Fatores que influenciam na V1 - VR - V2.

Hoje, mais uma vez entraremos em “Performance”. Vamos desvendar como aeródinos saem do solo e as peculiaridades de uma decolagem. Umas das fases do voo que requer mais atenção no planejamento. Não basta apenas puxar o manche.

O que você precisa para decolar uma máquina mais pesada que o ar? Eu diria velocidade, mas é a partir daí que começam a enfileirar as necessidades e suas condições para um desempenho perfeito na decolagem. Nesse artigo vamos manter uma base de estudo aplicada aos grandes jatos. Quando lidamos com velocidade, estamos nos referindo a percorrer espaços num determinado tempo, como já sabemos a aceleração é muito grande e em questão de segundos já estamos sustentados. Os cálculos começam a partir do momento em que uma incógnita faz relação diretamente ou inversamente proporcional a outra afetando na segurança da operação. Como já citado acima a velocidade é primária, mas e se você “comandante”  não estiver provido de distância suficiente?

A decolagem conforme regra, começa quando um avião inicia a aceleração ao longo da pista e termina quando essa sobe e atinge determinada altura. Como parâmetro de referência, existe uma imaginária “folha de papel” de 35 ft (50ft para aviões categoria B em diante) a qual deve ser medida abaixo da aeronave pelo trem de pouso ou cauda.  A decolagem consiste em duas seções, a rolagem no solo e o momento que se dá a sustentação pelo ar. A rolagem no solo é chamada de corrida de decolagem requerida (TORR –Take-off run required). A distância total desde freios soltos até a “folha” é distância de decolagem requerida (TODR – Take-off distance required).

Conforme visto no diagrama acima. As velocidades V (V1, VR, V2...) são velocidades indicadas (IAS) ou velocidades calibradas (CAS) dependendo do sistema de correção de erros da aeronave. Isso é significativo, poisa as mudanças na densidade do ar resultam na mesma IAS ou CAS em diferentes velocidades verdadeiras (TAS) e velocidades do solo (GS). Em dias quentes em aeródromos elevados, o TORR e TODR são mais longos para os mesmos aviões que decolariam em dias frios.

Vr, ou velocidade de rotação, é uma “V” velocidade a qual o piloto aplica pressão para iniciar a rotação. Na Vr, o piloto ergue o nariz e o trem de pouso dianteiro, mas o as rodas do trem de pouso principal não deixam o solo antes da lift-off speed (Vlof), velocidade essa que a aeronave está sustentada pelo ar ou deixa de ter contato com o solo.  O avião aora sobe e acelera com um ângulo de atitude cada vez maior para alcançar a altura desejada. 

Forças que atuam num avião durante a corrida de decolagem.

Aceleração durante a decolagem

De acordo com a segunda lei de Newton:

Força = massa x aceleração.

Durante a decolagem, a aceleração horizontal depende da resultante das forças dividida pelamassa da aeronave.

Mudando as variáveis de posição na fórmula da segunda lei encontramos nossa equação de acelereção:

Aceleração = Tração (empuxo) – arrasto/ massa

Tendo descoberto que a tração decresce enquanto o arrasto aumento durante a decolagem, ficaclaro que a aceleração durante a decolagem não é constante e na realidade decresce. Isso pode ser visto no diagrama abaixo das forças horizontais contra a velocidade. Note que a áreavermelha entre a tração e o arrasto do avião é o excesso de tração. Conforme a velocidade aumenta, o excesso de empuxo e a aceleração reduzem. 

Quanto maior a aceleração, mais rapido a VR é alcançada, diminuindo a distância de decolagem. No entanto, se a velocidade de decolagem aumenta em 10 %, aumenta a distância de decolagem em cerca de 20 %. Isto é porque a aceleração constante, a distância é proporcional a V².

Por exemplo: Se você decola normalmente a 100 kt e num dia atípico a velocidade de rotação aumenta 10%, ou seja, 110 kt sua distância de decolagem que antes era 1000 m passa a ser 1200 m.

Fatores que afetam a distância de decolagem requerida.

Como já dito a distância de decolagem varia com as condições do aeródromo, massa, e configuração do avião.

Massa do avião

Uma aeronave mais pesada se torna mais lenta e precisa alcançar uma grande velocidade de decolagem. Isso resulta numa longa distância requerida. Quando a TODR (distância de corrida para decolagem) for igual a TODA (distância disponível na decolagem), a aeronave está no seu limite de decolagem com aquela massa (FLTOM – field limited take-off mass) necessitando de configurações de flap.

Altitude de pressão 

Quanto mais alta a altitude de pressão de um aeródromo, mais a distância requerida TODR. Isso ocorre porque o ar é menos denso, a qual afeta a tração dos motores e atual velocidade de rotação. A redução da densidade do ar, reduz a o fluxo de massa entrante no motor, no entanto, resulta numa lenta aceleração. Segundo, a redução da densidade do  ar resulta numa rápida TAS para mesma velocidade calibrada Vr.

Temperatura

Altas temperaturas resultam numa baixa densidade. Isso reduz a tração, no entanto, a aeronave necessita de uma maior TAS (True Air Speed - Velocidade Verdadeira) para a mesma VR (CAS – Velocidade calibrada).

 Vento

A componente do vento de cauda ou de proa ao longo da pista afeta a velocidade de solo do avião para a mesma velocidade de rotação, Vr, a qual é a CAS. Dependendo dessa componente podemos ter uma decolagem mais longa ou mais curta.

Aclive ou declive da pista

Um avião decolando de uma pista com gradiente positivo, ou seja, subindo, terá proporcionalmente uma componente de força puxando-o para traz.

Superfície da pista

Quanto maior o atrito de rolamento ou a presença de arrasto extra devido à água, lama ou neve molhada na pista, menor a aceleração e maior a distância de descolagem. Aviões de categoria B decolando de grama, em comparação com pistas difíceis, tem uma distância muito maior de decolagem. Água, lama e neve molhada que são jogados para cima do avião causam impacto considerável e arrasto.

 Referência

JEPPESEN, Performance ATPL Training, Cap 5.