TÉCNICA

ASAS PARA O KR

Por Eduardo Hilton

O KR-2S é uma aeronave bastante apropriada para ser fabricada no Brasil, pois à facilidade de construção aliada a facilidade de se obter os materiais necessários à execução de seu projeto, simplificam de sobremaneira. Esta aeronave no entanto, se utiliza de alguns conceitos já ultrapassados, ou seja, que o tempo demostrou não serem os ideais. Veja-se por exemplo, a asa, em que se utiliza de um perfil RAF 48 cujo projeto foi desenvolvido data da década de 20.

A partir da Segunda Grande Guerra, novos aerofólios surgiram, e se tornaram conhecidos como o famoso Mustang P-51. Estes perfis tinham um Coeficiente de Momento (Cm) grande, porém um baixo Arrasto, com um bom CL ( Coeficiente de sustentação ). Mais tarde com a entrada da era a jato, ainda maior importância foi dado aos tipos de perfis, onde o objetivo era manter a camada de escoamento o mais laminar possível e a maior distância possível, otimizado sempre, como todos os outros, para uma determinada faixa de CL. É o caso dos NLF.

Estes perfis foram desenvolvidos principalmente para uso militar. Com a utilização dos mesmos para uso civil, houve preocupação em abaixar os valores de Cm, porém infelizmente alguns poucos aerofólios foram desenvolvidos com este conceito, pois a preocupação maior da NACA/NASA sempre foi a aviação militar.

Dentre estes perfis com baixo Cm, está o NACA 652-415 usado nas aeronaves da Neiva/Embraer/Piper, os Tupis, Sênecas, Sertanejos, etc.

Tendo em mente esta atualização em termos de rendimento dos novos perfis, algumas construtores de aeronaves experimentais nos EUA, começaram a estudar possibilidades para tornar viável a mudança do perfil utilizada pelo KR-2S, o RAF 48, por outros melhores, ou seja com menor arrasto e o mesmo CL ( Coeficiente de Sustentação ). O primeiro a surgir foi o NASA NLF (1)0115, que possui mais CL que o RAF 48, estola praticamente da mesma maneira, e tem um arrasto ( Cd ) inferior, e que garante aproximadamente mais 10 milhas de ganho em velocidade final. Entretanto este perfil tem um Cm mais alto, aproximadamente 20% maior, ou seja, não se torna muito adequado em se tratando do KR uma aeronave de cauda curta, pois irá necessitar de ajustes mais freqüentes de trimagem, e ainda carregar mais a empenagem horizontal, bem como as "dobradiças" dos ailerons e flaps no caso de aeronaves que se utilizam deste último recurso.

Mais tarde, baseados nos valores obtidos pelo NLF(1)0115, surgiu a série AS504X, sendo que o AS5045, é basicamente igual ao NLF(1)0115 em termos de rendimento, porém com um menor arrasto no seu limite inferior de utilização de CL, ou seja, entre CL = 0 e CL = 0.15, que para o caso de aeronaves que consigam voar a 170 MPH ou mais, haverá um ganho de aproximadamente 7 milhas. ( Mas será que o KR cruza a 170 MPH sem voar com o motor no esbarro ? )

As pessoas que contribuírem com donativos de U$ 100,00 ou mais, é para o instituto que desenvolveu este perfil, podem receber gratuitamente os desenhos em escala deste aerofólio.

Mais tarde surgiram os aerofólios GA22A, GA22B e GA22D, muito próximos da série AS504X, em todos os sentidos, sendo que o GA22A é o mais indicado para a utilização no KR.

Existe ainda um outro aerofólio, o GA42E215, que tem o mesmo comportamento que o NLF(1)0115, em termos de arrasto, portanto perde dos anteriormente citados apenas para velocidades acima de 170 MPH. Ele também possui um estol bem mais suave que qualquer um dos anteriores, estola mais tarde, ou seja, com ângulos de ataque maiores, e tem o mesmo CL máximo. Este aerofólio tem uma desvantagem de possuir um arrasto maior na região compreendida entre o CL = 0,8 e Cl = 1,2, ou seja, a aeronave deverá perder um pouco da sua razão de subida. Entretanto tem um ganho favorável no Cm, com este mais baixo quando comparado com o RAF 48, em 15% , e quase 40% menor que os outros. O que se traduz em um menor arrasto de trimagem, conseqüentemente uma redução no arrasto total.

Vejam-se a Piper, que após usar o NACA 652-415, de baixo Cm, nunca mais mudou o tipo de perfil utilizado em suas aeronaves. A Cessna depois de entrar no NACA 23012 com Cm = 0, portanto sem momento, também permaneceu muito tempo com este tipo de perfil, e quando resolveu mudar, no caso do Cardinal, optou por usar um Stabilator, ou seja, uma empenagem horizontal totalmente móvel, de forma a compensar o momento gerado pelo perfil, e obter um bom rendimento do conjunto. A Piper também se utiliza de Stabilator. No caso da Cessna, o perfil NACA23012, tem um grande problema, que é um estol muito violento. Para minimizar isso, a Cessna, apesar de ter uma asa de perfil trapezoidal nos extremos, que por si só, já estola pelo centro da asa, e que portanto não precisaria a torção alar, optou por usá-la, pois com isso, a parte da asa que irá ficar sem sustentação é menor, fazendo com que a aeronave tenha um estol mais suave. Os Pipers e Cessnas, mais atuais têm a distância Asa/Empenagem, por volta de três vezes o valor da MAC ( Corda média aerodinâmica ), e mesmo assim a preocupação com os valores do Coeficiente de momento de seus perfis. O KR que tem a distância de 2,2 vezes, a MAC, sendo que o mínimo recomendável seria 2,5, e o ideal 3 ou mais, ( Piper Tomahawk = 3,93 , Piper Malibu = 3,66 , Glastar 3,48 , Cirrus SR20 = 3,3 , etc ) deveria mais do que nunca se preocupar com isso.Por isso, considero o perfil GA42E215, o ideal para ser usado no KR.

Outra opção, em termos de segurança, seria a utilização de um Droop no bordo de ataque da asa do KR ( baixamento do bordo de ataque ) , na região à frente dos ailerons, o mesmo usado pelo Lancair Columbia e Cirrus SR20. Isso traria como benefício uma excelente autoridade de comandos a baixa velocidade, e ainda, se obteria comandos de ailerons mesmo com a aeronave estolada. Neste caso, haveria um adicional de Arrasto na região onde irá ficar o Droop, ou seja, a frente do aileron. Com a utilização deste recurso, não existe a necessidade de torção alar.

Muitos aficcionados pela aviação experimental, que pensam em fazer o KR, acham-no muito acanhado internamente. No entanto já existem alguns sendo construídos no Brasil, onde a fuselagem já é mais larga. Para aqueles que ainda não iniciaram a construção, e pretendem alargar a fuselagem do KR, ou querem apenas saber quais as modificações necessárias, podem optar pelo Adendum na planta do KR, de minha autoria, sendo que no entanto é bastante aconselhável para este Adendum, a utilização de perfil com menor arrasto, no caso o GA42E215, e bastante recomendável com o Droop. ( Veja no classificado, fuselagem mais larga e perfis .) A fuselagem original do KR-2S foi desenvolvida para um piloto de pequeno porte, e menor ainda o acampanhante, pois a parte mais larga do interior do cockpit não é suficientemente confortável para dois adultos, principalmente na posição dos ombros, que é ainda mais estreito, o que faz tornar cansativo uma viagem com duas pessoas de estatura normal.

Em função disso, foi feito uma alteração na largura da fuselagem do KR-2S, que passa agora a ter internamente 1100 mm, resolvendo assim o problema de espaço. Para poder fazer esta modificação, foi necessário alterar o comprimento da cauda, bem como mover o motor para a frente. Com isso fica também o seu desenho mais harmonioso. Outra modificação foi na área da empenagem, que teve que ser aumentada, para compensar a nova inércia do conjunto. Com isso tudo, o KR passa de 2.2 vezes a MAC, na distância entre Asa/Empenagem, para quase 2.7 vezes a MAC, portanto acima do mínimo, porém ainda menor que 3. O mesmo aconteceu com a empenagem, que antes representava aproximadamente 17% da área da asa, e passou agora para 21%, melhorando com isso sua estabilidade. As medidas conseguida, não são ainda as ideais porém era o que dava para fazer sem mudar a motorização, apesar de que iria muito bem neste projeto, uma hélice de 2 passos, cruzeiro e decolagem, tipo a do Ximango.

O KR modificado permaneceu com a mesma Carga Alar, ou seja, manteve as velocidades de aproximação. A sua faixa de CG dita como de 15 a 35 % da raiz da asa, ficaria melhor em termos de características de vôo se estivesse localizada entre 18 a 30 % . A faixa de CG para o KR modificado, apesar da cauda maior, e uma empenagem também maior, o que permitiria um alargamento desta, fica exatamente com os mesmos valores do KR original ou seja 15 a 35% da raiz da asa. A Longarina original do KR parece ter sido dimensionada para o KR2 e não o KR-2S, e ainda para 4 Gs, quando o mínimo na categoria Utility, deveria ser por volta de 4,3 Gs ou mais normalmente 4,4 Gs na categoria Normal, onde neste caso sua estrutura deveria se romper a 7,6 Gs, e não 7 Gs conforme indica a planta. Em função disso sua longarina ganhou novas dimensões, para se adequar ao novo peso, e se enquadrar em uma das categorias.

Acredito que com tudo isso, este projeto perca um pouco em velocidade, em função do aumento da sua área molhada, mas em compensação ganha muito em prazer de voar, principalmente a dois, e ainda, em função de suas novas dimensões, pode-se fazer, seguindo uma sugestão do adendum , um desenho mais harmonioso para o canopy.