O Avião

Um avião, ou aeroplano, é uma aeronave, mais pesada que o ar e que se sustenta por meios próprios. Pode possuir um ou mais planos de asa, sendo estas fixas em relação ao corpo da aeronave, ou seja, que dependem do movimento do veículo como um todo para gerar sustentação. Essa definição de asa fixa também se aplica aos que possuem asas dobráveis pois estas também só geram sustentação ao se deslocar todo o veículo.
Duas características comuns a todos os aviões são a necessidade de um fluxo constante de ar pelas asas, para a sustentação da aeronave, e a necessidade de uma área plana e livre de obstáculos onde eles possam alcançar a velocidade necessária para decolar e alçar vôo, ou diminuí-la, no caso de uma operação de pouso. A maioria dos aviões, porém, necessita de um aeroporto dispondo de uma boa infra-estrutura para receber adequada manutenção e reabastecimento, e para o deslocamento de tripulantes, carga e passageiros. Enquanto a grande maioria dos aviões pousa e decola em terra, alguns são capazes de fazer o mesmo em corpos d’água e alguns até mesmo sobre superfícies congeladas.
O avião é atualmente o meio de transporte civil e militar mais rápido do planeta (Sem levarmos em conta os foguetes e os Ônibus Espaciais). Aviões a jato comerciais podem alcançar cerca de 900 km/h, e percorrer um quarto da esfera terrestre em questão de horas, e mesmo pequenos aviões monomotores são capazes de alcançar facilmente velocidades que giram em torno de 175 km/h ou mais em vôo de cruzeiro. Já aviões supersônicos, que operam atualmente apenas para fins militares, podem alcançar velocidades que superam em várias vezes a velocidade do som.
História
O sonho de voar remonta, para o Homem, desde a pré-história. Muitas lendas, crenças e mitos da antiguidade envolvem ou possuem fatos relacionados com o vôo, como a lenda grega de Ícaro. Leonardo da Vinci, entre outros inventores visionários, desenhou um avião, no século XV. Com o primeiro vôo feito pelo homem (Jean-François Pilâtre de Rozier e François Laurent d’Arlandes) numa aeronave mais leve que o ar, um balão, o maior desafio tornou-se a criação de uma máquina mais pesada do que o ar, capaz de alçar vôo por meios próprios.
Anos de pesquisas por muitas pessoas ávidas do tão sonhado vôo produziram resultados fracos e lentos, mas contínuos. Em 28 de agosto de 1883, John Joseph Montgomery tornou-se a primeira pessoa a fazer um vôo controlado em uma máquina mais pesada do que o ar, em um planador. Outros aviadores que fizeram vôos semelhantes naquela época foram Otto Lilienthal, Percy Pilcher e Octave Chanute.
No começo do século XX, o primeiro vôo numa máquina mais pesada do que o ar, capaz de gerar a potência e sustentação necessária por si mesmo, foi realizada. Porém, isto é um fato polêmico, em que um de dois aviadores são creditados: o brasileiro Alberto Santos Dumont ou os irmãos americanos Wilbur e Orville Wright.
Santos Dumont, o inventor do primeiro avião da história, o 14-bis.
Santos Dumont é creditado no Brasil e na França como o responsável pelo primeiro vôo num avião. Porém, na maior parte do mundo, o crédito à invenção do avião é dado aos irmãos Wright, que patentearam o invento, embora o vôo dos irmãos Wright foi realizado em condições anormais, em que o vento rápido favoreceu o vôo, sem controle e foi usado para ele uma catapulta.
Guerras na Europa, em especial, a Primeira Guerra Mundial, serviram como palco de testes para o uso do avião como armamento. Primeiramente visto por generais e comandantes como um “brinquedo”, o avião provou ser uma máquina de guerra capaz de causar sérios estragos nas linhas inimigas. Na Primeira Guerra Mundial, grandes ases surgiram, dos quais o maior foi o alemão Barão Vermelho. Do lado aliado, o ás com a maior quantidade de aeronaves abatidas foi René Fonck da França.
Após a Primeira Guerra Mundial, os aviões passaram por inúmeros avanços tecnológicos. Em 1919, os britânicos John Alcock e Arthur Whitten Brown realizaram a primeira travessia transatlântica em um avião. Associando-se a Sacadura Cabral, Gago Coutinho realizou em 1921 a primeira travessia aérea do Atlântico Sul. Charles Lindbergh tornou-se a primeira pessoa a cruzar o Oceano Atlântico num vôo solo sem escalas, em 20 de maio de 1927. Os primeiros vôos comerciais foram realizados entre os Estados Unidos e o Canadá, em 1919. A turbina a jato estava em desenvolvimento na década de 1930, sendo que aviões a jato militares já estavam operando na década de 1940.
Os aviões desempenharam um papel fundamental na Segunda Guerra Mundial, tendo presença, seja majoritária ou minoritária, em todas as batalhas mais importantes e conhecidas da guerra, especialmente no Ataque a Pearl Harbor, nas batalhas do Pacífico e no Dia D. Também constituíam parte essencial de várias das novas estratégias militares da época, como a Blitzkrieg alemã ou os porta-aviões americanos e japoneses.
O Boeing 707, o primeiro jato transatlântico comercial.
Em outubro de 1947, o americano Chuck Yeager, no seu Bell X-1, foi a primeira pessoa a ultrapassar a barreira do som. O recorde mundial de velocidade para um avião de asa fixa tripulada é de 7 297 km/h, Mach 6,1, da aeronave X-15.
Aviões, tanto militares quanto civis, continuaram a alimentar Berlim Ocidental com suprimentos, em 1948, quando o acesso a suprimentos via ferrovias e estradas à cidade, completamente cercada pela Alemanha Oriental, foi bloqueado, por ordem da União Soviética.
O primeiro jato comercial, o De Havilland Comet, foi introduzido em 1952, e o primeiro jato comercial de sucesso, o Boeing 707, ainda nos anos 50. O Boeing 707 iria desenvolver-se posteriomente no Boeing 737, a linha de aviões de passageiros mais usada do mundo,, no Boeing 727, outro avião de passageiros bastante usado, e no Boeing 747, o maior avião comercial do mundo até 2005, quando foi superado pelo Airbus A380.
Componentes básicos
Seja um pequeno Cessna 140 ou um gigantesco Antonov An-225, qualquer avião possui algumas características em comum:
Partes fixas
• A presença de asa(s): o que parece ser um par de asas é, na verdade, uma estrutura única rigidamente conectada com a fuselagem da aeronave. Os aviões podem ser monoplanos (uma asa), biplanos (duas asas) ou triplanos (três asas). A maioria dos aviões é do tipo monoplano, com uma asa e um elevador atuando na sustentação e manobrabilidade. A asa é também onde geralmente se armazena o combustível da aeronave.
Tipos:
• A presença de uma fuselagem, ou corpo principal: em aeronaves menores, o combustível é estocado na parte traseira do seu corpo principal.

Tipos de fuselagens:
1 – para vôo subsônico
2 – para vôo supersônico
3 – para vôo subsônico e grande capacidade de carga
4 – para vôo supersônico e alta capacidade de manobra
5 – Hidroavião
6 – para vôo hipersônico.
• Um motor (grupo moto propulsor) que serve para o empuxo da aeronave tanto no solo quanto no ar. Um motor pode ser uma turbina a jato (motor a reação), um turbo-hélice ou a pistão. O(s) motor(es) podem estar localizados sob ou sobre as asas e/ou na parte traseira ou frontal da fuselagem.
Partes móveis
Motor a pistão com seis pás de hélices .
Turbina de um avião de passageiros exibindo seu interior .

Localização das diversas partes móveis de um avião.
• Ailerons: estão localizados na asa da aeronave. Atuam sempre ao mesmo tempo, mas em direção inversa, alterando a sustentação nas pontas da asa para que assim o avião possa rolar em torno do seu eixo longitudinal (bancagem).
• Leme de direcção: que se situa, na maioria dos aviões, na empenagem vertical, é uma parte móvel da aeronave que permite que a mesma gire em torno de seu eixo vertical (guinada).
• Leme de profundidade: estão localizados na empenagem horizontal. A função do leme de profundidade, é de basicamente alterar a estabilidade da asa para que a aeronave possa rolar em torno do eixo transversal (subir – termo técnico: cabrar – e baixar o nariz – termo técnico: picar).
• Compensadores: superfícies que tem como finalidade diminuir a forca necessária a ser exercida pelo piloto durante as manobras de rolagem (bancagem), guinada e picadas/cabradas, assim como neutralizar a tendência de movimento da aeronave (como por exemplo, na perda de um dos motores). Normalmente são pequenas aletas na parte mais interna dos ailerons e profundores. No leme podem ser localizados na parte mais baixa do mesmo, mais junto ao charuto.
• Estabilizador vertical ou empenagem vertical: é um aerofólio de perfil simétrico, que tem como finalidade evitar que a aeronave glisse ou derrape durante uma curva (embora sozinho não seja capaz de evitar que esses efeitos ocorram), além de ser suporte do leme direcional, responsável pela guinada.
• Estabilizador horizontal ou empenagem horizontal: é um aerofólio de perfil simétrico que está localizado na cauda da aeronave, contra-balanceando a instabilidade da asa (que é gerada pela sustentação) para que a aeronave possa manter uma atitude em vôo suficiente para poder subir e/ou voar em uma altitude de cruzeiro e descer. Assim como o estabilizador vertical, é uma superfície vital na aeronave para que ela possa ser “voável”. Em algumas aeronaves de grande velocidade (alguns “jatos” comerciais ou turbo-hélices), o mesmo serve como compensador, sendo chamado também de stab trim, ou simplesmente trim.
• Trens de pouso ou trens de aterragem: Permitem que o avião transite em solo, gelo ou água (no caso dos hidro-aviões) e podem ser retráteis ou fixos.
• Flaps: É um dispositivo hipersustentador. Mudam o perfil da asa do avião, ajudando na sustentabilidade e no controle da velocidade da aeronave no ar, ambas em operações de baixa velocidade – especialmente importantes nas operações de pouso e decolagem. Atualmente os mais utilizados são os flaps “Fowler” que além de aumentar a curvatura da asas, aumentam também a área desta, aumentando assim a sustentação.
Sustentação
Boeing 747 da Air New Zealand decolando do Aeroporto Internacional de Christchurch, Nova Zelândia.
Airbus A319 da TAP Portugal
Air Force One voando sobre o monte Rushmore
Um avião alça vôo devido à reações aerodinâmicas que acontecem quando ar passa em alta velocidade pela asa. Quando isto acontece, ele é forçado a passar por baixo e por cima desta ao mesmo tempo. O comprimento da asa é maior na parte superior graças a uma curvatura e, em razão disto, o ar em velocidade não possui pressão suficiente para retornar ao perfil desta curvatura, gerando uma zona de baixa pressão na parte superior posterior da asa. Estando a pressão na parte inferior bem maior, em razão desta face não possuir um perfil curvado, mas mais próximo de uma reta, a asa se vale da diferença de impacto gasoso do ar atmosférico (maior em baixo, menor em cima) para adquirir sustentação. Algumas explicações invocam uma interpretação errada a partir do Princípio de Bernoulli, afirmando que o fluxo de ar na parte de cima de uma asa é mais rápido que na parte de baixo. A verdade é que ambos os fluxos possuem velocidades praticamente iguais, porém com direções diferentes. Ensaios exaustivamente repetidos mostram que uma molécula de ar que flui na parte inferior de uma asa a percorre muito mais rápido que uma mesma molécula na parte superior, obviamente pelo fato lógico de se deslocar numa trajetória mais direta e não curva, como acontece na superfície superior. Embora muito presente em quase todas as explicações sobre aerodinâmica, a teoria do ar mais rápido em cima da asa é uma explicação errada e ilógica, pois não há fonte energética que acelere o ar acima de uma asa. Trata-se apenas de uma questão de perfil de asa e aerodinâmica. É claro que o efeito do impacto das moléculas de ar de forma mais drástica na parte inferior da asa permite que esta, livre e em suas condições normais, tenda sempre à subir, nunca a descer.
Os aviões necessitam de uma velocidade elevada para que a diferença entre a pressão do ar sob e sobre a asa seja suficiente para a sustentação da aeronave. Devido a essas altas velocidades, um avião precisa percorrer uma certa distância em solo antes de alcançar a velocidade suficiente para a decolagem, o que justifica a necessidade de uma pista de decolagem em terreno longo e plano para a atingir. Para aeronaves maiores e mais pesadas, maior terá de ser o comprimento da pista e a velocidade necessária para a decolagem, dado o maior esforço necessário. A pista também atende ao propósito inverso: permite que a aeronave toque o solo em alta velocidade e tenha espaço para frenar com segurança, transitando suavemente entre veículo aéreo para terrestre novamente.
Tipos de aviões
Aviões monomotores, bimotores e turbo-hélices
Um Cessna 172, um avião monomotor.
Um Fokker 70 da KLM em operação de aterrisagem. Observe a parte traseira da turbina, que inverte o sentido da propulsão. Desse modo, a turbina empurra o avião para trás, com o intuito de pará-lo.
Os aviões monomotores, bimotores e turbo-hélices fazem uso de um motor que faz girar uma hélice, criando o empuxo necessário para a movimentação da aeronave para frente. Em particular os turbo-hélices são motores à reação (jato) que impulsionam uma hélice.São relativamente silenciosos, mas possuem velocidades, capacidade de carga e alcance menores do que os similares a jato. Porém, são sensivelmente mais baratos e econômicos do que os aviões a jato, o que os torna a melhor opção para pessoas que desejem possuir um avião próprio ou para pequenas companhias de transporte de passageiros e/ou carga.
Aviões a jato
Aviões a jato fazem uso de turbinas para a criação da força necessária para a movimentação da aeronave para frente. Aviões a jato possuem muito mais força e criam um impulso muito maior do que aviões que fazem uso de turbo-hélices. Como conseqüência, podem carregar muito mais peso e possuem maior velocidade do que turbo-hélices. Um porém é a grande quantidade de som criada por uma turbina; isto torna aviões a jato uma fonte de poluição sonora.
Grandes widebodies (“corpos largos”), como o Airbus A340 e o Boeing 777, podem carregar centenas de passageiros e várias toneladas de carga, podendo pecorrer uma distância de até 16 mil quilómetros – pouco mais que um quarto da circunferência terrestre.
Aviões a jato possuem altas velocidades de cruzeiro (700 a 900 km/h) e velocidades de decolagem e pouso (150 a 250 km/h).
Numa operação de aterrisagem, devido à alta velocidade, o avião a jato faz grande uso dos flaps para permitir uma aproximação em velocidade mais baixa (pois estes aumentam a superfície das asas e consequentemente a sustentação), e do reverso (a turbina gera um fluxo de ar para frente, e não para trás), com o intuito de diminuir a velocidade da aeronave após tocar o solo.
Eles possuem um dispositivo na turbina chamado reverso.O reverso os ajuda na frenagem do pouso e(se precisar),no procedimento de aborto de decolagem(RTO).
Aviões supersônicos
Dois F-22 da Lockheed Martin, em vôo.
Aviões supersónicos, como o Concorde e caças militares, fazem uso de turbinas especiais, que geram potência necessária para um voo mais rápido que a velocidade do som. Além disso, o desenho do avião supersónico apresenta certas diferenças com o desenho de aviões subsónicos, tudo de modo a superar do modo mais fácil possível o atrito do aparelho com o ar.
Nos caças, a área das asas são reduzidas, visando o menor atrito com o ar (que permite alcançar velocidades extremas), necessitando de uma velocidade muito grande para compensar essa característica. A velocidade de decolagem de certos caças chega à 300km/h, outros precisam de mais velocidade. Por isso, jamais se vai ouvir que um caça fez uma aterrissagem forçada, pois na ausência de altas velocidades estas aeronaves não planam, caem rapidamente, como uma jaca.
Em porta-aviões, usa-se uma espécie de catapulta linear, movida à pressão do vapor proveniente do próprio motor da embarcação. Essa catapulta fica abaixo da pista, ficando visível apenas um gancho no chão da pista, que encaixa no trem de pouso dianteiro da aeronave e a impulsiona fazendo-a atingir a velocidade necessária para decolagem em uma pista curta. À primeira vista, a parte visível desse sistema se assemelha a um trilho. No pouso a velocidade é igualmente alta. Então o caça abaixa um bastão com um gancho na ponta (localizado na parte traseira do avião), que prende-se à cabos de aço esticados na pista, ajudando a parar rapidamente.
O voo em velocidade supersónica cria muito mais poluição sonora do que o voo em velocidades subsónicas. Isto limita os voos supersónicos a áreas de baixíssima ou nenhuma densidade populacional. Quando passam numa área de maior densidade populacional, os aviões supersónicos são obrigados a voar em velocidade subsónica.
Algumas aeronaves são capazes de voar em velocidades hipersónicas, geralmente, velocidades que superam cinco vezes a velocidade do som.
Projetando e construindo um avião
Pequenos aviões, para um ou no máximo dois passageiros, podem ser construídos em casa, por aviadores que possuem muito conhecimento técnico na área de física e aerodinâmica. Outros aviadores com menos conhecimentos fazem seus aviões usando kits de pequenas aeronaves, com peças pré-fabricadas, e montando a aeronave em casa.
Aviões produzidos desta maneira, porém, são os menos conhecidos. Dada a sua delicadeza, aviões construídos para exploração econômica de sua operação precisam passar por um processo minucioso e demorado de planejamento, por motivos de segurança impostos pelo órgão de aviação ou de transportes do país à companhia construtora. Isto pode durar até quatro anos, em pequenos turbo-hélices, a 12 anos, em aviões com o porte do A380. A Federal Aviation Administration, por exemplo, exige que a asa fixada à fuselagem consiga gerar seis vezes mais força de sustentação em relação ao seu peso (força exercida pela força de gravidade na aeronave).
Neste processo, estabelecem-se em primeiro lugar os objetivos da aeronave. Uma vez completos, a empresa construtora usa um grande número de desenhos e equações, tudo calculado em teoria, estimando o comportamento da aeronave. Os computadores são atualmente muito utilizados por companhias construtoras de aviões como um meio de desenho e planejamento do avião. Pequenos protótipos, ou certas partes do avião são, então, testados em túneis de vento, para verificar a aerodinâmica da aeronave.
Quando o avião é aprovado neste processo, constrói-se um número limitado destes aviões, para a sua testagem como um todo no solo. Atenção especial é dada aos motores (ou turbinas) e às asas.
Depois de aprovado, pelo processo acima indicado, a companhia construtora é autorizada por um órgão competente de aviação ou transportes em geral a fazer um primeiro vôo. Quando o comportamento da aeronave não apresenta suspeitas de falhas, os vôos-teste continuam até que o avião tenha cumprido todos os requisitos necessários. Então, o órgão público competente de aviação ou transportes do país aprova o projeto do avião e a companhia passa à produção em massa da aeronave.
Nos Estados Unidos, este órgão é a Federal Aviation Administration (FAA), e na União Européia, a Joint Aviation Authorities (JAA) e a European Aviation Safety Agency (EASA). Estas três são as entidades de regulamentação de aeronaves mais importantes do mundo. No Canadá, o órgão público encarregado de regulamentar e autorizar a produção em massa de aeronaves é o Transport Canada Civil Aviation (TCCA). No Brasil, o órgão é a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC).
No caso do comércio internacional de aviões, uma licença do órgão público de aviação ou transportes do país onde a aeronave está a ser comercializada também é necessária. Por exemplo, aeronaves da Airbus precisam ser certificadas pela FAA para serem vendidas nos Estados Unidos e vice-versa, aeronaves da Boeing precisam ser aprovadas pela JAA para serem comercializadas na União Européia.
Produção industrializada
São relativamente poucas as companhias que produzem aviões em larga escala. Porém, a produção de um avião por uma dada companhia é um processo que envolve outras dezenas, ou talvez centenas, de outras empresas e fábricas, que produzem partes determinadas da aeronave. Por exemplo, uma empresa pode ser responsável pela produção do trem de pouso, enquanto outra é responsável pelo radar. A produção de tais peças não se limita a apenas algumas cidades de um dado país; no caso de grandes companhias de manufaturação de aeronaves, tais peças podem vir de diversas partes do mundo.
Uma vez fabricadas, as peças são enviadas para a fábrica principal da companhia aérea, onde está localizada a linha de produção. As diferentes peças juntam-se umas às outras, no final, produzindo a aeronave. No caso de grandes aviões, podem existir linhas de produção dedicadas especialmente à montagem de certas partes de grande porte da aeronave, como as asas e a fuselagem.
Quando pronto, um avião passa por uma rigorosa inspecção, em busca de falhas e defeitos, e sendo aprovada nesta inspecção, o avião é testado por um piloto, em um vôo-teste, de forma a assegurar que os controles da aeronave estão em ordem. Com este teste final, o avião está pronto para receber os “retoques finais” (configuração interna, pintura, etc), e pronto a ser enviado aos seus clientes.
Segurança
Bombeiros entre os destroços do acidente do Vôo TAM 3054
Estatísticas mostram que o risco de um acidente aéreo é muito pequeno. É mais provável sofrer um acidente indo até ao aeroporto de carro do que durante o vôo. Por que, entretanto, tantas pessoas demonstram medo só de entrar em um avião? Talvez isso se deva ao fato de, no caso de um acidente, o risco de mortalidade em acidentes aéreos ser extremamente alto, no caso deste dado acidente ocorrer em pleno vôo. Erros mínimos e/ou tempo adverso podem causar sérios acidentes, especialmente nos dois momentos críticos de um vôo, as operações de pouso e decolagem, dada a delicadeza de tais operações. Aviões por vezes são alvos de ataques terroristas ou outros atos criminosos causados por terceiros, fazendo com que muitos tenham medo de voar por temerem serem vítimas de tais ocorrências, embora a parcela de acidentes aéreos causados por ataques terroristas ou outros atos criminosos causados por terceiros em um dado período seja pequena em comparação ao número total de acidentes no mesmo período.
A maioria dos acidentes em aviões ocorre devido a falha humana durante o vôo, devido ao erro dos pilotos ou da torre de controle. Em seguida, a falha mecânica é a maior causa de acidentes aéreos, que também pode envolver um componente humano (como por exemplo, negligência da companhia aérea em realizar a manutenção adequada dos aviões). Tempo adverso é a terceira maior causa de acidentes.
Referências
• Blatner, David. The Flying Book : Everything You’ve Ever Wondered About Flying On Airplanes. Walker & Company, 2003. ISBN 0802776914