Aerogami: Avião F-15


Capa: . Acervo pessoal Aline dos Santos Silva.

Bem vindos ao episódio do F-15.

Temporada Investigando Aviões de Papel.

Comandante Aline dos Santos Silva. Física. Mediadora Comandante. Orientador Paulo Henrique Colonese. Bolsa Auxílio Espaço Ciência Viva.

Aerogamis: de aero + gami (origami): Origamis Voadores

O mais incrível sobre um avião de papel é que só precisamos de uma folha de papel e criatividade, nada mais. E, na maioria das vezes, nem precisamos de tesouras, cola, fita ou clipes de papel, exceto para adornos e acréscimos de detalhes especiais. 

Algumas dobras, alguns ajustes e pronto, você tem um incrível avião de papel.

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Avião de Papel com sombra de foguete sobre parede. Licença Freepik Premium. https://br.freepik.com/black-salmon

 As propriedades do papel, sua forma, seu tamanho, sua massa e especialmente suas proporções, fornecem ao avião todos os atributos de que ele precisa para voar e as dobras vão lhe dar características especiais para os tipos de vôo que realizam.

O sonho de voar!

O desejo do homem de voar data dos primórdios da humanidade. Um dos primeiros registros desse desejo encontra-se na história mitológica de Ícaro que, com as asas construídas por seu pai com madeira, cera e penas, escapou de um labirinto voando por cima de seus portões.

Apesar do aviso de seu pai para não se aproximar muito do sol, Ícaro sentiu-se maravilhado com a liberdade que as asas lhe deram e, querendo alcançar uma altura maior, acabou aproximando-se do sol, que derreteu a cera e fez com que ele perdesse suas asas.

Ícaro e seu pai, Dédalo. Imagem de Charles Paul Landon, Public domain, via Wikimedia Commons. Licença CC0.

A vontade de voar passou, aos poucos, a se tornar realidade. O homem começou a criar artefatos que simulavam as asas dos pássaros, dando origem às conhecidas asas delta. Indo mais à fundo, começaram a criar balões, dirigíveis até evoluírem para a criação de aviões movidos por motores.

Como exemplo de avião movido a motor, temos o revolucionário 14-bis. Desenvolvido por Alberto Santos Dumont, o 14-bis foi o primeiro avião mais pesado que o ar a conseguir voar por seus próprios meios.

Santos Dumont e o 14-bis. Imagem de Jules Beau, via Wikimedia Commons. Licença Domínio Público, CC0

A Itália, vendo o potencial dos aviões a partir do voo do 14-bis, estreou o uso desse artefato em sua guerra contra o Império Otomano, em 1911. Blériot XI foi o primeiro avião militar.

Bain News Service, publisher, Public domain, via Wikimedia Commons. Licença CC0

Construído de madeira e tecido, ele atingia a velocidade de 75 km/h e alcançava até 1.000 metros de altitude. Não parece muito hoje em dia, não acha? Mas na época, esses números eram considerados vitoriosos!

Em sua biografia, vemos que Santos Dumont ofereceu sua frota de dirigíveis para a guerra que começava a ocorrer na França, local onde morava na época, a serem usados em observações das tropas inimigas. Ao ver que sua invenção estava sendo usada para fins mais agressivos, Dumont começou a se posicionar conta o uso de aviões em guerras.

Os aviões continuaram e continuam sendo usados para fins militares e, atualmente, eles evoluíram bastante (e continuam a evoluir). Um exemplo de avião militar usado para combate aéreo é o F-15 eagle, produzido desde 1976 até os dias atuais. Falaremos mais sobre ele no final deste artigo.

Vem com a gente dobrar uma versão de papel desse caça versátil e ágil!!

MATERIAL NECESSÁRIO

  • 1 folha de papel tamanho A4.
  • 1 tesoura sem ponta.
  • 1 régua.
  • Lápis.

A folha A4 é de uma família de folhas (A) que possui uma proporção especial entre seu comprimento e sua largura. A folha A “4” possui as medidas: largura de 21 cm e comprimento de 29,7 cm. Estas medidas estão na proporção C/L = 1,4142. Este valor é aproximadamente a raiz quadrada de 2 = 1,4142…

Esta proporção é considerada especial pois relaciona a folha retangular ao retângulo quadrado. Esta proporção é a mesma encontrada entre as medidas do lado e da diagonal de todos os quadrados. Isto significa que se tivermos um quadrado com lado de 21 cm, a sua diagonal tem cerca de 29,7 cm.

Então a família de folhas A tem a mesma proporção que a diagonal D e o lado L de um Quadrado (D/L).

Esta proporção é muito usada em aviões de papel.

Vamos dobrar?

Chegou a hora de fazermos nossa versão em aerogami do F-15. Pegue seu papel e siga os passos abaixo.

Uma dica: pinte um dos lados do papel para ficar mais fácil identificar a frente e o verso.

Aerogami pronto. Acervo pessoal de Aline dos Santos Silva.

Hora de lançar!

Agora chegou a hora de saber como o F-15 voa!!!

Primeiro, veja se o seu aerogami está simétrico, ou seja, se os dois lados estão do mesmo tamanho. A simetria é muito importante pois, caso o seu avião esteja com um lado maior que o outro, ele não voará muito bem!

Para lançar, incline levemente as asas do seu avião para cima e deixe os estabilizadores verticais para cima. Segure próximo ao nariz do avião e lance-o com uma pequena angulação para cima, como mostrado na imagem abaixo.

Como lançar seu F-15. Acervo pessoal de Aline dos Santos Silva.

Criar e Investigar

Sabe como tornar nossa brincadeira mais interessante?

Testando vários tipos de lançamentos e arriscando algumas mudanças para que consigamos obter o melhor desempenho dos nossos aviões.

Vamos aumentar a diversão e explorar alguns desafios??

DESAFIO 1. Experimente diferentes tipos de lançamento

Faça algumas modificações no modo de lançar seu aerogami. Aqui vão algumas sugestões:

  • Lance-o com mais força e, também, com menos força.
  • Segure-o em diferentes pontos: mais próximo do nariz dele, mais próximo da parte de trás dele…
  • Teste lançá-lo inclinando-o para baixo e, também, para a frente (reto).
  • Faça diferente e lance-o com a parte da frente virada para você ou de cabeça para baixo!

Notou alguma diferença no voo de seu avião ao fazer essas mudanças no lançamento? De qual forma ele voou melhor?

DESAFIO 2. Brinque com os estabilizadores verticais (as asinhas cortadas na parte traseira)

Vamos entender como as posições dos estabilizadores influenciam no voo do avião?

Aqui vão algumas sugestões:

  • Deixe eles mais inclinados (vá alterando a angulação dos estabilizadores);
  • Vire os estabilizadores para baixo;
  • Deixe um virado para baixo e outro para cima;
  • Deixe os dois retos, na horizontal.
Modificando os estabilizadores. Acervo pessoal de Aline dos Santos Silva.

DESAFIO 3. Faça pequenas inclinações nas asas em delta

Com a ajuda de seu dedo, vá criando uma pequena inclinação (envergadura) nas pontas das asas em delta, como mosta a imagem abaixo.

Asas mais inclinadas. Acervo pessoal de Aline dos Santos Silva.

DESAFIO 4. Mudanças estéticas

E se quisermos deixar nosso F-15 mais parecido com o original?

Podemos fazer isso modificando os cortes que fazemos nas asas. Para isso, vamos levar o triângulo feito mais para cima. Veja a imagem ilustrativa abaixo:

Variação nos estabilizadores do F-15. Acervo pessoal de Aline dos Santos Silva.

Depois de marcado, corte o triângulo formado na parte de cima, como feito anteriormente no passo-a-passo e corte, também, a diagonal (de 3,5 cm) feita na parte de baixo. Seu F-15 ficará dessa maneira:

Mudanças o corte dos estabilizadores. Acervo pessoal de Aline dos Santos Silva.

Dinâmica de voo

Os aviões do tipo caça, que é o caso do nosso aerogami F-15, são feitos para atingir altas velocidades, chegando a quebrar a barreira do som.

O som se propaga no ar com uma velocidade de 343 metros por segundo (1234,8 km/h). Quando um avião ultrapassa a velocidade das ondas sonoras, dizemos que ele quebrou a barreira do som. Essa quebra gera uma onda de choque que se torna audível e visível. O número mach é usado para representar a velocidade do veículo em relação à velocidade do som. Por exemplo: mach 0,9 representa velocidade menor que a do som e mach 1,5 representa velocidade maior que a do som.

Para que consigam chegar nas velocidades desejadas, as asas desses aviões precisam ser projetadas visando atingir seu objetivo sem desestabilizar o avião. Podemos notar que nossa versão em papel do F-15 possui uma asa que chamamos de formato delta, por conta de sua semelhança com a letra grega Delta (Δ).

Esse é um tipo de asa usado em grande escala por aviões militares de combates aéreos.

Caso queira conhecer mais sobre os tipos de asas dos aviões, clique aqui.

Outro ponto curioso sobre esse avião de papel é em relação à sua parte traseira. Enquanto montávamos o avião, tivemos que cortar as asas na parte de trás. Ao levantarmos as partes cortadas, nós simulamos os estabilizadores verticais do F-15. Mas o que vem a ser esses estabilizadores?

Já notou que nos aviões comerciais (aqueles que usamos para viajar) existe uma estrutura que se eleva acima das asas traseiras do avião? Pois esta estrutura é o que chamamos de estabilizador vertical. Ele auxilia na estabilidade longitudinal e direcional do avião.

Avião comercial. Imagem de Arpingstone, Public domain, via Wikimedia Commons. Licença CC0.

E por que fizemos dois estabilizadores verticais e não um só? Porque o avião que inspirou o aerogami foi projetado com dois, para melhorar o seu desempenho. Além de melhorar a estabilidade longitudinal e direcional do avião, os dois estabilizadores auxiliam na proteção das saídas de exaustão dos motores.

Além disso, a combinação da asa em delta e dois estabilizadores do F-15 permite que ele consiga realizar manobras com elevada precisão e rapidez, sem que a asa em delta “impeça” o ar de chegar aos estabilizadores.

Continue a leitura para conhecer um pouco mais sobre o F-15.

O F-15 eagle

O McDonnell Douglas F-15 eagle, fabricado por McDonnell Douglas Boeing Defense, Space & Security, é um caça tático utilizado pelos EUA para combates aéreos. Ele possui um sistema eletrônico que detecta, foca, persegue e ataca aviões inimigos, tanto em espaço aéreo quanto em espaço inimigo.

F-15. Imagem de U.S. Air Force photo/Staff Sgt. Samuel Rogers, Public domain, via Wikimedia Commons. Licença CC0

Teve seu primeiro voo em 1972, mas só teve sua estreia em combate em 1977, sendo usado por Israel contra a Síria, abatendo 4 caças sírios. Posteriormente, os F-15 israelenses chegaram a abater cerca de 82 caças sírios, perdendo apenas um de sua frota por problemas de aterrisagem, de acordo com Israel.

O F-15 eagle é usado pela Força Aérea Americana há mais de 40 anos e, até hoje, ainda mantém o esplendor de antigamente, sendo considerado um dos melhores caças mundiais. Servindo à Força Aérea Israelense, ele chegou a alcançar mais de cem vitórias aéreas sem ter sido derrubado uma única vez!

Visando estar à frente da União Soviética, os EUA começaram a trabalhar em um novo modelo de caça que superasse os modelos soviéticos. Daí partiu a iniciativa da criação do F-15.

Vamos conhecer um pouco de sua estrutura e ver o que o torna tão eficaz?

ESTRUTURA DO F-15 EAGLE

A empresa McDonnell Douglas, situada em Saint Louis, no Missouri, foi a escolhida para a produção do caça. Empresa essa que atingiu sua excelência através de seu caça F-4 Phantom II, que teve uma notável performance na guerra do Vietnã.

Recebendo o pedido, a empresa começou a trabalhar na estrutura do caça, tomando como prioridade seu refinamento aerodinâmico. Buscando atingir mais velocidade, propuseram a utilização de dois motores, diferente do F-4, o que o tornava mais pesado.

Para acomodar os dois motores, uma fuselagem – a camada de proteção exterior de um avião – larga foi escolhida, sendo projetada para fornecer boa sustentação ao caça. O estilo de freio aerodinâmico – que auxilia na diminuição da velocidade do avião no ar – escolhido foi um posicionado logo atrás da cabine do piloto, ficando situado acima da fuselagem do caça.

A manobrabilidade do avião foi pensada para permitir que o caça fizesse curvas fechadas sem perder a velocidade no ar. Para isso, foi levada em conta a relação entre o peso da aeronave e a área de sua asa, assim como a relação entre o empuxo-peso de seu motor.

Isso quer dizer que sua asa possui uma área grande para o seu peso, o que faz com que ele seja mais bem distribuído, dando mais sustentação e o tornando mais ágil. A relação empuxo-peso mostra que seus motores duplos conseguem gerar uma força de empuxo maior que o peso do avião, proporcionando uma rápida aceleração.

EMPUXO é a força vertical que atua em um corpo imerso, total ou parcialmente, em um fluido. No caso do avião, esse fluido é o ar.

No total, o peso de um F-15 eagle pode chegar em torno de 20.410 kg e, por conta de seus potentes motores, consegue atingir uma velocidade de 3.017 km/h (correspondente a mach 2.5!)

Ele possui um sistema de navegação que fornece informações como posição da aeronave, inclinação, rotação, direção, aceleração e velocidade. Utiliza, também, um display do tipo head-up, onde as informações são projetadas na linha dos olhos do piloto, permitindo que o piloto não necessite olhar para baixo para obter essas informações.

Assista o vídeo abaixo para saber como funciona o display head-up.

Vídeo sobre como funciona o Head-Up Display. Canal Aero por trás da aviação.

Foi equipado com um radar de varredura eletrônica ativa (do inglês AESA – Active Electronically Scanned Array) que permite que suas emissões de sinais possam ser espalhadas com uma faixa de frequência mais ampla e em diversas direções ao mesmo tempo. Isso permite que o caça possa mapear o solo inimigo, determinar a distância de alvos e acionar as armas automaticamente.

A cabine foi projetada para fornecer ao piloto uma ampla visibilidade, possuindo também um assento mais elevado. Pilotos relatam que essa configuração de cabine, apesar de eficaz, gera muitos enjoos e tonturas, justamente por possuir essa ampla visão.

O vídeo abaixo mostra como é a visão do piloto de um modelo do F-15, enquanto o avião é reabastecido em pleno ar.

https://www.youtube.com/watch?v=xkXQ_vvJNpI&t=42s

Os caça F-15 iniciais possuíam uma vida útil de 4.000 horas de voo e suas versões mais recentes chegam à vida útil de 16.000 horas de voo. Para atingir essa melhora e aprimorar a performance do F-15, constantes estudos de melhoria são feitos e versões antigas do caça recebem atualizações e modificações de seus equipamentos sempre que for necessário.

Gostou de saber mais sobre o F-15 eagle?

Desempenho do F-15

As competições mundiais de aviões de papel possuem várias categorias para avaliar e pontuar os diferentes voos dos aviões, gerando uma pontuação para o desempenho de cada avião.

Confira nossa avaliação do F-15, de acordo com as categorias utilizadas nas competições.

Vale ressaltar que estamos em um período de pandemia e, seguindo os protocolos de cuidados, estamos realizando nossos testes dentro de casa. Esperamos realizar, em breve, esses testes junto com vocês no nosso espaço!

Avaliação de Desempenho: a pontuação varia de 0 a 100 nas diferentes categorias.

  • Tempo de permanência no ar: 95
  • Velocidade de voo: 95
  • Distância percorrida: 90
  • Acrobacias e efeitos de voo: 5

Confira mais sobre os campeões das competições aqui.

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Referências aerogamis

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