Forças aerodinâmicas

Antes de aprender como as asas mantêm os aviões no ar, é importante compreender as quatro forças básicas da aerodinâmica: sustentação, peso, empuxo e arrasto.

Vôo em linha reta e nivelado
Para um avião voar em linha reta e nivelado as seguintes relações devem ser verdadeiras:

• Empuxo = Arrasto
• Sustentação = Peso

Se o arrasto superar o empuxo, o avião vai perder velocidade. Se o empuxo aumentar e superar a força de arrasto, o avião vai acelerar. Da mesma forma, se a sustentação for menor que o peso do avião, o avião descerá. Ao aumentar a sustentação, o piloto faz o avião subir.
 
Empuxo
 O empuxo é uma força aerodinâmica que deve ser criada para que o avião supere o arrasto (observe que o empuxo e o arrasto atuam em sentidos opostos na figura acima). Os aviões geram empuxo usando hélices, motores a jato ou foguetes. Na figura acima, o empuxo provém de uma hélice - que funciona como uma versão muito potente de um ventilador doméstico puxando o ar pelas lâminas.
Agora, vejamos o arrasto. 
  
Arrasto
O arrasto é uma força de resistência ao movimento de um objeto num fluido (como o ar - a água também é um fluido). Uma forma de sentir o efeito do arrasto é colocar (com cuidado) sua mão para fora da janela de um carro em movimento. O arrasto que sua mão produz depende de alguns fatores, como o tamanho de sua mão, a velocidade do carro e a densidade do ar. Desacelerando o carro, você nota que o arrasto em sua mão também diminui. Esportes têm bons exemplos do efeito do arrasto. Pilotos de moto se abaixam nas retas para ganhar velocidade (e erguem o torso nas freadas para aproveitar o arrasto). Esquiadores da modalidade downhill nas Olimpíadas de Inverno se agacham sempre que podem, para ficar "menores" e reduzir o arrasto que produzem, acelerando mais rápido montanha abaixo.
É para reduzir o arrasto que logo após a decolagem um avião de passageiros recolhe o trem de pouso, guardando-o na fuselagem (o corpo) do avião. Assim como o esquiador e o piloto de moto, o piloto do avião quer tornar a aeronave o menor possível para reduzir o arrasto. A quantidade de arrasto produzida pelo trem de pouso de um jato é tamanha que, em velocidade de cruzeiro, o trem de pouso seria arrancado do avião.
Mas e as outras duas forças aerodinâmicas - peso e sustentação? 
  
Peso 
Este é fácil. Todo objeto na Terra tem um peso (incluindo o ar). Um 747 pode pesar 395 toneladas - e mesmo assim consegue decolar (veja a tabela ao lado para mais especificações do 747).


Sustentação 
Sustentação é a força aerodinâmica que mantém um avião no ar. Provavelmente é a mais complicada das quatro para explicar sem usar muita matemática. Nos aviões, grande parte da sustentação necessária para manter o avião no ar é criada pelas asas (embora parte seja criada por outras peças da estrutura).
Um conceito fundamental na aerodinâmica é a idéia de que o ar é um fluido. Vamos analisar esse conceito mais atentamente.