Novo método de controle de aeronaves sem cauda

Uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Illinois (Illinois Tech), liderada pelo professor David Williams, demonstrou pela primeira vez o uso de um novo método de controle em uma aeronave sem cauda. A tecnologia permite que uma aeronave seja o mais suave e elegante possível, tornando mais seguro voar em áreas perigosas onde o radar varre o céu em busca de arestas vivas.

Enquanto as aeronaves convencionais contam com aletas salientes para permitir a direção, um projeto sem cauda é controlado pelo fluxo de ar ativo – no qual jatos de ar são soprados em diferentes superfícies do corpo da aeronave, correspondendo à direção em que a aeronave está se movendo. Essa tecnologia pode ser empregada para tornar os aviões comerciais mais eficientes em termos de combustível, removendo as peças de direção existentes que criam muito arrasto.

Williams, professor de engenharia mecânica e aeroespacial, liderou uma equipe de estudantes e colaboradores da Illinois Tech na construção de um jato que abriga controles de direção convencionais e uma nova implementação de controle de fluxo ativo.

Em outubro de 2022, o grupo lançou o jato do Pendleton Unmanned Aircraft System (UAS) Range em Oregon para dois voos de nove minutos que demonstraram o sucesso do sistema.

Para cada voo, um piloto lançou o jato usando controles de voo convencionais. Então, no meio do vôo, eles passaram o controle para um segundo piloto que operava o sistema de controle de fluxo ativo.

No primeiro teste, a equipe descobriu que o sistema de controle de fluxo ativo na verdade fornecia mais potência do que o previsto nos testes de túnel de vento.

“Na engenharia, nunca funciona assim, quase sempre você obtém menos do que esperava, mas, neste caso, conseguimos mais”, diz Williams. “O primeiro dia foi muito dramático. Foi muito forte e muito assustador. Se o jato virar muito para o lado, ele pode girar fora de controle. Na verdade, ele chegou a 90 graus, mas se recuperou.”

Depois que o piloto ganhou confiança em sua capacidade de controlar a aeronave, eles executaram manobras de rotação e inclinação para testar a capacidade do controle de fluxo ativo de dirigir o jato em ângulos acentuados.

Uma vantagem do controle de fluxo ativo é que ele tem o potencial de permitir manobras impossíveis com controles convencionais, incluindo curvas muito rápidas e a capacidade de voar em ângulos que tornariam os controles convencionais ineficazes.

Williams diz que o poder inesperado de seu sistema aumentou sua confiança de que eles serão capazes de fazer essas manobras mais avançadas com este jato.

Para o segundo voo, a Williams reduziu a potência do sistema de controle de fluxo ativo para um voo mais seguro e estável, permitindo coletar mais dados sobre como o controle de fluxo ativo estava operando.

O controle de fluxo ativo é implementado usando uma válvula Coanda com patente pendente projetada por Williams e seus alunos, e esta foi a primeira chance de mostrar o sucesso do projeto em uma aeronave.

Williams diz que a equipe realizará mais testes de voo, desenvolvendo gradualmente o uso do controle de fluxo ativo durante a decolagem e conduzindo manobras de controle mais extremas. Sua pesquisa será apresentada na conferência AIAA Aviation de 2023 em San Diego.

“Fizemos o avanço que eu estava procurando”, diz Williams. “Agora os testes futuros começarão a aumentar as realizações e a confiança no design do avião”.

Williams é membro de um grupo de trabalho da OTAN que recebeu o Prêmio de Excelência 2021 da organização por seus esforços nessa área.

Com informações de Science Daily.