NASA pesquisa geradores de vórtice retráteis (não eletrônicos) – “naturalmente automatizados” – baseado em metalurgia sensível ao calor, em 09.08.23
Na feira de aviação americana EAA AirVenture 2023, em Oshkosh, no Estado do Wisconsin, no final de julho, a NASA exibiu um completamente novo e único sistema de geradores de vórtices, passivo mas auto-retrátil. Os fundamentos do dispositivo foram demonstrados em um pequeno modelo de uma seção de asa no estande da NASA na feira.
O dispositivo é, por seu funcionamento, um gerador de vórtice (VG – Vortice Generator) quando em baixa altitude. Mas, à medida que a aeronave sobe para altitudes mais elevadas (e temperaturas do ar resfriadas com a altitude), o dispositivo (aleta gerador de vórtice) recolhe, automaticamente e sem alimentação externa. A capacidade do gerador de vórtice retrátil funcionar no recolhimento se deve a uma liga de memória de forma (shape memory) da NASA.
Essa liga foi desenvolvida em um laboratório da NASA por meio da mistura de tipos específicos de metais usando máquinas especiais. Uma vez criada, os pesquisadores podem “condicionar” a peça da liga moldando-a na forma desejada associadamente a uma determinada temperatura. Cada vez que a retornar a essa temperatura, a liga também reassumirá à forma associada à temperatura – quando um cordão dessa liga é usado para movimentar a aleta de gerador de vórtice.
Na base do fundamento, está o fato que temperatura junto ao solo é maior do que em altitude, e que à medida de maiores altitudes, a temperatura do ar resfria. Para aplicação em gerador de vórtice, o sistema tem uso de uma liga torcida e condicionada a suportar a aleta de gerador de vórtice na vertical numa condição de temperatura elevadas encontradas em baixa altitude (ao nível terrestre); a liga é “formatada” para distorcer e assim comandar o abaixamento (recolhimento) da alerta quando de baixa temperatura – de alta altitude.
Assim, o sistema é designado pela NASA como SMARTVG – Shape Memory Alloy Reconfigurable Technology Vortex Generator, ou Gerador de Vórtice de Tecnologia Reconfigurável de Liga com Memória de Forma.
Na configuração básica, o sistema é completamente passivo. No entanto, em vôos em clima frio – de inverno extremo -, o sistema poderá ser modificado para evitar um permanente recolhimento de aleta – assim, um sistema complementar de aquecimento controlado por piloto precisará ser desenvolvido para garantir a ativação de aletas para o funcionamento como geradores de vórtice.
O sistema foi testado numa pequena forma em 2019 e em 2022. A NASA fez parceria com a Boeing, com o sistema sendo testado no jato B.777-200 “ecoDemonstrator” com uma “amostra” de SMARTVG. Os vôos no início de 2019 mostraram que o sistema passivo funcionou conforme previsto e esperado. Nos vôos de (outubro de) 2022 o subsistema de aquecimento também foi testado em clima frio com bons resultados.
A NASA informa que ainda há mais testes de vôo para serem realizados, quesitos para serem testados e dados para serem coletados antes da agência poder declarar o sistema operacional, mas já aponta que os testes iniciais são, a princípio, positivos.
Basicamente, os geradores de vórtices são dispositivos na forma de aletas de pequeno alongamento (como asas diminutas) fixados em superfícies aerodinâmicas, em postos determinados, com variações de dimensão e combinação. Similarmente à asa produzindo sustentação a partir do fluxo de ar, as aletas percorridas por fluxo de ar geram vórtices que são projetadas contra os filetes de ar (na camada limite) percorrendo uma superfície (sujeita ao mesmo fluxo de ar). Os geradores de vórtice em asa, portanto, projetados ao extradorso, “energizam” a camada limite, de forma a controlar ou até prevenir o descolamento da camada limite (seja por uma condição de grande ângulo de ataque ou por onda de choque); também redirecionam os filetes de ar, como defletores de ar, de modo a prevenir ou adiar interações adversas, proporcionando geração de maior sustentação em condição de grande ângulo de ataque. São peças utilizadas em asa, em derivas e carenagens/naceles de motor, fixadas por soldagem. Sua finalidade essencial, pois, resta em condição específica do vôo, como numa operação à baixa velocidade e quando de atitude de aeronave implicando em grande ângulo de ataque; em condições outras, as peças em aletas para geradores de vórtice mais influenciam na geração de arrasto, esse arrasto afetando consumo de combustível, em regime de vôo nivelado em cruzeiro, por exemplo – e, por isso, todo um atrativo seria a possibilidade da “limpeza” aerodinâmica com a retração (recolhimento) dos geradores de vórtice. [EL]
