Calculadora de Engenharia Aeroespacial

Calculadora de Engenharia Aeroespacial

Esta calculadora calcula as forças aerodinâmicas de sustentação e arrasto usando equações fundamentais da aeroespacial. Insira sua velocidade, área da asa, coeficiente de sustentação e coeficiente de arrasto para ver instantaneamente as forças resultantes, a relação sustentação/arrasto e a pressão dinâmica -- valores essenciais para o projeto de aeronaves e análise de desempenho de voo.

Como a sustentação e o arrasto são calculados

Tanto a sustentação quanto o arrasto são derivados da equação de pressão dinâmica e seus respectivos coeficientes:

L = 1/2 x rho x V² x S x CL (Força de sustentação)

D = 1/2 x rho x V² x S x CD (Força de arrasto)

Onde rho é a densidade do ar (1,225 kg/m³ ao nível do mar), V é a velocidade em m/s, S é a área de referência da asa em m², CL é o coeficiente de sustentação e CD é o coeficiente de arrasto. A relação sustentação/arrasto (L/D = CL/CD) mede a eficiência aerodinâmica.

Exemplo

Velocidade (m/s)	Área da asa (m²)	CL	CD	Sustentação (N)	Arrasto (N)	Relação L/D
70	16	1,2	0,05	57.624	2.401	24:1
50	20	1,5	0,07	45.938	2.144	21,4:1
250	120	0,5	0,03	2.296.875	137.813	16,7:1
30	10	1,0	0,04	5.513	220	25:1

Fatores-chave que afetam as forças aerodinâmicas

• Velocidade -- sustentação e arrasto variam com o quadrado da velocidade, então dobrar a velocidade quadruplica ambas as forças
• Área da asa -- asas maiores geram proporcionalmente mais sustentação, mas também mais arrasto
• Coeficiente de sustentação (CL) -- depende do ângulo de ataque, formato do perfil aerodinâmico e configuração de flaps; faixa típica de 0,2 a 2,5
• Coeficiente de arrasto (CD) -- inclui tanto o arrasto parasita quanto o induzido; aeronaves limpas variam de 0,02 a 0,08
• Densidade do ar -- diminui com a altitude, reduzindo tanto a sustentação quanto o arrasto em elevações maiores

Dicas

1. Uma relação sustentação/arrasto acima de 20:1 indica um projeto aerodinâmico eficiente; planadores podem exceder 40:1
2. Em altitudes maiores, reduza a densidade efetiva do ar para obter resultados mais precisos (ex.: 1,007 kg/m³ a 2.000 m)
3. A calculadora usa a densidade ao nível do mar por padrão -- multiplique os resultados pela razão de densidade para diferentes altitudes
4. Use isso para estimar o peso máximo de decolagem: divida a sustentação calculada por 9,81 para obter a massa suportável em quilogramas