Em meados do século XX, aprendemos como as asas deveriam ser – agora, pesquisadores descobrem que estávamos errados há 80 anos

A publicidade de um barbear perfeito e o pensamento dos engenheiros aeronáuticos têm, surpreendentemente, muito em comum. Compartilham o mesmo dogma: quanto mais liso, melhor. No primeiro caso, isso ainda é verdade; mas no segundo, os pesquisadores já começaram a questioná-lo. Asas e superfícies o mais planas possível sempre foram consideradas ideais para um avião. De acordo com o estado atual da pesquisa, somente assim oferecem a menor resistência possível, o que, no final, se traduz em economia de combustível.

Mas talvez haja uma solução melhor. Talvez uma asa rugosa seja melhor.

Japão contesta isso

Uma equipe japonesa acaba de derrubar esse princípio da mecânica dos fluidos com 80 anos. A conclusão? Que as asas deveriam ser rugosas. O princípio por trás da descoberta parece simples, mas requer tecnologia de ponta. Porque quando os pesquisadores dizem que áspero é melhor que liso, eles estão se referindo a algo que, em essência, é liso, embora áspero até certo ponto.

Rugosidade microscópica

As irregularidades da superfície, capazes de reduzir o arrasto aerodinâmico em até 43,6%, são minúsculas. Elas são chamadas de "Microrrugosidade Distribuída" (MRD). Imagine-a como uma camada muito fina de minúsculos orifícios. Sua aparência irregular, no entanto, é aleatória e existe apenas em escala microscópica: você não a notaria a olho nu, e a superfície pareceria lisa.

Imagem | Guohua Song

Experimento em detalhe

Os pesquisadores testaram duas variações: padrões em relevo feitos com microesferas de vidro em uma superfície previamente perfeitamente uniforme e reentrâncias côncavas criadas com jateamento de areia. Em ambos os casos, os orifícios e sulcos resultantes nunca ultrapassam 50 micrômetros de profundidade (quase sempre permanecem menores). Isso equivale aproximadamente ao diâmetro de um fio de cabelo humano, para se ter uma ideia.

O que acontece com o ar?

Quando o ar flui sobre essas estruturas, ocorre o seguinte: ao colidir em alta velocidade com a asa simulada, ele é forçado a seguir o contorno do material. Assim que o ar em movimento encontra um corpo, ele adere a ele e forma o que é conhecido como "camada limite". Dentro dessa camada, o ar reage diretamente à superfície sobre a qual flui. Acima dela, e visto como um modelo, ele continua se movendo como se nada estivesse errado, exatamente como antes de tocar a aeronave.

O problema reside nos vórtices

Inicialmente, a direção do fluxo dentro dessa camada quase não muda, mas a jusante, começam a se formar vórtices. Esses vórtices geram arrasto que a aeronave precisa vencer (o ar, por assim dizer, resiste à passagem do objeto através dele). É aqui que o DMR entra em ação: ele retarda o crescimento das chamadas ondas de Tollmien-Schlichting, oscilações instáveis ​​da camada limite que, sem controle, se transformariam em turbulência. Como a superfície é extremamente irregular, o ar experimenta uma grande variedade de microimpulsos, e são esses microimpulsos que causam o colapso prematuro de grandes vórtices.

Imagem | Necati Ömer Karpuzoğlu

Calmo, mas não para sempre

É assim que o DMR acalma o fluxo de ar logo acima dele. Não indefinidamente, mas o suficiente para fazer diferença. Os especialistas em aerodinâmica chamam isso de retardar a transição do fluxo laminar (calmo) para o turbulento (rotacional).

Um modelo levitando

Além da técnica e dos resultados revolucionários, o próprio experimento também é impressionante. Os pesquisadores japoneses utilizaram um método inovador para posicionar os modelos em túneis de vento: o "sistema de medição de balança de levitação magnética de um metro" da Universidade de Tohoku. Nesse sistema, os modelos flutuam dentro de um campo magnético no meio do fluxo de ar, de modo que os suportes, inevitáveis ​​em testes convencionais, desaparecem completamente, juntamente com as perturbações que causam no fluxo de ar. Somente assim foi possível medir com precisão as minúsculas variações de resistência produzidas pela ressonância magnética dinâmica (RMD).

Do túnel de vento para... a prática?

É hora de moderar um pouco o nosso entusiasmo. Embora os cálculos tenham sido confirmados nos experimentos, todos os dados são válidos atualmente apenas para um modelo simplificado, em escala reduzida e com formato aerodinâmico, sob condições de túnel de vento. Além da questão de saber se o revestimento também funcionaria em uma asa real, uma pergunta fundamental permanece: como manter essa superfície limpa? Essas micro-ranhuras poderiam se tornar verdadeiros ímãs de sujeira e, por acaso, freios?

Além dos aviões

Se a técnica puder ser aperfeiçoada e as preocupações com a sujeira forem resolvidas, o DMR poderá se tornar um padrão mesmo fora da aviação. Afinal, esse efeito passivo poderia, em teoria, ser aplicado também a carros ou trens, por exemplo.

Via | Gamestar

Imagem | Rafael Minguet Delgado