Visualização artística de um avião que usa a nova estrutura de asa. [Imagem: Eli Gershenfeld/NASA Ames]
Asa voadora
A NASA anunciou os resultados dos primeiros testes em túnel de vento feito com um novo tipo de asa de avião.
É uma asa que se torna o próprio corpo do avião, um conceito conhecido como asa voadora ou avião-asa.
Em vez de várias superfícies móveis separadas, como ailerons para controlar a angulação longitudinal e transversal, como as asas convencionais, o conceito torna possível deformar toda a asa, ou partes dela, incorporando uma mistura de componentes rígidos e flexíveis em sua estrutura.
Os minúsculos subconjuntos, que são aparafusados para formar uma estrutura de treliça aberta e leve, são então cobertos com uma fina camada de material polimérico.
O resultado é uma asa que é muito mais leve e, portanto, muito mais eficiente em termos energéticos, do que aquelas com desenhos convencionais, feitos de metal ou compósitos, diz a equipe do Centro de Pesquisas Ames, da NASA, e do MIT.
A asa é montada a partir de centenas de subunidades idênticas. Ela foi testada em um túnel de vento da NASA. [Imagem: Kenny Cheung/NASA Ames]
Asa de metamaterial
A estrutura da asa é composta por milhares de minúsculos triângulos com suportes semelhantes a palitos de fósforo.
Como consiste principalmente de espaços vazios, ela forma um metamaterial mecânico que combina a rigidez estrutural de um polímero semelhante à borracha com a leveza e baixa densidade de um aerogel.
A asa tem uma densidade de 5,6 quilogramas por metro cúbico - para comparação, a borracha tem uma densidade de cerca de 1.500 quilogramas por metro cúbico.
A expectativa é que esse conceito permita um aumento significativo na eficiência de voo, redução de manutenção e aumento na produção de aeronaves, dizem os pesquisadores.
Este protótipo inicial foi montado à mão, mas versões futuras poderão ser montadas por robôs em miniatura. [Imagem: Kenny Cheung/NASA Ames]
Eficiência dos aviões
Cada uma das fases do voo - decolagem e pouso, cruzeiro, manobras e assim por diante - tem seu próprio conjunto diferente de parâmetros ótimos de asa. Portanto, uma asa convencional rígida é necessariamente um meio-termo que não é otimizado para nenhum deles, sacrificando a eficiência. Uma asa que constantemente deformável poder fornecer uma aproximação muito melhor da melhor configuração para cada estágio.
"Podemos ganhar eficiência combinando a forma com as cargas em diferentes ângulos de ataque. Podemos produzir exatamente o mesmo comportamento que você faria ativamente, mas fizemos isso passivamente," disse Nicholas Cramer, um dos responsáveis pela construção do protótipo de asa morfológica.
Conceito artístico de um avião-asa. [Imagem: MIT/NASA]
Novos formatos de aviões
Esse conceito de asa-fuselagem também permitirá que os aviões mudem de formato.
"Você pode fazer qualquer geometria que quiser. O fato de a maioria das aeronaves ter a mesma forma - essencialmente um tubo com asas - é devido aos custos. Nem sempre é a forma mais eficiente, mas investimentos maciços em projeto, ferramentas e processos de produção facilitam a manutenção de configurações estabelecidas há muito tempo," disse Benjamin Jenett, membro da equipe.
Bibliografia:
Elastic shape morphing of ultralight structures by programmable assembly
Nicholas B. Cramer, Daniel W. Cellucci, Olivia B. Formoso, Christine E. Gregg, Benjamin E. Jenett, Joseph H. Kim, Martynas Lendraitis, Sean S. Swei, Greenfield T. Trinh, Khanh V. Trinh, Kenneth C. Cheung
Smart Materials and Structures
Vol.: 28, Number 5
DOI: 10.1088/1361-665X/ab0ea2
FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA
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