Avião

Um avião é uma máquina motorizada mais pesada do que o ar que voa com asas fixas, com um motor que a impele para a frente e superfícies móveis para a dirigir. Wilbur e Orville Wright realizaram os primeiros voos motorizados, controlados e sustentados em Kitty Hawk, a 17 de dezembro de 1903.

O que é

Um avião voa porque o ar que corre à volta das asas o sustenta. Ao contrário de um balão, é mais pesado do que o ar que atravessa, por isso tem de se manter em movimento para continuar no ar. Precisa de três coisas ao mesmo tempo: asas que produzam sustentação, um motor com hélice (ou um reator) que empurre a máquina contra a resistência do ar, e comandos que permitam ao piloto mantê-la equilibrada e levá-la para onde quer.

A máquina desta prancha é o Flyer dos irmãos Wright, de 1903: um biplano de espruce e freixo revestido de musselina crua. O piloto ia deitado de barriga para baixo sobre a asa inferior. Ao seu lado, um pequeno motor a gasolina acionava, por correntes semelhantes às de uma bicicleta, duas hélices de madeira colocadas atrás das asas. O leme de profundidade ficava à frente e um par de lemes de direção atrás. Não tinha rodas e descolava de um carril de madeira assente na areia.

Como funciona

Uma asa é curva por cima e ligeiramente inclinada em relação ao ar que chega. Desvia o ar para baixo, e o ar empurra a asa para cima. A pressão desce por cima da asa e sobe por baixo; essa diferença, distribuída por toda a superfície, é a sustentação. Para uma dada asa e um dado ângulo, a sustentação cresce com o quadrado da velocidade, e por isso um avião precisa de uma velocidade mínima para voar. Inclinar mais a asa só aumenta a sustentação até certo ponto: para lá dele, o escoamento descola do extradorso e a asa entra em perda.

O ar que contorna uma asa curva é desviado para baixo, e em troca a asa é empurrada para cima.

O motor tem de vencer a resistência do ar. Os Wright viam as suas hélices como asas rotativas e desenharam-nas com dados do seu próprio túnel de vento. As duas hélices rodavam em sentidos opostos para que os seus efeitos de binário se anulassem.

O controlo foi o grande contributo dos Wright. Um avião pode rodar em torno de três eixos. A arfagem (nariz para cima ou para baixo) era regulada pelo leme de profundidade dianteiro, manobrado por uma alavanca na mão esquerda do piloto. O rolamento (inclinar as asas) vinha da torção das asas: ao deslocar as ancas no berço, o piloto puxava cabos que torciam as pontas das asas em sentidos opostos, e uma asa passava a sustentar mais do que a outra. O mesmo berço movia os lemes de direção, para evitar que o nariz fugisse para o lado errado nas curvas. Mais tarde os ailerons, abas articuladas nas asas, substituíram a torção, mas o princípio dos três eixos manteve-se.

Como construir

Os primeiros aviões saíram de pequenas oficinas que dominavam a carpintaria e o fabrico de bicicletas. O que se segue explica as decisões a tomar e a forma como os pioneiros trabalhavam. Não é um plano, e ninguém deve voar numa aeronave de construção amadora sem formação, inspeção e as autorizações exigidas no seu país.

Testar antes de construir. Os Wright voaram planadores em 1900, 1901 e 1902 e construíram em 1901 um pequeno túnel de vento para medir a sustentação e a resistência de modelos de asas. As suas próprias tabelas substituíram dados publicados anteriormente que tinham verificado estar errados.

Uma estrutura de madeira leve e de fio direito. Longarinas e montantes eram de espruce, as nervuras curvas de freixo. O conjunto era uma caixa contraventada: os montantes mantinham as duas asas afastadas e entre elas cruzavam-se cabos de aço. Os vãos centrais eram rigidamente contraventados, enquanto as partes exteriores das asas podiam torcer-se um pouco para a torção de comando.

Entelar as asas. A musselina era cortada e esticada em viés sobre as nervuras, com os fios na diagonal, o que reforçava o revestimento.

Arranjar um motor leve. Os Wright não encontraram nenhum fabricante disposto a fornecer-lhes um motor suficientemente leve e potente, por isso o seu mecânico Charlie Taylor construiu em cerca de seis semanas um motor de quatro cilindros arrefecido a água, com o cárter fundido em alumínio para poupar peso.

Equilibrá-lo. No sentido longitudinal, o centro de gravidade tem de ficar no sítio certo em relação à sustentação; caso contrário, a máquina empina ou mergulha. Lateralmente, os pesos também se têm de compensar: como o motor ficava ao lado do piloto, os Wright alongaram um pouco a asa direita.

Segurança. Uma hélice em rotação é invisível e pode matar: nunca se coloque no seu raio de ação nem arranque um motor à mão sem formação. A gasolina e os seus vapores inflamam-se facilmente. Estruturas de madeira e tela cedem sem aviso se uma junta ou um cabo estiverem danificados. Voar exige formação, uma aeronave em bom estado e inspecionada e condições meteorológicas adequadas.

História e evolução

Lilienthal dirigia os seus planadores deslocando o corpo sob as asas.

A abordagem moderna ao voo começou com o inglês George Cayley, que por volta de 1799 separou os três problemas da sustentação, da propulsão e do controlo, e mais tarde fez voar planadores. Na Alemanha, na década de 1890, Otto Lilienthal fez cerca de dois mil voos planados a partir de colinas e publicou as suas medições. Morreu em 1896, na sequência de uma queda.

Wilbur e Orville Wright tinham uma loja de bicicletas em Dayton, no Ohio. Estudaram a investigação aeronáutica anterior, incluindo a de Lilienthal, e depois testaram as suas ideias com papagaios e planadores em Kitty Hawk, na Carolina do Norte, escolhida pelos ventos regulares e pela areia macia.

No seu túnel de vento de 1901, os Wright mediram a sustentação e a resistência de muitos pequenos modelos de asas.

A 17 de dezembro de 1903, Orville voou no Flyer durante 12 segundos e percorreu cerca de 37 metros (120 pés). Os irmãos fizeram mais três voos nesse dia; o último, com Wilbur aos comandos, durou 59 segundos e cobriu cerca de 260 metros. Depois, uma rajada virou a máquina, que nunca mais voou. Está na Smithsonian, em Washington, desde 1948.

Outros seguiram-se depressa. Alberto Santos-Dumont voou em Paris em 1906, e Louis Blériot atravessou o canal da Mancha em 1909. A Primeira Guerra Mundial transformou a aviação numa indústria. Na década de 1930, os monoplanos metálicos substituíram os biplanos de madeira, e no fim da década surgiram os motores a jato. Hoje os aviões de passageiros transportam várias centenas de pessoas através dos oceanos, e os seus comandos continuam a atuar em torno dos mesmos três eixos sobre os quais os Wright conseguiram pela primeira vez um controlo eficaz.