Projeto de avião da USP pode reduzir até 30% o consumo de combustível

Junção inédita de duas tecnologias inovadoras nas asas e nas turbinas conseguiria economizar 12% do combustível queimado, que pode ser poupado ainda mais com as inovações previstas para os próximos 20 anos

Para garantir a qualidade de vida da população mundial nos próximos anos, precisamos de uma mudança de rota capaz de frear o aquecimento global. Embarcando na discussão, pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP vêm traçando novos caminhos para a redução das emissões de carbono na aviação.

Pedro David Bravo-Mosquera é um dos pesquisadores a bordo de um novo conceito de aeronave comercial que apresenta novos rumos na confecção de aviões de grande porte para passageiros. O artigo Potential Propulsive and Aerodynamic Benefits of a New Aircraft Concept: A Low-Speed Experimental Study foi publicado na revista Aerospace. A pesquisa mostra parte do trabalho de doutorado de Pedro, cuja tese pode ser acessada aqui.

O projeto do avião foi feito em um modelo 28 vezes menor a fim de ser testado em túneis de vento. Comparado aos grandes jatos convencionais, o modelo de avião proposto traz uma redução de cerca de 12% no combustível queimado. Porém, uma economia de até 30% pode ser alcançada com os combustíveis alternativos e os materiais mais leves previstos para os próximos 20 anos.

O projeto combina dois recursos inovadores. Um deles é a asa em caixa, como se fossem duas asas em alturas diferentes que se juntam nas pontas, melhorando a eficiência e estabilidade do voo. Pedro Mosquera comenta que esse formato aumenta o desempenho do deslocamento em voo. “A principal vantagem desta configuração é aumento da eficiência aerodinâmica em cruzeiro e uma melhor distribuição dos esforços aerodinâmicos entre as asas, o que pode reduzir o peso da estrutura”.

A outra tecnologia implementada é a de motores junto ao corpo do avião. Nesse sistema de propulsão chamado “ingestão de camada limite”, os motores sugam o escoamento de ar ao redor da aeronave. Isso permite que a aeronave se mova com menos potência, reduzindo então o uso de combustível.

Reduzir a queima de combustível é um dos principais objetivos do projeto. A asa em caixa, por si só, aumentou a eficiência aerodinâmica em cerca de 8,2% na condição de cruzeiro, ou seja, após a subida e antes da descida. Já o sistema de propulsão por ingestão de camada limite melhorou a propulsão em 6,5%, reduzindo o desperdício de energia.

Como o foco é a eficiência, os aviões conseguiriam uma performance semelhante à velocidade atingida hoje, porém com maior economia de energia. Isso significa também que os trajetos poderiam ser mais longos que aviões do mesmo porte, com 180 passageiros, pois haveria menos necessidade de abastecimento com a mesma capacidade de combustível no tanque.

Asas em caixa

O modelo 14-bis, de Alberto Santos Dumont, utilizou asas em forma de caixa, que não eram exatamente uma novidade. Elas foram testadas em 1893 pelo engenheiro inglês Lawrence Hargrave na confecção de pipas. O conceito aerodinâmico das asas em caixa, no entanto, foi apresentado apenas em 1924 pelo físico alemão Ludwig Prandtl.

“Ele apresenta o benefício de diminuição do arrasto induzido quando há duas asas conectadas às pontas. Existe um fenômeno de vórtice de ponta em uma asa normal que pode ser reduzido se conseguirmos fazer asas mais longas, ou com uma superfície vertical na ponta delas”, explica Pedro Mosquera. Esses vórtices são gerados pela própria sustentação das asas, mas exercem uma força contrária ao movimento do objeto que está voando.

Fonte: https://jornal.usp.br/ciencias/projeto-de-aviao-da-usp-pode-reduzir-ate-30-o-consumo-de-combustivel/