «A toda a acção se opõe uma reacção igual e de sentido contrário».
Quanto maior for a resistência ao avanço, mais o motor tem de se esforçar para a ultrapassar.
A resistência ao avanço total é a soma da resistência ao avanço do próprio perfil, com a resistência ao avanço induzida, com a resistência ao avanço parasitária.
A resistência ao avanço do perfil é causada pela própria forma do perfil e pelo atrito do revestimento deste no ar.
Ao escoamento do ar na superfície exterior do aeroplano é chamado atrito de fricção.
Embora fluído, o ar é viscoso.
As superfícies exteriores de um aeroplano devem ser polidas para reduzir o atrito. A fina camada de ar que corre aderente às superfícies exteriores do aeroplano é chamada de camada separadora. A sua velocidade é mais baixa do que a corrente principal por causa do atrito de fricção. O fluxo de ar na camada separadora pode ser descrito como laminar ou turbulento. No fluxo laminar o ar move-se em palhetas ou camadas, que deslizam suavemente umas sobre as outras. No fluxo turbulento as camadas estão desordenadas, provocam resistência ao avanço.
Alguns sistemas podem controlar a resistência ao avanço provocado pela camada separadora.
A resistência ao avanço induzida resulta da própria sustentação. Isto é causado pela aceleração de lâminas de ar a alta velocidade que atravessam a superfície curva da asa. Logo que estas lâminas abandonam o bordo de fuga, criam um deslizamento para baixo, interrompem o normal fluxo de ar que sai por baixo da asa.
A resistência ao avanço parasitária resulta de outras partes do aeroplano, como as restantes superfícies de sustentação.

Estabilidade do Avião e Controlo

A estabilidade e o controlo de um avião em voo é uma das primeiras preocupações da engenharia aeronáutica.
Um avião é estável se mantém um voo equilibrado sem a interferência do piloto. Se um golpe de vento altera a estabilidade de do voo, o avião deve regressar à posição inicial por si mesmo.
Um aeroplano gira em torno de três eixos: O eixo transversal, o vertical e o longitudinal.
Todos estes três eixos, que são perpendiculares entre si, passam pelo centro de gravidade.
O aeroplano "galopa", sobe ou desce o nariz, em torno do eixo transversal que se estende duma ponta da asa à outra.
Em movimento lateral, o avião gira à esquerda e à direita, em torno do seu eixo vertical, que passa verticalmente pelo centro da fuselagem.
O avião roda sobre si mesmo, levantando ou baixando uma ou a outra ponta da asa, em torno do seu eixo longitudinal, que se estende do nariz à cauda.
É na empenagem e nas asas que está o segredo da estabilidade do avião em torno dos seus eixos: O estabilizador horizontal, evita o movimento de galope; o estabilizador vertical, evita o movimento lateral; as asas, evitam o movimento de rotação do avião sobre si mesmo.
O diedro, que num avião visto de frente mostra a ponta das asas mais altas que a sua raiz, é o responsável pela estabilidade. Se uma das asas desce, ganha mais sustentação, o avião endireita por si mesmo.
Compensadores nas asas actuam na estabilidade ao mesmo tempo e da mesma maneira.
A estabilidade lateral é conseguida com a criação de maior resistência ao avanço na asa que tende adiantar-se à outra.
Um aeroplano estará bem equilibrado se pode ser voado com facilidade.

Voo a Alta Velocidade

Embora alguns caças de motor a pistão da Segunda Grande Guerra chegassem a voar perto da velocidade do som, só mais tarde os aviões de jacto ultrapassaram aquela velocidade.
Todavia, a alta velocidade colocou diversos problemas à engenharia.
O problema básico é a compressibilidade do ar. À velocidade subsónica (menor que a velocidade do som) a asa cria ondas de pressão que se movem à frente, à velocidade do som: «que "avisam" as partículas de ar no caminho, que a asa vem atrás». É como os batedores da policia, a avisar que a comitiva vem atrás. As partículas de ar alertadas mudam de direcção, seguem o caminho da forma da asa.
Na velocidade transónica, no limite de atingir a velocidade do som, na qual o aeroplano está perto e ligeiramente atrás daquela velocidade, as ondas de pressão não podem "avisar" as partículas à frente. O ar amontoa-se em ondas de choque. As asas e as superfícies de controlo de voo começam a vibrar e a zumbir; os comandos invertem-se; o aeroplano é sacudido.
Uma onda de choque provoca um estrondo sónico que se ouve na esteira do avião. Assemelhando-se a um tiro de canhão ou a um trovão, pode ouvir-se distintamente a alguns quilómetros, por vezes, até partir vidros de janelas.
As velocidades supersónicas são superiores à velocidade do som. São medidas em Mach, o nome do cientista austríaco Ernst Mach, e expressa a razão entre a velocidade do avião e a velocidade do som.
Será Mach 1 se as duas velocidades forem iguais; se maior ou menor em decimais. Por exemplo, Mach 0.8 se fôr 0.8 a velocidade do som, Mach 1.5, se for uma vez e meia superior.
Depois do aeroplano penetrar na barreira sónica, o voo passa a ser suave, porque passa a voar mais rápido que as ondas de pressão. Ficam para trás, não causam ondas de choque.
Os aviões supersónicos têm asas curtas e delgadas, com o bordo de ataque das asas afiados como navalhas.
A velocidades extremamente altas os aviões encontram a barreira térmica; provocada pela fricção do revestimento com o ar. A Mach 3 a temperatura da camada separadora é de cerca de 600° F. Apenas alguns materiais suportam estas temperaturas.
