Pesquisadores da NASA recentemente submeteram um novo projeto de asa — com aparência longa e fina, e uma estrutura estrutural leve — a uma série de testes rigorosos para identificar seus limites estruturais. O que eles descobriram os deixou encorajados sobre o potencial da asa, mesmo quando a empurraram além dos limites previstos.
O artigo de teste do 15-foot Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing (SWEET-15) faz parte da pesquisa da NASA para desenvolver aeronaves futuras de altíssima eficiência. O projeto incorpora uma asa longa sustentada por um estronco aerodinâmico, baseado no conceito anterior Transonic Truss‑Braced Wing da NASA.
A equipe de pesquisa está trabalhando para entender se o projeto do SWEET-15 e suas novas soluções estruturais leves poderiam ajudar companhias aéreas comerciais a economizar combustível. Mas, antes disso, eles precisam compreender como a asa se comporta diante dos tipos de forças que as asas enfrentam durante o voo.
O projeto do SWEET-15 surgiu da combinação de cinco tecnologias avançadas diferentes de fabricação e montagem de compósitos, que permitiram o desenho estrutural inovador. O artigo de teste, com 15 pés de comprimento, foi então projetado e fabricado no NASA Langley Research Center, em Hampton, Virgínia, antes de seguir para o NASA Armstrong Flight Research Center, em Edwards, Califórnia, para a realização dos testes.
Ao longo de vários meses, engenheiros da NASA dobraram intencionalmente a asa de teste no Flight Loads Laboratory do NASA Armstrong. Numerosos sensores de deformação e de carga, incluindo sensores de deformação por fibra óptica, foram instalados ao longo da estrutura para acompanhar como a asa respondia à medida que as forças aumentavam.
Os dados dos sensores confirmaram as previsões feitas pelos modelos computacionais da NASA. De acordo com os resultados iniciais, a asa resistiu às forças esperadas em voo sem problemas. Os resultados deram à equipe confiança nas novas abordagens e métodos de fabricação para conectar as partes da asa usados no SWEET-15, que poderiam apoiar projetos futuros de aeronaves eficientes. A abordagem de fabricação, desenvolvida no NASA Langley com o robô Integrated Structural Assembly of Advanced Composites, tem como objetivo produzir estruturas de compósitos mais leves e resistentes para veículos aeroespaciais.
O teste foi concluído com um ensaio deliberado de teste até a falha, no qual os engenheiros aumentaram as cargas além dos limites de projeto da asa para determinar como e onde ela falharia. A estrutura acabou falhando em aproximadamente 127% da carga limite do projeto, com danos visíveis aparecendo perto da borda traseira da asa e na cobertura superior. Esse aspecto dos testes forneceu uma visão valiosa sobre como as juntas que conectam a asa ao seu estronco principal e a um segundo, chamado jury strut, se comportam quando submetidas a forças além do envelope de voo esperado.
Isso marca a primeira vez que uma configuração representativa de asa treliçada (truss-braced) em compósitos passou por esse tipo de avaliação estrutural. Foi possível apenas graças à colaboração da NASA entre centros e projetos, com pesquisadores usando recursos da agência como o Fiber Optic Sensing System, desenvolvido para coletar dados tanto de aeronaves quanto de spacecraft.
Para se preparar para os testes, engenheiros do NASA Langley projetaram, analisaram e fabricaram a asa, além de concluir os preparativos de segurança e a configuração do laboratório.
Agora, os pesquisadores analisarão os dados coletados durante os testes para orientar futuros projetos de fuselagem e apoiar os esforços contínuos da NASA para desenvolver tecnologias de aviação mais eficientes.
O trabalho está sendo conduzido por meio do projeto Subsonic Flight Demonstrator, da NASA, no Research Technology Mission Directorate da agência. O sucesso nos testes de múltiplos componentes inovadores representa um marco na pesquisa aeronáutica da NASA.
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