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O segredo do voo: como a Grécia Antiga inspirou a aerodinâmica moderna?
O mistério da aerodinâmica foi transmitido até hoje. Desde Ícaro na mitologia antiga até o design das aeronaves modernas, o movimento do ar sempre foi inseparável do sonho humano de voar. Desde os tempos da Grécia Antiga, muitas teorias e observações sobre o movimento de objetos através do ar evoluíram, abrindo caminho para desenvolvimentos científicos posteriores. Na verdade, os conceitos básicos da aerodinâmica aparecem nas obras dos antigos filósofos gregos, como Aristóteles e Arquimedes.
Suas pesquisas envolveram conceitos como fluxo, resistência e gradientes de pressão, estabelecendo as bases para futuros experimentos científicos.
O desenvolvimento formal da aerodinâmica moderna começou no século XVIII, e o progresso revolucionário neste campo pode ser rastreado até a mecânica dos fluidos e a dinâmica dos gases com base na equação de Schrödinger. As quatro forças básicas da aerodinâmica, nomeadamente a relação razoável entre gravidade, sustentação, arrasto e propulsão, foram claramente definidas pela primeira vez por George Kelly em 1799. Estes princípios ainda hoje orientam o design de aeronaves.
A teoria de Kelly sugere que dominar as inter-relações entre essas quatro forças é a chave para alcançar o voo de aeronaves mais pesadas.
No século XIX, Francis Herbert Wenham construiu o primeiro túnel de vento que permitiu experiências de quase precisão em aerodinâmica. Com o vôo planado bem-sucedido de Otto Lilienthal, foi proposto o conceito de asas finas e curvas, que não apenas expandiu o conceito de sustentação, mas também reduziu o arrasto. Posteriormente, os irmãos Wright completaram o primeiro voo motorizado controlado em 1903, um evento marcante que inaugurou a era da aviação.
À medida que a velocidade das aeronaves aumenta, a compressibilidade do ar cria desafios de projeto. Ernst Mach introduziu o conceito de número Mach, uma métrica crítica para a compreensão da barreira do som e seu impacto no projeto de aeronaves. As propriedades físicas das velocidades supersônicas e subsônicas são completamente diferentes quando refletidas no comportamento do fluxo em diferentes velocidades, o que coloca muitas questões e desafios para os engenheiros.
Na rápida evolução da aerodinâmica, teorias emergentes, como fluxo comprimido e turbulência, estão ampliando os limites da tecnologia da aviação.
Com o desenvolvimento da tecnologia de dinâmica de fluidos computacional, os projetistas podem prever o desempenho das aeronaves em simulações de computador. Por um lado, isto torna o processo de design mais eficiente; por outro, também promove uma compreensão profunda dos fluxos supersônicos e hipersônicos; Neste processo, as leis do movimento de Newton, a conservação da energia, a conservação do momento e outros princípios ainda constituem a base teórica central da dinâmica dos fluidos contemporânea.
Como Aristóteles propôs certa vez, compreender os princípios do fluxo de ar em torno de um objeto pode nos ajudar a calcular a força sobre o objeto. Este conceito ainda não está desactualizado. Através da investigação e exploração científica contínua, desde as primeiras observações dos antigos gregos até à simulação avançada de dados dos actuais noventa metros, a compreensão humana do voo e das aplicações tecnológicas está constantemente a ser redefinida e actualizada.
À medida que a nossa compreensão da mecânica dos fluidos continua a se aprofundar, como será remodelada a futura tecnologia de voo?
Hoje, projetar aeronaves não envolve apenas o cálculo da mecânica, mas também a exploração aprofundada da interação entre o fluxo e a aeronave. Dos requisitos de missão subsônica a supersônica e hipersônica, o objetivo da pesquisa aerodinâmica moderna é permitir que o projeto de aeronaves interaja de forma previsível com fluidos em vários campos de fluxo.
