Resumo:
A Lufthansa Technik da Alemanha recebeu recentemente aprovação da Agência Europeia para a Segurança da Aviação para instalar o material de superfície biônico "AeroSHARK" que desenvolveu em uma aeronave de passageiros Airbus A330-300 e realizar testes de voo. A equipe de desenvolvimento espera usar as propriedades estruturais da pele de tubarão para ajudar grandes aeronaves de passageiros a se moverem pelo ar com mais eficiência, como um tubarão nadando.
Para a indústria da aviação moderna, um dos maiores desafios sempre foi a resistência do ar.
Embora a fuselagem de um avião comercial moderno pareça muito lisa, em uma escala microscópica, sua superfície metálica contém, na verdade, um grande número de pequenas estruturas irregulares. Quando um avião voa a uma velocidade de cerca de 890 quilômetros por hora, uma fina camada de ar adere à superfície da fuselagem.
Entre o corpo e esta camada de ar, existe uma região com espessura de cerca de 1 mm. Esta região, chamada de subcamada viscosa, é preenchida com uma massa caótica e desordenada de pequenos vórtices e distúrbios aéreos.
São essas turbulências aparentemente imperceptíveis em pequena escala que constituem a chamada "resistência ao atrito superficial". A pesquisa mostra que este tipo de resistência é responsável por cerca de metade da resistência aérea total da aeronave e, portanto, torna-se um fator importante que afeta o consumo de combustível e a eficiência do voo.
Os engenheiros aeronáuticos há muito procuram maneiras de enfraquecer esse arrasto, e a resposta, em última análise, vem dos principais predadores do oceano.
Embora muitas vezes as pessoas pensem que os tubarões são muito macios, sua pele é, na verdade, coberta por escamas extremamente pequenas. Essas escamas, chamadas dentículos, lembram dentes em miniatura com estruturas elevadas alongadas e regularmente espaçadas.
Essas pequenas texturas alinham a direção do corpo do tubarão. Quando a água flui através dele, um grande número de microvórtices também é formado. No entanto, as saliências na superfície dos dentes dérmicos podem confinar estes redemoinhos mais longe da pele, reduzindo assim a perturbação direta do fluxo de água na superfície do corpo.
É esse mecanismo que ajuda os tubarões a nadar em alta velocidade na água do mar com maior eficiência.
O conceito de design do AeroSHARK é derivado deste fenômeno natural.
O sistema é essencialmente uma camada de filme de polímero especial com um grande número de micro-sulcos de apenas cerca de 50 mícrons de largura gravados em sua superfície. Ao imitar com precisão a altura, o espaçamento e a geometria dos dentes de pele de tubarão, os investigadores esperam conseguir um efeito de redução de arrasto semelhante ao dos tubarões.
Após a instalação, esta película cobrirá a parte externa da fuselagem da aeronave como uma película grande. Quando o ar flui através destas estruturas finas, as perturbações originalmente formadas na superfície da aeronave são reorganizadas, reduzindo assim a resistência do ar e melhorando a eficiência do voo.
De acordo com os cálculos da Lufthansa Technik, a versão atual do AeroSHARK pode reduzir o consumo de combustível e as emissões de carbono em um único voo em aproximadamente 1%. Se for expandido para peças como asas e caudas no futuro, espera-se que o efeito de redução de emissões aumente para cerca de 2%.
Esta aprovação para testes não significa que o AeroSHARK tenha sido colocado em uso prático pela primeira vez.
Na verdade, esta tecnologia foi certificada para operação comercial em alguns cargueiros Boeing 777 e aeronaves de passageiros, e acumulou muita experiência em operações reais de rota.
Até agora, o sistema AeroSHARK foi instalado em muitas aeronaves de longo alcance do Grupo Lufthansa. De acordo com dados divulgados pela empresa, as tecnologias relacionadas estabeleceram recordes operacionais de centenas de milhares de horas de voo e ajudaram as companhias aéreas a economizar muito consumo de combustível e emissões de dióxido de carbono.
No entanto, para os modelos Airbus, esta certificação do A330 tem um significado especial.
Como a segunda aeronave de passageiros de fuselagem larga e longo alcance mais comum do mundo, o A330 continuará a servir na frota aérea global por um longo período no futuro. Se o AeroSHARK finalmente obtiver a certificação formal e for amplamente utilizado, o tamanho potencial do seu mercado excederá em muito o seu escopo atual.
Para concluir o trabalho de certificação, a Lufthansa Technik lançou planos de testes relevantes em Dresden, Alemanha. Uma aeronave de passageiros A330-300 pertencente à Discover Airlines passará por modificações e por múltiplas rodadas de verificação de voo para avaliar o impacto desta tecnologia no desempenho de voo, segurança e confiabilidade operacional.
Ao mesmo tempo, a equipe de P&D também está avançando no desenvolvimento do material AeroSHARK de próxima geração, esperando que no futuro ele cubra não apenas a fuselagem e a carenagem do motor, mas também seja aplicado em áreas que suportam maiores cargas aerodinâmicas, como asas, caudas horizontais e caudas verticais.
Os especialistas do setor acreditam que, à medida que a indústria da aviação enfrenta requisitos cada vez mais rigorosos de redução de emissões, tecnologias biônicas como o AeroSHARK, que se baseiam diretamente no design natural, estão se tornando uma direção importante para melhorar a eficiência da aviação. Para as companhias aéreas, mesmo que o consumo de combustível seja reduzido em apenas 1%, isso também significará poupanças consideráveis nos custos operacionais e efeitos de redução das emissões de carbono na enorme rede de rotas global.
A adição do Airbus A330 ao programa de testes também significa que a tecnologia biônica derivada da pele de tubarão está se expandindo para uma gama mais ampla de frotas de aviação civil.
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