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sábado, 7 de novembro de 2015

Embraer testa aeronaves no túnel de vento do ITA

Túneis de vento são ferramentas essenciais no projeto de fabricação de aeronaves, já que permitem determinar boa parte de suas características aerodinâmicas e orientar decisões que não podem ser tomadas em escala real. Essa ferramenta utiliza modelo de avião em escala reduzida, idêntico ao do projeto, e permite simular o seu deslocamento na atmosfera. “A aeronave é fixa num balanço e o vento passa por ela”, resume Roberto da Mota Girardi, do Laboratório de Engenharia Aeronáutica do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
A Embraer, por exemplo, utiliza o túnel de vento de ensino e pesquisa, instalado no ITA, para ensaios comerciais de aeronaves. A empresa foi parceira da iniciativa de instalação do túnel de vento, com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), num investimento de US$ 3,2 milhões.
Além de permitir a realização de pesquisa, o túnel foi concebido para o desenvolvimento de novas metodologias de ensaios aerodinâmicos, entre elas, o coeficiente de sustentação máximo (CImax) de asa. “Esse coeficiente tem impacto no comprimento da pista de decolagem e aterrisagem, e é importante para uma empresa como a Embraer que fabrica aeronaves para pouso em pista curta”, afirma Girardi. 
A metodologia, desenvolvida para o túnel de vento ITA, foi testada com sucesso pela Embraer e foi também incorporada ao túnel de vento do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) – instituição que abriga, além do ITA, também o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).
A equipe do ITA utilizou a mesma metodologia de cálculo do CImax para testar aerofólios de turbinas eólicas fabricadas por empresa paranaense, para realizar ensaios de helicópteros e do primeiro protótipo de veículo não tripulado (VANT), desenvolvido pela Divisão de Engenharia Eletrônica do Instituto para inspecionar 20 mil km de linhas de transmissão de energia elétrica, além de torres, isoladores, entre outros componentes, da Companhia Hidroelétrica do São Francisco (CHESF). “No caso do VANT, o avião foi fixado em uma rótula e movido por servo modelo pilotado por meio de rádio controle de aeromodelo”, explica Girardi.
O túnel de vento permite ainda a realização de ensaios com foguetes, submarinos, edifícios, pontes, ônibus, painéis utilizados em outdoor, antenas e até torres.
O túnel de vento do ITA é do tipo circuito aberto e conta com seção de teste retangular, com 1 metro de base e 1,25 metro de altura. A velocidade máxima na seção de testes é de 80 m/s – 288 km/h. “O nível de turbulência do escoamento de de aproximadamente 0,05%, permitindo que o túnel possa ser utilizado para a calibração de anemômetros”, ele diz.
O fluxo de vento corre da esquerda para a direita do túnel, controlado por um ventilador de 200 hp que succiona o ar da atmosfera. “Inicialmente, o fluxo de vento entra na câmara de tranquilização, onde estão instaladas uma colmeia e três telas que têm a função de uniformizar este fluxo e reduzir a turbulência do ar succionado”, descreve Girardi. O próximo elemento do túnel de vento é a contração, responsável pela aceleração do fluxo de 8 m/s para 80 m/s, velocidade atingida pelo vento na seção de testes.
Na seção de testes, onde são instalados os modelões de aeronaves, por exemplo, a velocidade é controlada, de forma a permitir ensaios como medida das forças que o vento faz sobre o modelo; medida das pressões que atuam na superfície do modelo; medida da velocidade em determinados pontos ou em regiões próximas ao modelo, utilizando, para tanto, laser e outro dispositivo; e visualização do fluxo de ar que passa na superfície do modelo ou na região ao seu redor.
Os modelos e aparatos experimentais são fixados em janelas dispostas nas paredes das seções de teste, que permitem a utilização de equipamentos de medida, baseados em dispositivos ópticos, como a velocimetria a laser (LVD) e a velocimetria por imagens de partículas (PIV), técnicas utilizadas para medir a velocidade do fluxo de ar.
“Em túneis de vento de circuito aberto o fluxo de ar deve ser liberado de volta para a atmosfera e, por isso, as variações atmosféricas têm influência no fluxo de vento que passa pelo modelo”, ressalva Girardi. Para minimizar essa influência, antes de sair do túnel é fluxo é orientado para cima por meio de aletas diretoras, instaladas no interior da câmara amortecedora dos efeitos do vento, último elemento do túnel de vento. 
Instalado no Edifício Prof. Kwei Lien Feng, que integra a Divisão de Engenharia Aeronáutica do ITA, o Laboratório também é utilizado para alunos realizarem ensaios dinâmicos no âmbito de trabalhos de tese de mestrado e doutorado. “Os alunos de aerodesign também testam o avião dentro do túnel”, completa Girardi.