Mecânica

Avião metamórfico: Asa ativa muda suavemente de formato

Avião metamórfico: Asa ativa muda suavemente de formato
A asa ativa variável muda suavemente de formato, graças a uma cobertura externa de polímero. [Imagem: WenChao et al./Mechanica & Astronomica]

Aerodinâmicas

O desenvolvimento de veículos voadores de pequeno porte, tanto microaviões quanto microrrobôs voadores inspirados em insetos e veículos aéreos não tripulados, está colocando novos desafios para a aerodinâmica.

Um desses desafios é lidar com o voo em baixa velocidade, otimizando o desempenho dos aviões.

O problema é definido por aquilo que os engenheiros chamam de "número de Reynolds baixo", quando a inércia desempenha um papel menor em relação à viscosidade na determinação das forças de atrito entre o avião e o ar.

As exigências sobre a aerodinâmica são muito diferentes - geralmente envolvendo fatores excludentes - quando se trata de otimizar o voo em diferentes condições, o que é comum nos microveículos voadores, que devem decolar como helicópteros, voar como aviões e manobrar em espaços exíguos.

Asa ativa

Pesquisadores chineses demonstraram que a saída pode estar em asas ativas, que mudam de perfil em tempo de voo.

Yang Jiming e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China construíram um aerofólio ativo que, ao contrário de experimentos similares, não muda drasticamente de uma posição para outra.

Em vez disso, ele pode ter seu perfil alterado suavemente.

Mais importante ainda, a asa ativa possui a capacidade de arqueamento, alterando a linha média entre o intradorso e o extradorso.

A asa ativa pode se estender até 30% da sua dimensão básica.

Asa morfológica

A estrutura interna da asa morfológica compreende cinco linhas de elementos dobráveis.

Ela foi projetada para suportar uma "pele" - um revestimento flexível - que lhe dá a forma aerodinâmica e reage de forma suave ao movimento dos elementos internos, gerando o comportamento metamórfico (morphing).

O atuador é um servomotor, fixado na longarina, que puxa a superfície inferior da seção de popa com a ajuda de engrenagens.

Conforme uma parte da superfície inferior é puxada em direção à longarina, produz-se uma discrepância assimétrica na área entre as superfícies superior e inferior do aerofólio, o que lhe dá uma curvatura.

No protótipo, a longarina foi feita com materiais acrílicos, e a "pele" da asa ativa foi feita com polipropileno.

Voo não tripulado

Os testes indicaram que uma aeronave dotada com uma asa ativa poderia dispor de condições aerodinâmicas que hoje só podem ser obtidas por projetos diferentes, ou seja, por diferentes aeronaves.

Os pesquisadores planejam fazer os primeiros testes de seu novo conceito de asa ativa em aeromodelos, preparando-as para uso em veículos aéreos não tripulados.

Bibliografia:

Experimental investigation on the quasi-steady flow separation behaviors of a variable camber wing
Yang WenChao, Yang JianTing, Wang Jin, Yang JiMing, Xu ShuMin, Ling Peng
Mechanica & Astronomica
Vol.: 42 No. 5: 531-537
DOI: 10.1360/132012-272




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