1 teoria de voo helicóptero.doc

8/10/2019 1 Teoria de Voo Helicptero.doc

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TEORIA DE VO E AERODINMICA

DE HELICPTEROS

Notas de aula

ENG. ROGERIO B. PARRA

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O mais enigmtico mistrio da histria da aviao porque a humanidade levoutanto tempo para a aprender voar. Com tantos intelectuais dedicados a um nico

problema no se esperava algum para tropear no segredo, que, s sem querer, halgum tempo oi descoberto. O qual oi o obstculo! O grande problema que os

princ"pios "sicos que regem os undamentos do v#o so intuitivos$ % realmente, amec&nica de v#o s oi revelada depois de alguma manipulao das leis "sicas ematemticas criadas por 'saac (e)ton em meados de 1*++s.

O voo dos pssaros levou vrios estudiosos notveis, inclusive de uma am"lia clebrede cient"stas a montar o quebracabea. -ogo aps o desenvolvimento das leis de

(e)ton sobre o eeito da lua nas mars, surgiu os ernoullis, uma am"lia su"a decientistas que mais contribuiram para o desenvolvimento da matemtica e ci/ncia nossculos de0essete e de0oito. s duas iguras chave nesta am"lia eram 2ohann 31**4

14567, que e0 da 8niversidade de asel na 9u"a o centro da ci/ncia europia , e oseu ilho :aniel 314++146;7. %m 14;ssia onde durante oito anos e e0 alguns dos trabalhos maisimportantes.

%m 14?5, :aniel desenvolveu o amoso tratado @hAdrodAnamics@, s publicado em14?6. :aniel discorreu sobre os princ"pios bsicos da nova ci/ncia, aplicando as leisundamentais de (e)ton a casos simpliicados de din&mica luida. :este trabalhoveio o =rinc"pio de ernoulli 3ou -ei7, eBpressado como uma equao matemticaconhecida como a %quao de ernoulli.

gora, sobre voar Considerando que o ar tem que viaDar uma maior dist&ncia paraluir na parte superior da asa, este acelera, e pelo =rinc"pio de ernoulli provocamenor presso na super"cie e, conseqEentemente suco ou sustentao.

=ara poder entender porque voa uma aeronave preciso entender alguns conceitosbsicos. qui ser eBplicada de orma simples e supericial .

8m helicptero pode parecer estranho quando comparado com uma aeronave de asaiBa. (o entanto, so aplicados eBatamente os mesmos princ"pios de voo.

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1. Noes de Fsica Bsica

1.1 -eis de (e)ton

=rimeira leiFodo corpo tende a permanecer em estado de repouso ou de movimento uniorme eretil"neo, a menos que este repouso ou movimento seDam aetados por uma oraeBterna.

9egunda lei

plicandose uma ora a uma determinada massa, surge uma acelerao que proporcional G ora e tem a mesma direo e sentido da ora aplicada.

H I m.a m I massa, a I acelerao

Jassa a quantidade de matria de um corpo

=eso a acelerao da gravidade agindo sobre a massa de um corpo

K I m.g KIpeso gIacelerao da gravidade

Ferceira leiL toda ao corresponde uma reao igual e em sentido contrrio

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1.; tmosera

os gregos devemos as ra"0es da palavra atmosera, que usamos para designar estacamada gasosa que envolve o nosso planeta e os nossos corpos$ou seDa, o ar querespiramos. o respirlo sentimos apenas que ele t/nue,suave, inodoro, e a

primeira vista incolor. 9er que estamos certos! penas em parte.

>ealmente nossas clulas olativas no oram eitas para sentilo pois do contrario oseu cheiro seria predominante em tudo. ssim, o ar inodoro para ns, e

provavelmente para todos os demais seres aerbios que o respiram para poder viver.Muanto ao resto estamos redondamente enganados.

%nto o ar tem cor! 9im, basta observarmos, que as montanhas no hori0onte so tantomais a0uis quanto mais distantes, ou ento basta olharmos para cima, que veremos oa0ul celeste em todo o seu esplendor.

terra, vista de muito longe predomina o a0ul escuro dos oceanos e o branco dasnuvens, mal se podendo notar o marrom dos continentes, mas se observarmos bem,

poderemos ver nas bordas iluminadas da terra, um ino trao a0ul claro contrastandocom o negro do espao sideral. N ela, a atmosera, esta ina e t/nue camada gasosaormada basicamente por nitrog/nio 3467 e oBig/nio 3;+7, pois dos demais gases,

somente o vapor dPgua merece alguma meno, nos locais quentes e midos.

Hina! 9im. Q+ da atmosera esto contidos nos primeiros 1* Rm de altitude,o quecomparado aos 1; +++ Rm do di&metro da terra quase nada. % t/nue! 9er!:epende. %m repouso o ar pode at ser considerado t/nue mas em movimento vaideiBando de s/lo... 1++ RmSh, D ir eBercer uma ora de 56 Rg sobre cada metroquadrado de super"cie, que colocarmos tentando barrar o seu movimento. ;++

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RmSh esta ora D ser de 1Q? Rg., e ser multiplicada por quatro a cada ve0 quedobrarmos a velocidade.

o atingirmos 1;++ RmSh veremos este ar aparentemente t/nue, tornarse quase quenuma parede slida. N o en#meno bati0ado na dcada de 5+ como a @barreira dosom@, to temida pelos primeiros pilotos que tentaram dela se aproBimar.

Tamos pegar um pequeno cubinho de ar de 1 mm de lado,e ampliar 1+++++++ deve0esUN isso mesmo, pois agora passaremos a medir as coisas no em mil"metros,mas em &ngstrons.

8m &ngstron representa uma distancia "nima, to "nima que num mil"metro cabemde0 milhVes deles. % a primeira coisa que iremos encontrar em nosso cubinho de arampliado um grande va0ioU Jas no s va0io claro. %m mdia a cada ?+

&ngstron vamos encontrar bolinhas duplas com a orma aproBimada de um halteres,que so as molculas dos gases que compVem o ar e que no caso do (itrog/nio p#reBemplo medem 5 ngstrons.

8m ato que d uma idia de como as molculas so pequenas, que eBistem maismolculas de ar dentro dos nossos pulmVes do que de litros de ar em toda a atmoseraterrestre.

%stas molculas no esto paradas, mas sim movendose todas desordenadamente emtodas as direVes poss"veis, e chocandose uma com as outras 3um choque em mdiaaps cada *++ ngstrons percorridos7. lgumas esto quase que paradas enquantoque outras,deslocamse por eBemplo com a velocidade de ?+++ RmShU

2 a velocidade resultante,ser por eBemplo, 0ero para o ar em repouso dentro de umasala, ou de 16 RmSh na direo hori0ontal e sentido sul para um vento (orte de 1+ns, e assim por diante.9e considerarmos apenas os valores destas velocidades,obteremos o valor de 16++ RmSh 3mdia quadrtica7. Hinalmente a mdia dos valores,das velocidades proDetadas numa direo, e tomados num nico sentido, ser daordem de 1;;5 RmSh.

%sta no a velocidade do som ! 9im. Mualquer perturbao no ar, s se propaga pormeio de choques entre suas molculas e portanto esta ser a velocidade de sua

propagao, e o som nada mais que uma perturbao repetida numa certareqE/ncia.(os no podemos ver as ondas sonoras no ar, mas elas se espalham demodo muito parecido com as ondas ormadas numa super"cie de gua calma quandoa perturbamos atirando uma pedra


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Os valores at aqui mencionados de distancias e velocidades valem para o ar a umatemperatura de 1< graus C e ao n"vel do mar onde o ar mais denso pressionado peloseu prprio peso. medida que vamos subindo em altitude o ar vai icando cada ve0mais rareeito, ou seDa teremos menos molculas p#r unidade de volume. 5+++metros de altitude o nmero de molculas de oBig/nio, embora continue a ser osmesmos ;+ do total, como no n"vel do mar, D comea a ser insuiciente para ouncionamento correto de nossos pulmVes.:a" a necessidade de se aumentar o seunmero, seDa com o uso de mscaras com oBig/nio, ou seDa aumentando a pressoambiente, ou pressuri0ao.

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1.? erodin&mica

Z a parte da "sica que estuda as leis de movimento do ar. N no aproveitamento daora do ar em movimento que se baseia o v#o das aeronaves mais pesadas que o ar.

O undamental em aerodin&mica que a toda e qualquer variao de velocidades daspart"culas de ar 3ou seDa da media das velocidades moleculares7 provocada por umcorpo, corresponder sempre uma ora eBercida pelo ar sobre este corpo na direoe sentido opostos a esta variao e...vice e versa.

Complicado! Certamente no. 'sto simplesmente outra maneira de se enunciar umdos princ"pios bsicos da "sica, de que a toda ao corresponde uma reao igual econtraria, e que como veremos adiante, ir tornar mais claro os en#menos ligados aov#o.

1.5 -ei de oAleS CharlesS [aA -ussac

O ar um gs possuidor das propriedades de %Bpansibilidade 3capacidade deaumentar de volume7, Compressibilidade 3capacidade de diminuir de volume7, eJobilidade 3acilidade de se mover7 e o seu comportamento varia quando ocorrequalquer modiicao do seu volume, presso e temperaturaMuando isto acontece, di0se que houve uma transormao gasosa.

oAleJariotte lei de oAleJariote di0 que @O volume ocupado por qualquer gs, G temperaturaconstante, inversamente proporcional G sua presso@.

Charles lei de Charles di0 que @Muando o volume de um gs permanece constante, a

presso eBercida por ele diretamente proporcional G temperatura absoluta@.

[aA-ussac

lei de [aA-ussac di0 que @O volume de um gs G presso constante diretamenteproporcional G variao de sua temperatura absoluta.\

densidade ou massa espec"ica de qualquer gs, conservando a temperaturaconstante, varia na ra0o direta da presso$ mantido G presso constante, varia nara0o inversa da temperatura. =TIn>F :ensidade I massaSvolume

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1.< %scalas de temperatura

8m dos par&metros do ar que inluenciam no v#o a temperatura, que medidaatravs de term#metros que podem ser graduados em dierentes escalas. (o rasil utili0ada a escala Celsius 3ou de graus cent"grados7, mas muitos pa"ses utili0am aescala Hahrenheit.

Ci/ncia descobriu que a menor temperatura poss"vel na nature0a, aonde nenhumamolcula se move, ;4?] Celsius ou a 5*+] Hahrenheit, chamado de 0ero absoluto.Outras duas escalas ento surgiram 3as absolutas7 a Relvin 3designada pela letra R7 ea >anWine 3pela letra >7, criadas respectivamente a partir da Celsius e Hahrenheit.

1.* %scoamento

^ Telocidade >elativa

^ %scoamento -aminar

^ %scoamento Furbulento

%scoamento o movimento dos luidos 3subst&ncias sem orma "sica deinida7.Observando seDa a umaa de um cigarro ou a coluna de gua escorrendo de umatorneira 3de baiBa presso7 iremos veriicar que at uma certa dist&ncia da origem, oluBo cont"nuo e suave mas que a partir de um certo ponto, aparecem oscilaVes e

pequenos redemoinhos que vo se ampliando ssim tambm, as part"culas de ararrastadas por rico, ormam Dunto a super"cie, inicialmente um luBo suave e eml&minas, denominado laminar, e posteriormente com micro turbilhVes ou luBoturbulento.

-ogo no in"cio, na regio laminar, a rico que muito alta, cai rapidamente poisDunto a super"cie acumulase um nmero cada ve0 maior de part"culas @arrastadas@redu0indo as velocidades tangenciais de choque. Jas to logo aparecem os micro

turbilhVes, estas part"culas so aastadas da parede e substitu"das por outras ainda noarrastadas, elevando novamente o valor da rico, que agora pelo mesmo motivo,

passa a cair de modo muito mais lento. O resultado que a rico total na regiolaminar muito menor do que na turbulenta, e por este motivo se procura retardar oaparecimento da turbul/ncia tanto quanto poss"vel.

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Muanto maior or o comprimento e a velocidade da super"cie, ou seDa, a escala domovimento que representada por aquele nmero mgico que voc/ D devecertamente ter ouvido alar o @nmero de >eAnolds@, mais cedo tendero a apareceros micro turbilhVes. (as asas estreitas dos planadores, podese.obter, escoamentoslaminares se estendendo do bordo de ataque at o meio ou


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velocidade aumenta G medida que os aastamos da super"cie da asa. =odese ver naigura abaiBo a orma como isso acontece.

Os padrVes de velocidade do luBo turbulento e do luBo laminar so dierenteseapresentamse como se mostra a seguir.

1.6 Forque

O torque deinido pela aplicao de um momento 3 igual a ora ve0es a dist&ncia7rotacional em um corpo , permitindo com que os corpos livres girem ou se deormemem toro nos impossibilitados de girar. .O torque _ medido em metro(e)ton 3m(7

ou seu mltiplo usual metrodeca(e)ton 3mda(7

1+


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$. Oi%em das Foas

-I9ustentao FIFrao KI=eso :Irrasto

8m primeiro princ"pio bsico a ser retido que toda ora eBercida pelo ar sobrequalquer corpo nele imerso, decorre nica e eBclusivamente dos choques de suasmolculas contra a super"cies eBternas ou internas deste corpo. 8ma conseqE/nciadeste princ"pio que todas estas oras aerodin&micas e no importando se aschamemos de 9ustentao, %mpuBo, rrasto, etc. iro depender apenas da quantidade

de molculas e das velocidades do choque entre estas e as super"cies de um corpo,esteDa este ou o ar em repouso ou em movimentoFodas estas oras esto aplicadas portanto na super"cie do corpo, e podem serredu0idas a apenas duas componentes uma perpendicular G super"cie gerando o quechamamos de presso3sustentao7 e outra paralela G super"cie gerando o quechamamos de rico3arrasto7.

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=resso %sttica e :in&micaO "sico :aniel ernouilli observou que num cano de grande di&metro a gua emrepouso no seu interior tinha uma elevada presso esttica 3mBima7, mas a medidaque escoava, esta presso diminu"a. o redu0ir o di&metro do cano pela metade, asmolculas do luido aumentaram a sua velocidade a0endo a presso esttica cair e adin&mica aumentar.

Concluiu ento que @se mais estreitasse o tubo, maior seria a velocidade deescoamento e presso din&mica do luido, 3osse l"quido ou gasoso7 e menor seria a

presso esttica@.

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;.1 9ustentao

eBplicao convencional comea pela descrio de que a parte de cima da asa curva, a de baiBo reta e ai a velocidade em cima tem que ser...maior, e sendo maior,de acordo com a lei de ernoulli, a presso menor, bl, bl, bl....U %sta resposta nos complicada como di0 apenas parte da verdade, pois podese voar pereitamentecom uma asa plana, seDa com uma pipa, ou com um aeromodelo de balsa. %la tambmno eBplica como voam os aviVes com asas de peril simtrico como um 14, ou um@9uWhoA@ acrobticoU=odemos, isto sim, usando o princ"pio de ao e reao, e o seu D visto equivalenteaerodin&mico que relaciona oras Gs velocidades indu0idas no ar, dar a resposta maisintelig"vel, simples, e correta que conheo, que a seguinte O rotor acionado pelo

motor, devido ao &ngulo de suas ps, Doga ar para baiBo assim empurra o helicpteropara cima ou no avio, com o ar Dogado para tra0, a asa, devido ao seu &ngulo deataque 3e ou curvatura7, Doga para baiBo uma grande quantidade de ar e isto empurrao avio para cima.em mais di"cil percebermos o luBo de ar lanado para baiBo pela asa, pois este sedistribui ao longo de toda a super"cie por ela sobrevoada em seu movimento pararente e as velocidades envolvidas so muito menores. Jesmo na decolagem de umoeing 4?4, o @do)n)ash@ ou velocidade vertical do ar em sua @esteira@ da ordemde apenas 1+ mSs 3?* RmSh7, e na de um =aulistinha de 5 mSs. asa de 1< m de um

planador de ?++ Rg. voando a 4< RmSh, produ0 um mero sopro descendente de +,4mSs. Muanto maior a velocidade e maior a envergadura maior quantidade de ar postaem movimento e menor a velocidade vertical necessria para se obter a mesma orade sustentao.

(a ronteira entre o ar descendente e o ar no perturbado ormamse doisredemoinhos, mais conhecidos como os vrtices de ponta de asa, que so to maisviolentos quanto maiores as velocidades verticais geradas pela asa.=or deinio, teremos

9 rea da asa ou rea da pClHorma do aerolio ngulo de ataque &' ( ) *+ , -l :ensidadeTTelocidade

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;.;Hatores que inluenciam na sustentao;.;.1 rea da asa ou rea da p;.;.; Horma ou peril do aerolio;.;.? Telocidade;.;.5 :ensidade;.;.1 ngulo de ataque 3a7

*ento elati/o

O vento relativo criado pela movimentao do aerolio atravs do ar, ou pelapassagem do ar pelo aerolio, ou ainda, a combinao destas duas condiVes.=ara o helicptero, o vento relativo o luBo de ar em suas ps. Muando ele est

pairando em uma condio de vento calmo ou nulo, o vento relativo causado pelomovimento do rotor atravs do ar. Muando h vento, ocorre uma combinao destevento e do movimento do rotor.

(um v#o hori0ontal, eBiste a combinao da rotao do rotor mais o movimento dohelicptero.

0n%ulo de ata!ue

o 2n%ulo "omado 3ela coda do 3e"il e a dieo do /ento elati/o.O /alo de -& 4 3o sua /e5 4 dietamente 3o3ocional ao 2n%ulo de ata!ue.O &ngulo de ataque no deve ser conundido com o &ngulo de incid/ncia, que o&ngulo ormado pela corda mdia do peril e o eiBo longitudinal da aeronave. (o caso

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do helicptero ele medido em relao a um ponto situado na Cabea do >otor=rincipal. partir de um determinado valor do &ngulo de ataque, geralmente em torno de 16X osiletes de ar no conseguem acompanhar a curvatura do peril, e se desprendemcausando uma queda brusca de sustentao a qual se d o nome de estol.

O &ngulo de ataque varia com

^ Com os movimentos das ps em batimento e avano e recuo em torno do discodo rotor.

^ Com as condiVes atmosricas adversas, como ventos de travs, ventostempestuosos ou condiVes de turbul/ncia do ar.

^ O &ngulo de ataque ator primrio para determinar a quantidade de

sustentao produ0ida pelas ps do helicptero

;.;.; ngulo de 'ncid/ncia

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O &ngulo de ataque no deve ser conundido com &ngulo de incid/ncia. 9empre que ovento relativo modiicado pelo luBo de ar indu0ido ou pelo deslocamento hori0ontaldo helicptero o &ngulo de ataque dierente do &ngulo de incid/ncia.O controle de sustentao obtido mudandose o &ngulo de incid/ncia das ps do rotorem pontos de interesse.O &ngulo de incid/ncia ou de passo deinido como sendo o &ngulo ormado entre acorda do aerolio o plano de rotao do rotor.N um &ngulo mec&nico e no um &ngulo aerodin&mico.

(a aus/ncia de luBo de ar indu0ido, o &ngulo de ataque coincide com o &ngulo deincid/ncia.

;.? rrasto

6 Aasto de 3e"il ou 3esso7

9e colocarmos a mo espalmada para ora de um carro a 1++ RmSh, o esoro paramantela nesta posio ser o equivalente a segurar um saco de f Rg de p de ca.%sta ora que sentimos na mo, e chamada de arrasto de presso, e decorre

portanto, apenas do aumento de presso em sua ace dianteira.Conirmando a lei daao e reao tem sentido oposto a variao de velocidade das part"culas aceleradas

para rente ou arrastadas .N a soma do arrasto de atrito mais o arrasto devido a distribuio de pressVes sobre o

peril. N obtido das curvas de arrasto do peril e varia com a sustentao.

6 Aasto de atito7

Considerando uma chapa muito ina e alinhada com o vento e tendo portanto umarrasto de presso praticamente nulo, iremos detectar em sua esteira, uma inacamada de part"culas arrastadas na direo do seu movimento e indicativas de umaora se opondo ao mesmo, ou seDa, uma ora de arrasto.%sta ora o que chamamos de arrasto de rico e resulta das componentes deora paralelas G super"cie, devido aos choques das molculas com a super"cie

eBterna do corpo. %la ser portanto tanto maior quanto maior or a super"cie emcontato com o ar e quanto maiores orem as velocidades tangenciais das part"culas

Dunto a super"cie.

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8. Aeo"9lios

?.1 %lementos de um =eril da = de um Yelicptero

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:IPO ;E PERFI&

%Bistem dois tipos distintos de peris os sim4ticose assim4ticos. Os assimtricosprodu0em sustentao com &ngulos de ataque igual a 0ero mas tem a grandedesvantagem de a0er alterar o momento de picar, complicando o problema dese equilibrar um rotor D que durante uma rotao o &ngulo de ataque das psmuda constantemente.

Outra orma de resolver o problema da dierena de sustentao ao longo da pdevido G dierente velocidade de rotao ao longo da mesma toce a 3deorma que o &ngulo de ataque Dunto G rai0 seDa maior do que Dunto da ponta.

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velocidade de cada seco de uma p depende da dist&ncia a que se encontra docubo do rotor e da velocidade de rotao.baiBo est uma igura querepresenta isso.

Como podemos ver da igura acima quanto maior a dist&ncia ao cubo do rotor,maior a velocidade da seco da p. ssim se toda a p tivesse com o mesmo&ngulo de ataque a sustentao da rai0 para a ponta iria aumentar drasticamente

D que a sustentao varia com o quadrado da velocidade. soluo encontrada oi variar o &ngulo de ataque da p sendo este maior na rai0,

onde a velocidade maior, e menor na ponta. Chamamos ento toro da p.

Observe as curvas para as ps com toro e sem toro. Com toro na curva em a0ula p possui uma distribuio de sustentao uniorme.

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?.5 Horas Centr"ugas e Horas Centr"petas

^ Outra ora gerada a ora centr"peta, que contraria a ora centr"uga e tendea aproBimar a massa rotativa do seu centro de rotao.

^ 8m helicptero em uncionamento gera em seu rotor oras centr"ugasenormes que so transeridas das ps para seu engastamento na cabea do rotor. Faisoras ultrapassam acilmente ;+ toneladas por p em um helicptero de mdio porte.

(os helicpteros a ora centr"uga dominante no sistema do rotor. N ela quemantm a retido e rigide0 da p que suportar todas as evoluVes do v#o. Fodas asoutras oras atuam de orma a modiicar os eeitos desta ora.

?.* =eso

;;


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O peso de um obDeto sore pequenas variaVes em uno da latitude e da altitude.Como a acelerao da gravidade na terra maior que na lua um mesmo obDeto pesarmais na terra do que na lua.

O peso uma ora sempre aplicada ao C[3Centro de gravidade7 da aeronave esempre apontada para o centro da terra. N importante no conundir peso com massa.Jassa a quantidade de matria contida em um corpo. 8m determinado obDeto tersempre a mesma massa em qualquer parte do universo.

?.4 Frao

trao aparece quando h inclinao do plano do rotor principal . Como asustentao perpendicular ao plano do rotor, a inclinao deste a0 aparecer umacomponente na direo da inclinao, que a trao.

Com o aparecimento da trao o helicptero comea a se deslocar, quando entoaparece o arrasto.

Com o deslocamento aumenta o luBo de de ar que passa pelo rotor, o que provocaum aumento da sustentao. %ste acrscimo na sustentao chamado de sustentaode deslocamento

;?


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a7 [iro no solo

b7 =airado

c7 Franslao

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5.1 Comando coletivo

Para controlar a sustentao do rotor utiliza-se a alavanca de passo coletivo, acionadapelo piloto com a mo esquerda. Tal alavanca est ligada a um mecanismo que altera opasso das ps do rotor (o passo de uma p o angulo formado no qual ela est calada

em relao ao plano de rotao). uando o piloto pu!a para cima a alavanca de coletivo,o passo aumenta, "em como a sustentao do rotor# o $elic%ptero tende a su"ir. &ai!andoa alavanca de coletivo, o passo e a sustentao diminuem, o $elic%ptero tende a descer.'sse sistema anlogo ao que controla a trao das $lices de passo varivel. Paradeslocar o $elic%ptero, uma soluo simples consiste em inclinar o rotor, o que provocaum movimento na direo deseada.

alavanca de coletivo altera uniformemente e simultaneamente o *ngulo de passo emtodas as ps. uando o piloto aciona essa alavanca, o plat+ cclico desliza so"re o mastropara cima ou para "ai!o

Muando a alavanca puBada para cima o &ngulo de ataque aumenta.Muando aalavanca baiBada o &ngulo de ataque diminui.

O coletivo o controle primrio de altitude e secundrio de >=J.O coletivo tambm o controle primrio de presso de admisso.

5.; Janete de potencia

=unho rotativo que controla a rotao do motor atravs do aumento ou diminuio daquantidade de combust"vel e consequentemente da pot/ncia aplicada.N o controle primrio de >=J e secundrio de presso de admisso.

O man#metro de presso de admisso ou maniold um instrumento que indica apresso dos gases de admisso do motor.%m ltima anlise, indica a pot/ncia que est sendo eBigida do mesmo.O maniold um man#metro de presso absoluta, que mede a presso dos gases deadmisso, tomada no coletor de admisso do motor. Muando o motor est parado,

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%m virtude do eeito giroscpico, os comandos de mudana de passo devem ser eitosa Q+X antes da posio deseDada

Como a haste de mudana de passo est a 5


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Os pedais controlam a proa do helicptero, atravs do controle do passo das ps dorotor de cauda, gerando uma ora no rotor de cauda de modo a controlardirecionalmente a aeronave. O rotor de cauda tem &ngulo de ataque positivo com os

pedais na posio neutra para compensar o torque em v#o de cru0eiro. aplicao dopedal tende a alterar a >=J do rotor, que deve ser corrigida pelo piloto. O pedal ocomando primrio de proa.

5.< %stabili0adores Terticais

deriva superior uma asa de peril assimtrico e tem a uno, quando em v#o Grente, de criar uma ora aerodin&mica oposta ao torque de reao do rotor principalsobre a estrutura. %ssa ora age no mesmo sentido que o empuBo do rotor traseiro.

'sto permite a reduo da pot/ncia do rotor de cauda no v#o G rente. lm daeconomia da pot/ncia ornecida pelo motor, a pilotagem acilitada no sentido deque o piloto pode continuar o v#o sem necessidade do uso dos pedais paravelocidades estabili0adas de v#o cru0eiro ou superior. Fambm para o caso de umaalha do rotor de cauda a deriva permite ao piloto continuar v#o e eetuar um pousocorrido em segurana.:a mesma orma que a deriva superior, a deriva inerior aDuda tambm naestabilidade din&mica da aeronave. (a maioria dos casos a deriva inerior equipadacom uma bequilha de proteo para o rotor traseiro. =ara o caso de um pouso comgrande &ngulo cabrado 3lare7 poss"vel que a bequilha de proteo toque o solo.

5.* %stabili0ador Yori0ontal

O estabili0ador hori0ontal normalmente uma asa com peril assimtrico e invertida.Fem a inalidade de manter a aeronave nivelada com relao ao seu plano hori0ontal,quando esta est em v#o de translao. Muando se leva o c"clico G rente para seiniciar a translao, a p que passa na parte de trs do disco do rotor ica mais altacom relao G p que passa na rente e esta atitude tende a levantar a cauda da

aeronave criando um momento picado. Com o aumento da velocidade o estabili0adorhori0ontal gera uma sustentao no sentido invertido, ou seDa para baiBo, tendendo a

baiBar a cauda no sentido de nivelar a aeronave no plano hori0ontal. 'sso tra0 aaeronave para uma atitude correta em relao ao plano hori0ontal, evitandodesconorto dos passageiros durante o v#o.

>. Pinc3ios do *=o

;Q


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^ =ara se beneiciar de uma eiccia mBima, o rotor de cauda deve estarlocali0ado o mais longe poss"vel do eiBo do rotor principal.

^ O sistema anula a tend/ncia G rotao da uselagem, mas uma ora residualsubsiste tendendo a a0er a aeronave derivar no sentido do empuBo do rotorantitorque.

^ %sta nova tend/ncia combatida por uma leve inclinao do eiBo do rotorprincipal na direo oposta G da deriva.

O rotor de cauda comporta um outro inconveniente, a pot/ncia aborvida para acionlo da ordem de 1+ a 1


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Muando prBimo do solo eBiste um deormao "sica dos vrtices de ponta de asa e

eles sero mais redu0idos. 'sso a0 com que o vento de do)n)ash relativo seDamenor e consequentemente para o mesmo &ngulo de ataque o arrasto indu0ido menor e a sustentao eetiva maior. 'sto tradu0se numa reduo de

pot/ncia para manter o helicptero pairado Dunto do solo.

^ (a prtica, quando o disco do rotor no est muito longe do solo, a massa de arimpelida para baiBo, reletida no solo e aumenta a presso na parte inerior dodisco. %ste en#meno conhecido como jeeito solo\.

^ O eeito sens"vel se a dist&ncia entre o disco e o solo no ultrapassar umdi&metro do disco. %le aumenta cerca de 1+ da sustentao. %ste en#meno eBplicaa eBist/ncia de diversos tetos de utili0ao, com ou sem eeito solo

?;


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OGE8ma das ormas de saber as perormances de um rotor e do helicptero saber qual a

altitude mBima e que este pode manter pairado ora do eeito de solo 3 OGEOut Ground Eect7.

IGEOutro parametro a ter em conta saber qual a altitude mBima e que este pode manter

pairado dentro do eeito de solo 3IGE In Ground Eect7.


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Muando se passamos de uma situao de estacionrio para translao, o vetorresultante 3impulso total7 decomposto em duas componentes sendo a sustentao

3componente vertical do impulso total7 menor que este. :e ato, uma das primeirasreaVes quando se passa para voo de translao um aundar do helicptero, a noser que se aplique mais pot/ncia 3&ngulo de ataque7

: ' cos a &1 ' sen a& &

?5


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D. E"eitos Aeodin2micos

*.1 :einiVes

k %iBos da p

Hique atento para no conundir os eiBos imaginrios da p com eiBos imaginrios dohelicptero.'magine o sistema do rotor ora da uselagem do helicptero. -ongitudinal%ste o eiBo longitudinal da p, sobre o qual ocorre a mudana de passo. Tertical9obre o eiBo vertical ocorre o movimento de avano e recuo das ps. Fransversal% sobre o eiBo transversal ou lateral se d o movimento de batimento, ou lapping.

k %iBos da aeronave

?*


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k :isco do rotor e carga do disco 3Carga alar7

=lano do disco, ou disco do rotor, o plano que contm a pista descrita pelaeBtremidade da p. ora centr"uga e a sustentao @aDustam@ o plano do rotor,determinando sua atitude e a leBo das ps.

Muando voa de orma retil"nea e hori0ontal, o rotor suporta apenas o peso dohelicptero, ou seDa, a sustentao j-\ igual ao peso jK\, de onde podemos airmarque o ator de carga ou gravitacional - I K I 1.=orm, quando inclinamos o helicptero, temos que saber que o ator de carga variana ra0o direta do &ngulo de inclinao da curva e inversa do cosseno desse &ngulo.Tale lembrar que quando alamos em carga, estamos nos reerindo a carga imposta aorotor principal.O ator carga tambm ocorre quando entramos em uma 0ona de turbul/ncia, comgrandes velocidades ou manobras bruscas. Tamos portanto, evitar as grandesvelocidades, manobras bruscas e quando entrarmos em uma 0ona de turbul/ncia,vamos redu0ir imediatamente a nossa velocidade.O ator carga aumenta em uno da ora centr"peta e esta por sua ve0 aumenta como peso e a velocidade e diminui com o aumento do raio da curva.Com o aumento da inclinao, a resultante da sustentao j-\ ter de ser maior, paracompensar o peso jK\ do helicptero e o acrscimo de carga decorrente do ator decarga, para que a sustentao vertical j-1\ tambm aumente e seDa capa0 de sustentara aeronave em v#o.O peso de um corpo depende de sua massa e da acelerao da gravidade, logo, K I mB g ou m I KSg. =ara eeito de clculos, utili0amos a gravidade g I Q,61 mSseg

Hora centriuga aquela que tende a aastar um corpo em traDetria circular do seucentro de rotao. %sta ora surge assim que colocamos o rotor do helicptero emmovimento e dependendo da >=J, chega a atingir uma ora de impacto de 1;toneladas.

%Berc"cio 1 8m helicptero >;;, a0endo uma curva de *+], sabendose que seupeso de 1?4+ lb, qual ser a carga suportada pelo rotor!

?4


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=eso do helicptero I 1?4+ lbCosseno de *+] I +,;;.

%Berc"cio ; 8m helicptero %nstrom H;*, com peso de 16++ lb, eBecutando umacurva nivelada de ?+], ter o seu ator de carga alterado para quanto!=eso do helicptero 3K7 I 16++ lbCosseno de ?+] I +,6*Q9oluo 16++ S+,6*Q I ;+41,?5 lb

k 9olide0 total e solide0 parcial

k %iBo de rotao

?6


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k -igao R

D.$ =recesso [iroscpica @=recesso@ uma outra propriedade dos giroscpios aproveitada na industria

aeronutica. %la surge quando uma ora constante tenta mudar o seu plano derotao. (este caso o giroscpio reagir como se esta atuasse em um pontosituado a Q+] do ponto de aplicao e no sentido de rotao. %sta propriedade utili0ada na operao do ponteiro de um Furn anW 3 =au e bola7 ou de umFurn Coordinator. bolinha sore apenas os eeitos das oras nela aplicadas3centr"uga e centr"peta7 e no possui nenhum tipo de controle

ou alimentao para a sua operao. precesso giroscpica um enmeno "sico que a0 com a eaoa qualquer ora

aplicada num ponto de um disco em rotao se d/ Q+] depois.

qui compreendese porque o estol na p que recua causa uma cabragem dohelicptero. %ste estol dse no ponto C e o seu eeito aparece no ponto :causado uma atitude de nari0 em cima.

O mesmo racioc"nio vlido para a p que avana resultando uma picada dohelicptero, ou seDa, um estol no ponto tradu0se num eeito em .

51


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*.? :issimetria de sustentao

dissimetria de sustentao deinida como a sustentao desigual na rea do discodo rotor, criada pelo v#o com velocidade de translao ou vento e oi o maiorproblema encontrado para conseguir a0er o helicptero voar.

T#o =airado 9em Tento rmula da sustentao di0 que quanto maior o &ngulo de ataque, maior asustentao, que por sua ve0 varia com o quadrado da velocidade.

(um v#o pairado sem vento, a velocidade tangencial de uma p constante, qualquerque seDa a sua posio no disco do rotor. (esta condio h uma sustentao

pereitamente simtrica. (o h variao de &ngulo de ataque e tambm no varia a

velocidade. ssim, poss"vel concluir que a p que avana tem a mesma sustentaodo que a p que recua.

(ormalmente, as ps t/m uma velocidade mdia tangencial de 5++ milhas por horaem suas pontas, que vai decrescendo na direo da rai0 at atingir velocidadeconsiderada despre0"vel.

T#o G Hrente ou =airado Com TentoYavendo um vento relativo em direo ao bordo de ataque de um aerolio, quantomaior o vento, maior a sustentao. Yavendo esse mesmo vento relativo em direo

ao bordo de uga, a sustentao no ser a mesma.[irando no sentido antihorrio, a p comea a avanar quando passa dos 16+] e arecuar quando passa dos ?*+]. Muando avana, a p est com seu bordo de ataquecontra o vento relativo e sua velocidade tangencial somada G velocidade do vento,

proporcionando sustentao muito maior do que a da p que recua.=or estar no sentido oposto ao da velocidade de deslocamento, a p que recua ter suavelocidade tangencial inal subtra"da da velocidade do vento relativo.%sta situao igual no caso de v#o pairado com vento.

5;


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a capacidade que as ps do rotor t/m de continuar a girar no mesmo sentido e coma mesma velocidade em caso de alha de pot/ncia, desde que esteDam no passom"nimo. autorotao possibilita aos helicpteros um pouso com segurana, em caso dealha do motor.O helicptero troca a energia potencial proveniente da sua altitude por energia

cintica capa0 de manter as rotaVes do rotor para garantir uma aterragem emsegurana.

ntes da aterrari0agem devese redu0ir a velocidade hori0ontal e a ra0o de descidaarredondando a traDetria 3lare7.

:urante o lare as rotaVes do rotor tendem a aumentar, dependendose daagressividade com que a manobra eita, o que aDuda a obter as rotaVesnecessrias para que se possa a0er uma aterragem to suave quanto poss"vel.

D. %eito do tempo de reao do piloto

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*.1+ %eito =endular

Fend/ncia do eiBo do mastro a permanecer perpendicular ao plano de rotao ell , com o obDetivo de atenuar o problema do eeito pendular, concebeu a barraestabili0adora. N uma barra com pesos nas eBtremidades, iBada ao mastro, atravs deamortecedores hidrulicos, a Q+] deasada com o rotor principal.Caso haDa inclinaodo disco do rotor, a barra tende a permanecer em seu plano original, provocando umretardo na tend/ncia da uselagem acompanhar o disco do rotor e viceversa.

*.11 %eito de CorilisO matemtico Corilis airma que @para um corpo em movimento giratrio, o

produto da velocidade pela dist&ncia do centro de massa ao eiBo de rotao deve

permanecer constante\. dist&ncia do centro de massa ao eiBo de rotao ve0es a velocidade de rotao devepermanecer constante para uma determinada rotao.T I .r%C I m.v I m. .r ; ;

5Q


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Caso a dist&ncia do centro de massa ao eiBo de rotao varie, a velocidade tambmir variar, para que o produto permanea constante 3W7.

9empre que as ps do helicptero a0em o movimento de batimento para cima, adist&ncia do seu centro de massa ao eiBo de rotao, diminui. dist&ncia se tomandomenor, a velocidade de rotao da p dever aumentar, para que o produto permaneaconstante.

Muando ocorre o contrrio, ou seDa, temos um batimento para baiBo, nos distanciamosmais do eiBo de rotao e a tend/ncia ser a de diminuir a rotao. esta tend/nciadas ps em alterarem suas velocidades damos o nome de eeito de Corilis, que

provoca os movimentos de avano e recuoOs amortecedores 3dampers7 instalados no cubo do rotor, so os responsveis porabsorver estes movimentos de avano e recuo.=or enquanto, devemos saber que esta tend/ncia de variar a velocidade absorvidanos rotores articulados pelos amortecedores de avano e recuo, e nos r"gidos e semi

r"gidos pela prpria estrutura.O eeito de desbalanceamento geomtrico resultante dos constantes esoros nosmovimentos de avano e atraso das ps e de trao e compresso na rai0 das mesmas,

podendo resultar at na quebra das ps.


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4. Centro de gravidade4.1=esos

:einiVes de peso

7 =eso bsico = , asic )eight K 9ituao em que a aeronave pesada para clculos de peso e balanceamento.

Constam do = os seguintes itens

Clula, Jotores, 9istemas, %quipamentos de %merg/ncia, Combust"vel e leo

residuais 3no drenveis7.

7 =eso basico operacional =O , asic operational )eight OK

9ituao em que a aeronave pesada com combust"vel

4.;alanceamento

teoria de. =eso e alanceamento baseada no =rinc"pio da balana de onde se

origina o termo balanceamento.

O trabalho de quem utili0a uma balana equilibrla. (o balanceamento de uma

aeronave o trabalho no dierente.

=odese airmar que estando pesos iguais a uma mesma dist&ncia do ponto de apoio, a

gangorra est equilibrada. %sta dist&ncia do ponto de aplicao do peso ao ponto deapoio recebe o nome de >`O.

Mualquer peso aplicado em qualquer ponto desta gangorra, dierente do ponto de

apoio, gera uma ora que a movimenta em torno deste. %sta ora recebe o nome de

JOJ%(FO, e seu valor pode ser determinado com o uso da seguinte rmula


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J I = B , onde JIJOJ%(FO$ =I=%9O$ I >`O.

Fodo momento causado por um peso G direita do ponto de apoio gera um movimento

no sentido dos ponteiros do relgio, o que caracteri0a um momento convencionado

positivo$ por conseguinte, um momento causado por um peso G esquerda do ponto deapoio gera um movimento no sentido contrrio ao dos ponteiros do relgio,

caracteri0ando um movimento convencionado negativo.

4.? :atum -ine

:atum -ine uma linha vertical da qual todas as medidas hori0ontais so tomadas.

datum line pode ser posicionada na tangente ao nari0 ou no mastro, no eBistindo

uma regra quanto G sua locali0ao. 9ua posio determinada pelo abricante da

aeronave.

4.5 :eslocamento do C[

O centro de gravidade de uma aeronave tem sua posio determinada em uno da

distribuio de pesos a bordo como carga , tripulantes e passageiros, e muda sempre

que algum peso retirado, colocado ou trocado de posio em relao ao eiBo

longitudinal da aeronave.

O centro de gravidade pode ser deslocado ao longo de qualquer um dos tr/s eiBos

bsicos do helicptero . :evido Gs redu0idas dimensVes de largura e altura da

uselagem, no eBiste muita variao de posio do C[ em torno dos eiBos vertical e

lateral.=ara garantir condiVes de v#o, o C[ tem limites de posicionamento que so

determinados pelo abricante. =or este motivo, para cada decolagem obrigatria adeterminao da posio do C[ .

[eralmente, os abricantes apresentam os limites de posio de C[,de uma aeronave,

em orma de grico que chamamos de %(T%-O=%. O C[ deve estar locali0ado

prBimo ao mastro e neste caso a uselagem permanece hori0ontal e no necessrio


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comando c"clico, para o v#o pairado.

9e o C[ tiver muito aastado do mastro, para rente ou para trs, a uselagem se

inclinar no sentido do C[ e o controle se torna mais di"cil diminuindo inclusive a

manobrobilidade.. Cada equipamento , possui tabelas e cartas de balanceamento queacilitam o carregamento e a determinao do C[.

(o entanto, a determinao do C[ ser encontrada com os seguintes dados

=eso bsico , C[ bsico e a dist&ncia da linha de reer/ncia 3:F8J7 de cada peso

a ser adicionado 3passageiro, piloto, bagagem, gasolina, etc.7.

posio da linha de reer/ncia 3:F8J7 pode variar de acordo com o abricante,

ou seDa, para o :F8J rente, teremos

:eterminar o C[ , com os seguintes dados

=eso rao I Jomento

=eso bsico 1.++5 lb 1+1,+\ 1+1.5+5

[asolina 3;< gal7 1


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6. Henestron


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. -on/eti3lano:ilt Roto Os3e *6$$O T;; a nica aeronave multimisso que possui capacidade para operar em tr/senvelopes de v#o distintos helicptero, converso e avio 3igura 1.56 3a7 e 3b77.O T;; oi proDetado para decolar e pousar como um helicptero e operar comeici/ncia em cru0eiro a altas velocidades como um avio turbolice.Os rotores t/m tr/s ps 3igura 1.56 3b77 constru"das em material composto paraatenderem aos requisitos de recolhimento rpido para operao em convs de naviosda marinha dos %8, possuem ?6 ps de di&metro, so do tipo gangorra e estomontados em naceles que basculam sempre simetricamente nas eBtremidades dasasas 3igura 1.56 3a77.Os dois rotores so interligados por um eiBo mec&nico que garante o uncionamento

de ambos mesmos em caso de alha de um dos motores.

Ha ,istema de :ansmisso de PotJncia

aeronave possui dois motores llison de *.1


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tipo @lAbA)ire@1, com leis de controle necessrias para atenderem aos requisitosde qualidade de v#o, de desempenho e de segurana.O atuador de converso opera com pot/ncia hidrulica e gira a nacele, mudando aconigurao da aeronave do modo avio 3posio +o7 para o modo helicptero3posio Q+o a Q4o7 por meio de um eiBo telescpico.

(o modo helicptero, os controles passam pelo prato c"clico, a0endo variaVesc"clicas e coletivas de passo.Muando a nacele est posicionada verticalmente, a aeronave controlada como seosse um helicptero com dois rotores ladoalado.Com o sistema lA bA )ire os movimentos dos comandos na cabina so convertidosem sinais eltricos e so transmitidos por ios eltricos para os computadores digitaisde controle de v#o que trabalham em paralelo. s leis de controle dentro doscomputadores possuem unVes que recebem os sinais de entrada, prev/emantecipaVes em unVes das condiVes gerais e eBecutam realimentaVes para aliviar

ou eliminar os retardos de resposta devido G inrcia da aeronave. (o eBistemligaVes mec&nicas diretas entre os comandos eetuados pelo piloto e as super"ciesde controle da aeronave

1K. ,tall

6.1 Fipos de stall

9tall de vorteB

N uma situao provocada por uma acentuada descida na vertical ou prBimo disso baiBa velocidade hori0ontal. =odemos aplicar ao rotor toda a pot/ncia de torquedispon"vel no motor e mesmo assim ser insuiciente para tirar o helicptero domergulho. .8m mergulho no anel do vrtice tambm pode acontecer durante uma aproBimaocom vento de cauda ou se a aeronave entrar dentro do cone de turbul/ncia de outra.

(estas situaVes, o helicptero pode descer to rpido que eBceda a velocidade do

luBo indu0ido para baiBo. Como resultado, o luBo de ar por baiBo do disco rotor,tornase ascendente em relao ao plano do disco rotor, o que produ0 um segundoanel de vrtice perto do centro de cada p, que se soma ao anel de vrtice normal quese orma na ponta da p.O resultado um luBo de ar instvel e turbulento numa grande rea do disco rotorque provoca a correspondente perda de eici/ncia do sistema mesmo queo motor esteDa produ0indo toda a pot/ncia dispon"vel.


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mostram as condiVes dos luBos de ar em uno das velocidades.

partir desta igura podemos tirar vrias conclusVes

=odese evitar a perda no anel do vrtice se o &ngulo de descida no baiBar. dos?+],e isto .a qualquer velocidade (uma descida muito "ngreme, o anel de vrtice pode ser evitado aumentando avelocidade hori0ontal ou redu0indo a vertical, ao entrar na 0ona cr"tica.

%m &ngulos de descida longe da vertical os remoinhos provocados pelos vrticesaastamse do helicptero. %m &ngulos de descida prBimo da vertical os redemoinhos ormamse aastados dohelicptero se a velocidade de descida or baiBa e Dunto ao helicptero se or alta. tend/ncia natural de um piloto que deiBa a sua mquina entrar nesta situao

puBar ao mBimo o comando do coletivo a im de aumentar a pot/ncia e... o &ngulode ataque das ps.

(o entanto se a ra0o de descida D or muito grande essa ao pode agravar aindamais a situao pois grandes &ngulos de ataque provocam mais turbul/ncia o queaumenta ainda mais a ra0o de descida.

9tall de potenciaOcorre quando se tenta pairar o helicptero ora do eeito solo e a pot/ncia dispon"velno suiciente para manter a altura.

(esta condio h uma tend/ncia de luBo de ar de baiBo para cima no sentido opostodo luBo de ar de cima para baiBo, o que provoca grande turbul/ncia.


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recuperao da condio de estol de pot/ncia eita abaiBandose o passo coletivoe aumentandose a velocidade.O estol de turbilhonamento apresenta as mesmas caracter"sticas aerodin&micas doestol de pot/ncia, com a dierena de que ocorre nos v#os sem pot/ncia, ou seDa, emautorotao

9tall de pO estol de p uma consequ/ncia do eeito aerodin&mico da dissimetria desustentao.

(o estol de p, a p que recua estola, provocando pelo eeito de precessogiroscpica, gerando uma violenta cabrada da aeronave.=ara se recuperar de uma situao de estol de p devese diminuir a velocidade,diminuir o passo coletivo e aumentar a rpm do rotor.

9tall de overspeed

Muando a velocidade de escoamento no eBtradorso da p se aproBima da do som, o arpassa a ser um lu"do compress"vel e o seu comportamento muda completamente,produ0indo uma onda de choque no eBtradorso .O eeito de compressibilidade limita a velocidade de todos os helicpteros eapresentase na ponta da p que avana, quando o helicptero atinge altasvelocidades. recuperao de um estol de compressibilidade se assemelha G recuperao de umestol de p e se a0 redu0indose a velocidade. diminuindose o passo coletivo emantendose a >=J do rotor


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11.Estabilidade

estabilidade inerente Gs aeronaves de asaiBa. (o caso de uma raDada de vento,ou uma perturbao nos comandos de voo causar alguma variao na atitude daaeronave, seu desenho aerodin&mico tender a corrigir o movimento, voltando aoequil"brio. Trios modelos de avio permitem ao piloto soltar os comandos em plenovoo, mantendose no curso sem a aDuda de piloto automtico. %m contraste, oshelicpteros so muito instveis. 8m simples voo pairado constantemente requercorreVes do piloto. Caso o helicptero seDa perturbado em alguma direo, eletender a continuar aquele movimento at que o piloto o corriDa na direo contrria.=airar um helicptero semelhante a equilibrar um basto na palma da mo.

Muase todos os aDustes que se a0 em um dos comandos de voo produ0em eeitos querequerem compensaVes nos outros comandos. Jovendo o c"clico G rente resulta emaumento da velocidade, mas em contrapartida tambm causa uma reduo nasustentao, que por sua ve0 ir requerer mais eeito do coletivo para compensar essa

perda. umentar o coletivo redu0 a >=J do rotor por causar mais arrasto sobre asps, requerendo a abertura da manete de pot/ncia do motor para manter a rotaoconstante. 9e o motor est transerindo mais pot/ncia ao rotor, isso causar maistorque e ir requerer mais ao do rotor de cauda, o que resolvido aDustando os

pedais.

Yelicpteros pequenos podem ser to instveis que pode ser imposs"vel de o pilotosoltar o manche c"clico durante o voo. %nquanto nas aeronaves de asaiBa o pilotosenta G esquerda, nos helicpteros ocorre o inverso. 'sso ocorre para que os pilotos deavio possam aDustar os rdios, manetes e outros controles com a mo direita. (oshelicpteros o piloto senta G direita para manter a mo mais orte 3geralmente adireita7 no c"clico o tempo inteiro, deiBando os rdios e outros comandos para a moesquerda, que pode ser retirada do coletivo durante o voo.

%stabilidade a reao de um corpo quando perturbado por uma ora. =ara que umcorpo esteDa em equil"brio necessrio que a somatria das oras e momentosatuantes sobre o mesmo seDa igual a 0ero. estabilidade pode ser classiicada em

11.1 %stabilidade esttica estabilidade esttica por sua ve0 pode ser classiicada em%quil"brio esttico ou positivo%quil"brio instvel ou negativo

*1


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%quil"brio indierente

11.; %stabilidade din&mica

estabilidade din&mica se reere a um per"odo de tempo considerado aps umaperturbao ao equil"brio de um corpo.

estabilidade din&mica por sua ve0 pode ser classiicada em%stabilidade din&mica neutra 3indierente7O corpo continua a oscilar em torno de um ponto ou de uma linha de reer/ncia, comuma amplitude constante aps uma perturbao.

%stabilidade din&mica positiva 3estvel7s oscilaVes diminuem de amplitude aps o corpo sorer uma perturbao.

%stabilidade din&mica negativa 3instvel7s oscilaVes aumentam de amplitude aps o corpo sorer uma perturbao.

*;


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%9F'-'::% =%(:8->(os helicpteros o centro de presso ica bem acima do centro de gravidade e sendoassim, quando um deles deslocado de sua posio inicial, eBiste uma tend/ncia paraque o C[ se alinhe com o vetor da sustentao. %sta situao resulta em movimento

de rotao em torno do C[.

9e um helicptero em v#o pairado or deslocado em qualquer direo, o plano derotao das ps ser inclinado na direo deseDada e o vetor da sustentao,consequentemente, tambm se inclinar, produ0indo a ora F e todo o sistema sedeslocar no sentido da ora F.

*?


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(o entanto, em virtude de sua grande massa, a uselagem continuar a se mover nadireo inicial e todo o sistema oscilar at que todo o movimento da uselagemtenha cessado e neste instante o rotor estar inclinado no sentido oposto produ0indouma trao F, e todo o ciclo de oscilaVes recomear. intensidade das oscilaVes

poder aumentar rapidamente, a um ponto tal que o sistema entrar em colapso

1$. Rolamento din2mico

Os olamentos din2micos acontecem como conse!LJncia de um eo de3ilota%em. O conecimento de t4cnicas a3o3iadas 3ode 3e/eni a ocoJnciadeste ti3o de acidente !ue /em cescendo nos Mltimos anos.

O rolamento din&mico pode acontecer com qualquer piloto de helicptero,independente do ambiente operacional. lguns manuais de operaVes chegam aalertar que ja principal caracter"stica do rolamento din&mico o seu aparecimentodespercebido, pois a condio em, que acontece est bem dentro da aiBa quenormalmente o piloto permite em v#o\. %m outras palavras, o helicptero pode sercolocado em uma situao de rolamento din&mico bem antes que o piloto possareconhecer. O propsito deste artigo ornecer uma compreenso melhor das causasdo rolamento din&mico e como corrigilo.

ntes de o piloto tentar entender o que o rolamento din&mico, interessante saber oque no . 8m helicptero pode rolar em duas situaVes se or eBcedido o &ngulo derolamento esttico ou o &ngulo de rolamento din&mico. =ara todo obDeto, eBiste um&ngulo esttico de rolamento. N o &ngulo para o qual voc/ deve inclinar o obDeto de

*5


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modo a colocar o seu centro de gravidade diretamente sobre o ponto de rolamento. 9eo obDeto or inclinado alm deste &ngulo, ele vai cair. 9e or diminu"do, o obDetoretorna a posio normal.=ara a maioria dos helicpteros, o &ngulo de rolamento

esttico est entre ?+ e ?< graus.

O rolamento din&mico ocorre quando o &ngulo de rolamento din&mico eBcedido.%ste &ngulo a inclinao lateral alm da qual o piloto no tem mais autoridade decontrole para conter a velocidade angular lateral em torno de um ponto de apoio3rodas ou esquis7. %ste &ngulo de inclinao muito pequeno 3da ordem de 4 graus7 edepende da velocidade de rotao, do peso bruto e do empuBo do rotor.

TeDamos agora a resposta em rolamento aos comandos de c"clico quando no ar. %mv#o nivelado, por eBemplo, o vetor empuBo 3que perpendicular ao plano de rotaodo disco do rotor7 age em torno do C[ lateral para produ0ir rolamento 3igura7.

velocidade com que o helicptero se inclina em torno do ponto de rotao 3nestecaso o C[7 deinida pela ora de controle e depende de dois atores o Jomento deControle, que age em torno do C[, e o Jomento de 'nrcia do eiBo de rolamento. Omomento de controle depende de quanto o empuBo do rotor principal est deslocadodo C[. O momento de inrcia relaciona a massa de um componente com o ponto emtorno do qual ele age, neste caso o C[ lateral. propsito, toda a aeronave temmomento de inrcia espec"ico em torno de cada um dos tr/s graus de liberdade

rotacional 3aragem, rolamento e guinada7.

%m v#o, manobramos conortavelmente em torno do C[. O problema comea aacontecer quando o helicptero entra em contato com o solo durante umdeslocamento lateral, por eBemplo. 'sto estabelece um novo ponto de apoio 3roda ouesqui7. (esta circusnt&ncia, o deslocamento lateral do novo ponto de apoio emrelao G linha de empuBo do rotor multiplica por < o momento de inrcia torno do

*


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eiBo de rolamento e diminui a ora de controle quando se aplica o c"clico para o ladooposto na tentativa de conter o rolamento. =ara piorar as coisas, se o piloto aplicar oc"clico tardiamente, o momento de controle no vai agir pelo lado de ora do novo

ponto de rotao e no vai ornecer ora de controle necessria para interromper omovimento de rotao.

(este ponto, importante questionar como os helicpteros entram em uma situaode rolamento din&mico! em, imagine um v#o pairado em uma situao de muita

poeira e tentando pousar. (este processo, devido G perda de reer/ncias visuais, ohelicptero comece a se deslocar lateralmente e toque o solo com um dos trens de

pouso. gora, o C[ gira em torno do trem de pouso gerando um indeseDvelmovimento de rotao. =ara tornar as coisas piores, como o coletivo no est todo

baiBado, o empuBo do rotor est acelerando o movimento e levando a aeronave acapotar.

% se inadvertidamente entrarmos nesta situao, como a0er para interromper orolamento. =rimeiro, o piloto deve procurar livrarse totalmente do momento decontrole, pois no temos certe0a se o empuBo do rotor principal est acelerando oudesacelerando o movimento de rotao e isto eito baiBando o coletivo.asicamente, esta ao permite que o peso da aeronave atue contra o movimento derotao e ser eetivo se o helicptero ainda no tiver atingido o &ngulo de rolamentoesttico ou antes do disco do rotor atingir o solo.

Hig1 &ngulo de rolamento esttico

**


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mesma discusso de rolamento din&mico tem aplicao direta em outra rea do v#ode helicptero que estamos sempre tendo que reali0ar pouso em terrenos inclinados.

(este caso, ns realmente queremos nos apoiar em um dos trens de pouso.(ormalmente, o pouso em terreno inclinado eito diminuindose suavemente ocoletivo a partir do v#o pairado at tocar o solo com um dos trens de pouso 3igura7.

O c"clico movido em direo ao lado mais alto para proporcionar o maior momentode controle e evitar que a aeronave desli0e morro abaiBo. O piloto ento redu0 ocoletivo suavemente at estar com o trem de pouso apoiado por completo no solo.%Bistem dois aspectos importantes a considerar durante esta manobra a altura dorotor ao solo 3no caso de haver pessoas se movimentando no lado alto do terreno

prBimo ao rotor principal7 e o limite de batente lateral de c"clico, pois se or atingidoperdese autoridade de controle

[eralmente, o aspecto mais cuidadoso da operao em terreno inclinado adecolagem. tcnica utili0ada normalmente consiste em mover o c"clico lateralmente

em direo ao lado alto do terreno, ao mesmo tempo em que aumenta o passocoletivo. 'sto deve ser eito suavemente, colocando o helicptero em atitude niveladaantes de sair do solo. 9% a tcnica correta no or aplicada, isto pode gerar problema.9e o coletivo or puBado muito rapidamente antes de o helicptero sair do solo, podeocorrer um momento eBcessivo. %m outra palavras, se a aeronave no estiverestabili0ada antes de sair do solo, um eeito de jchicote\ pode acontecer assim que o

ponto de apoio movese do trem de pouso de volta para o C[. %sta mudana no pontode apoio, isto inrcia, pode levar a um aumento de cinco ve0es a potencia decontrole, deiBando a aeronave incontrolvel. O resultado ser catastrico

%m resumo, a brevidade da discusso sobre rolamento din&mico no deve diminuir aimport&ncia do assunto. o longo dos anos, vrios pilotos de helicpteros tem sidoapanhados e acidentaramse por rolamento din&mico e vrios outros chegaram muito

perto. 8ma coisa que provavelmente todos concordaro que uma slidacompreenso do assunto teria sido benica e talve0 tivesse evitado a ocorr/ncia. (oseDa pego desprevenido. Conhea o assunto e voe com segurana.

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Outra abordagem sobre o &ngulo cr"tico o &ngulo mBimo de batimento. =ara amaioria dos helicpteros, situase entre 1? e 14 graus. Jas o conceito importante que voc/ pode estar comprometido com o rolamento din&mico antes de atingir os&ngulos estticos ou de batimento.

ocorr/ncia do rolamento din&mico depende de quatro condiVes

O helicptero deve estar com um dos esquis apoiados ou presos ao solo. 8ma das

rodas ou esquis pode estar em contato com o solo ou um obDeto no solo, como umacarga eBterna. =ode ser uma corrente de amarrao, restringindo o helicptero,mesmo que os esquis ou rodas esteDam ora do solo. (um acidente recente, sugeriusea ocorr/ncia do rolamento din&mico, mesmo embora a testemunha tenha declaradoque as rodas estavam no solo ou bem prBimas. 9e as rodas no esto no solo, nodeve ter sido rolamento din*amico.

o helicptero deve girar em torno do ponto de contato no solo, e no em torno docentro de gravidade. %Bistem muitas condiVes de v#o onde o helicptero gira emtorno de um ponto de contato no solo. :urante decolagens verticais a partir terrenosinclinados o helicptero gira em torno do esqui alto at que o esqui baiBo atinDa amesma altura. Trios rolamentos din&micos t/m sido causados por eBcesso decomando c"clico lateral. ocorr/ncia mais comum do contato com o solo duranteum v#o em translao lateral.

o helicptero deve ter alguma velocidade angular em torno do ponto depivoteamento.

o helicptero geralmente est com potencia de decolagem ou leve nos esquis.

:urante a decolagem e pousos em terrenos inclinados e com apenas um esqui nosolo, o &ngulo de inclinao pode levar o helicptero a girar em torno do esqui ecapotar.Muando esta situao acontece, o controle lateral de c"clico tornase maislerdo e menos eetivo do que no v#o pairado. ssim, se a inclinao lateral atingir umdeterminado valor, o helicptero entrar num rolamento que no poder ser corrigido,

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mesmo com comando total de c"clico. lm disto, a medida que a ra0o de rotaoaumenta, diminui o &ngulo a partir do qual poss"vel uma recuperao.

Muando eetuando manobras com apenas um esqui no solo, devemos ter o cuidado demanter o helicptero equilibrado, principalmente no sentido lateral.

o eetuar pouso e decolagem de terreno inclinado, tenha o cuidado de no deiBaraumentar a ra0o de rolamento lateral. -evante suavemente o esqui mais baiBo demodo a tra0er o helicptero para uma situao nivelada e s ento decoleverticalmente. (o pouso, eetue o procedimento inverso.

9e o helicptero comear a girar em direo G parte mais alta do terreno, redu0a ocoletivo para corrigir o &ngulo de inclinao, retornar a uma atitude nivelada e ento

comece o procedimento de decolagem novamente.

O coletivo muito mais eiciente no controle de rolamento do que o c"clico, porqueredu0 o empuBo total do rotor principal. 8ma reduo suave e moderada, na ra0oaproBimada de todo em cima a todo em baiBo em dois segundos, adequada parainterromper o rolamento. %ntretanto, devese ter cuidado de no baiBar o coletivomuito rapidamente para evitar o impacto da p do rotor principal com o cone decauda. lm disso, se quando o helicptero est inclinando em direo G parte maisalta do terreno, o piloto baiBar o coletivo muito rpido, vai criar ma ra0o derolamento no sentido oposto, ou seDa, quando o esqui baiBo atingir o solo, a din&micado movimento pode levar o esqui da parte alta a sair do solo e a inrcia a0er com queo helicptero gire sobre o esqui baiBo, rolando morro abaiBo.

(o puBe o coletivo rapidamente para decolar, pois um grande momento derolamento para o lado oposto ir acontecer e isto ser incontrolvel.

s tcnicas para pouso em terreno inclinado so similares para a maioria doshelicpteros. :e maneira geral, procure manter o disco do rotor na hori0ontal assimque voc/ comea a puBar o coletivo. 'sto signiica levar o c"clico na direo da parte

alta do terreno at que o esqui baiBo comece a sair do solo. Muando isto acontecer, vvoltando o c"clico para a posio central a medida em que a uselagem or adquirindouma situao hori0ontal.

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s seguintes consideraVes so importantes

Yaver menos disponibilidade de controle lateral durante operao com vento detravs, quando este vem da parte alta do terreno$

%vite operar com vento de cauda em terreno inclinado$

Muando houver carregamento ou descarregamento nestas condiVes, as solicitaVesde c"clico sero mudadas$

9e o limite de c"clico or atingido, havendo uma reduo de coletivo podem ocorrerimpactos da cabea com o mastro 3mast bumping7$ se durante a decolagem, o esqui mais alto comear a sair primeiro, redu0a o coletivo

suavemente e veDa se o esqui baiBo no icou preso.

=ara evitar o rolamento din&mico importante pleno dom"nio do helicptero. (oaceite uma decolagem que no seDa eBatamente na vertical.

-embrese ainda, que o perigo dos rolamentos no est suDeito apenas a terrenosinclinados. 2 aconteceram rolamentos em super"cies niveladas.

O resultado inal depende do piloto e da rapide0 e preciso com que ele analisa oproblema e inicia uma ao corretiva. 8ma aplicao incorreta dos controles podeintensiicar o rolamento e levar o helicptero a uma atitude irrecupervel

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18 NO:AR

-onceito7

NOTAR, que um acr#nimo deNo Tail Rotor,tem como obDetivo primrio embutir aspartes mveis do sistema antitorque para evitar acidentes e redu0ir ru"do.asicamente, o rotor de cauda sai da posio tradicional e passa a icar na rai0 dotailboom, internamente.

s ps so redu0idas no comprimento e em maior nmero, ligadas a um cubo que acoplado G caiBa de transmisso. %ste cubo consegue controlar o passo de todas as

ps de orma coordenada e s"ncrona. O ar segue pelo tubo e escapa na eBtremidade,onde h um deletor de Q+ graus.

O sistema (OF> composto por quatro componentes principais

a7Cone de cauda de seo circular pressuri0ado a baiBa presso 3+,< psi7$

b7 [erador de HluBo 3an7 com passo varivel, com solide0 I +,*1?, para manter apresso constante dentro do cone de cauda$

c7 Cone de cauda com duas endas longitudinais posicionadas a 4+X e 15+X do ladodireito do helicptero$ e

d7 8m direcionador de luBo posicionado na eBtremidade do cone de cauda, acionadopelo pedal.

-aactesticas mec2nicas e aeodin2micas7

Foda a mec&nica similar ao rotor de cauda comum da caiBa de transmisso at aligao do eiBo de transmisso do rotor de cauda. :este ponto em diante, o NOTARcompletamente dierente dos rotores convencionais.

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Fonte: McDonnell Doula!

comear da parte anterior ao escape do motor, o J:


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O ar acelerado pelas ps segue o caminho atravs do tubo de cauda. Os helicpteros

NOTARpossuem sempre um tubolargo, sendo acilmentedierenciado dos demais. O tubo

possui uma caracter"stica muitopeculiar ele indu0 o giro do luBode ar e possui endas longitudinaisem apenas uma das laterais. O girodo luBo de ar a0 com que partedo ar que circula internamenteescape por pequenas restas notubo, criando um peril desustentao em cilindro atravs doeeito #oan"$.

O eeito #oan"$ a0 uso do luBo de argerado pelo rotor principal, que passa pelotubo de cauda em velocidade considervel,suiciente para gerar uma componentehori0ontal capa0 de redu0ir drasticamente o

eeito de torque independente do ar que sai naponta do tubo. travs deste mecanismo, opiloto ica com menos carga de trabalho,redu0indo a ateno dada ao comando de

pedal principalmente no v#o pairado,decolagem e arredondamento para o pouso.

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O J:


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podendo ser operado com mais tranqEilidade em operaVes policiais e resgate 3onde necessrio pousar prBimo a aglomeraVes de pessoas e locais despreparados7,operaVes urbanas de transporte, ambul&ncia, patrulha e ilmagem 3baiBo ru"do7.

Tantagens principais

>u"do redu0ido parece um detalhe mas o ru"do hoDe um assunto srio quepode at mesmo tirar de operao determinada aeronave. dierena de ru"do doshelicpteros equipados com o sistema (OF> grande, considerando que at *+do ru"do de um helicptero convencional vem do rotor de cauda.

Fonte: McDonnell Doula!

Jaior segurana Como ora descrito anteriormente, a aus/ncia de rotor decauda eBterno elimina vrios riscos relacionados G operao. Jenor vibrao eBposio das pontas das ps de um rotor de cauda comumao "o%n%a!&do rotor principal causa vibrao. Com o (OF>, no h este conlito.

>eduo da carga de trabalho do piloto o sistema a0endo uso do eeito#oan"$redu0 a carga de trabalho no comando de pedal.

:esvantagens

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%ici/ncia o sistema consome mais energia do motor para uncionar,redu0indo a autonomia. Controle voando em velocidade, o eeito #oan"$ perde eici/ncia e aestabilidade ica praticamente por conta da empenagem. pesar dos estabili0adores

verticais serem mveis, o rotor de cauda convencional consegue ser mais gil nestacondio. erodin&mica as tend/ncias de translado e rolagem que um rotor de caudaconvencional gera continuam eBistindo no sistema (OF>. penas outras soluVescomo rotores coaBiais so mais eica0es neste aspecto.

-oncluso7

O J: se torne mais popular nouturo, D que tem uma tima relao de bene"cio em troca de um pequeno aumentona compleBidade mec&nica e no custo. O aumento da preocupao com o meioambiente poder dar um destaque para a tecnologia (OF>, no que di0 respeito Greduo de ru"do.

1 teoria de voo helicóptero.doc

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