Asas de pássaros inspiram nova abordagem para segurança de voo

Por Comandante Bassani - ATPL/B727/DC10/B767 - Ex-Inspetor de Acidentes Aéreos SIA PT.

voopessoal@gmail.com  - Nov/2024

Imagem Wiz IA

Um estudo recente liderado pela Universidade de Princeton se inspirou no voo de pássaros para melhorar o desempenho e a segurança das aeronaves, com novas descobertas que podem revolucionar o controle de estol na aviação. Essa abordagem inovadora, documentada no Proceedings of the National Academy of Sciences, é centrada em pequenos acessórios de asas flexíveis chamados flaps inspirados em cobertura, modelados a partir das penas ocultas dos pássaros. Esses flaps ajudam a evitar estol e fornecem controle aprimorado durante condições de baixa velocidade ou turbulentas.

“Esses flaps podem ajudar o avião a evitar o estol e facilitar a retomada do controle quando o estol ocorre”, explicou Aimy Wissa, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial em Princeton e principal pesquisador do estudo. Penas ocultas de pássaros, que se desdobram durante manobras como pouso, inspiraram esses flaps. Embora os biólogos tenham notado há muito tempo esses movimentos de penas em pássaros, a equipe de Wissa foi a primeira a quantificar seu impacto aerodinâmico.

Imagem Princeton UniversityLori Nichols.jp

Diferentemente das superfícies de controle convencionais, os flaps não exibidos abertamente respondem passivamente ao fluxo de ar, o que significa que não requerem energia externa ou mecanismos de controle. O autor principal Girguis Sedky descreveu a inovação como “uma maneira fácil e econômica de melhorar drasticamente o desempenho do voo sem requisitos adicionais de energia”.

Precisão e testes: Túnel de vento para testes de campo

A equipe de Princeton conduziu uma série de experimentos em um túnel de vento, anexando flaps em disfarces a uma asa de avião modelo impressa em 3D. Suas descobertas revelaram que os flaps podem aumentar a sustentação em até 45%, reduzir o arrasto em 30% e aumentar a estabilidade geral da asa, especialmente em ângulos íngremes associados ao estol. "Os experimentos em túnel de vento nos dão medições realmente precisas de como o ar interage com a asa e os flaps, e podemos ver o que realmente está acontecendo em termos de física", disse Sedky.

Este estudo revelou dois mecanismos-chave de controle do fluxo de ar: um afetando a parte frontal da asa e um efeito recém-identificado chamado interação da camada de cisalhamento. Os experimentos mostraram que mais flaps na parte frontal da asa levam a maior estabilidade e resistência ao estol.

Para validar esses resultados, a equipe conduziu testes de campo usando um avião controlado por rádio (RC) equipado com flaps dissimulados. Os flaps tiveram o desempenho esperado em condições do mundo real, ajudando a atrasar e diminuir o impacto de estol. O pesquisador de pós-graduação Nathaniel Simon, que pilotou a aeronave de teste, disse que foi "incrível ver os flaps se desdobrarem durante o voo e reduzirem a intensidade do estol, assim como fizeram no túnel de vento".

Imagem Princeton University

Aplicações futuras além da aviação

Essa tecnologia bioinspirada pode se estender a outros campos. “O que descobrimos sobre como os coverts alteram o fluxo de ar ao redor da asa pode ser aplicado a outros fluidos e outros corpos, tornando-os aplicáveis ​​a carros, veículos subaquáticos e até mesmo turbinas eólicas”, observou Sedky.

Wissa acredita que essa pesquisa pode promover colaborações com biólogos, levando a uma compreensão mais profunda do papel das penas ocultas no voo dos pássaros e no design de aplicações aeronáuticas avançadas. “Esse é o poder do design bioinspirado”, ele disse. “Ele nos permite transferir insights da biologia para a engenharia, melhorando nossos sistemas mecânicos e usando a engenharia para responder a perguntas sobre biologia.”

O estudo representa um passo significativo no aproveitamento dos projetos da natureza para promover a segurança de voo, com benefícios potenciais para uma variedade de veículos e campos.

Fonte: School of Engineering and Applied Science Princeton, New Jersey