Durante qual parte do voo o efeito da resistência do ar é mais importante?

A resposta que eles estão procurando é provavelmente cruzeiro . Esta é geralmente a parte mais longa do vôo, então as perdas de arrasto irão somar. A maioria das aeronaves é otimizada o máximo possível para ter um bom desempenho em cruzeiro para economizar combustível e atender aos requisitos de alcance, de modo que ter baixa resistência é mais importante nessa parte do voo do que outras. Esta também é geralmente a seção onde a aeronave está viajando mais rápido. Como Peter Kämpf mostrou , o arrasto é mais alto em velocidades mais altas, com exceção dos períodos em que o trem de pouso, as abas etc. são estendidos e adicionam mais arraste.

Como Jay Carr explicou , o arrasto é importante em todos os pontos enquanto a aeronave está no ar, afetando diferentes áreas de desempenho. Durante a decolagem, o arrasto afetará a distância da pista necessária e o desempenho inicial da subida. Baixo arrasto durante a descida é útil, a menos que você precise descer mais rápido, como em uma descida de emergência. O arrasto é provavelmente maior durante o pouso, porque a ênfase é colocada em ter o máximo de sustentação possível em velocidades de pouso mais lentas, e esse levantamento é criado à custa de maior resistência.

A questão deixa muito espaço para interpretação, então aqui está a minha versão:

Se assumirmos uma massa constante da aeronave, a resistência varia com a velocidade, e existe um mínimo relativo à força de sustentação quando os componentes de arrasto induzido por elevação e levantamento zero são igualmente grandes. Agora você pode argumentar que a resistência do ar (embora definida) é menos importante nessa velocidade e se torna mais importante em baixa e alta velocidade.

A trama mostra os componentes de arrasto de um planador típico em vôo reto, mas se você adaptar as velocidades e forças, o mesmo traçado funciona para qualquer outro avião. Isso mostra que o arrasto (= resistência do ar) é maior na maior velocidade de vôo.

Sempre que o ar estiver se movendo sobre as superfícies da aeronave, o arrasto é importante. Não há um momento em que seja "mais" importante. Quando uma aeronave quer se mover, durante qualquer fase do vôo, o empuxo da embarcação deve exceder o arrasto que o ar (ou rodas, no solo) está criando na embarcação. Em qualquer ponto em que a aeronave estiver voando, o arrasto deve ser superado até o ponto em que as asas possam criar o levantamento necessário para colocar a aeronave no céu.

Talvez, na verdade, a questão tenha a ver com freios a ar ? Quando estes são implementados, a quantidade de arrasto criada aumenta bastante, diminuindo bastante a aeronave. E, como resultado, os freios a ar costumam ser usados durante a fase de descida do vôo, a fim de evitar que o avião acelere, à medida que se aproxima da pista. Talvez seja isso que o professor está procurando ...

O arrasto (resistência do ar) desempenha um papel em todas as fases do voo, é mais crítico durante a decolagem ou aterrissagem, pois é quando terá o efeito mais drástico / imediato.

Eu escolheria o pouso como meu favorito para a resposta e como é mais aparente, com todos os pedaços de metal pendurados na aeronave.

À medida que a aeronave desacelera, ela reduz as lâminas da borda de ataque (se instaladas) e as abas de borda traseira para aumentar a quantidade de sustentação que a asa é capaz de produzir, conforme você aumenta a sustentação, também aumenta o arrasto. Em aeronaves a jato, os spoilers costumam ser usados para ajudar a reduzir a velocidade ou para manter / aumentar a velocidade de descida enquanto desacelera (não é fácil em um jato pesado com muita inércia). Em algum momento durante a aproximação (normalmente em torno de 2000 pés) você tem que abaixar a marcha, o que aumenta o arrasto.

Toda essa abordagem de arrastar permite que os motores girem, o que é útil em aeronaves de turbinas grandes, pois significa que o motor está em bom estado para fornecer energia rapidamente no caso de uma aproximação perdida.

Ao tocar nas configurações novamente - os spoilers são acionados, o reverso é selecionado e, como o nariz abaixa, os freios entram em ação - muito arrasto (ok, os freios das rodas não oferecem resistência ao ar, mas são bastante grande parte do processo de desaceleração). Os spoilers reduzem drasticamente o levantamento da asa empurrando a aeronave para baixo na pista, o que significa que os freios têm o maior efeito. Algumas aeronaves neste momento alteram a configuração do flape, em aeronaves leves é uma opção para retrair o flape que reduz o levantamento na asa, tornando os freios mais eficazes. Outros tipos abaixam mais flap, tendo um efeito do tipo "porta de celeiro". O Boeing 747 retrai a seção interna da ripa, que novamente ajuda a reduzir a sustentação na maior parte da asa.

Como tudo isso está acontecendo, o empuxo é redirecionado para frente e a potência é aumentada nos motores, ajudando a desaceleração em cerca de 80-60kts.

Em algumas aeronaves (normalmente lutadores) você segura o nariz da pista na aterrissagem para aumentar o arrasto, freiando aerodinamicamente até uma velocidade baixa. Em aeronaves comerciais, você normalmente abaixa o nariz, pois os freios das rodas têm um efeito maior (você normalmente tem muito mais rodas principais / unidades de freio do que os tipos de caças).