Engenheiros dos EUA criam asa capaz de se contorcer em pleno voo

Um passageiro que notasse a asa do avião se contorcendo teria motivos suficientes para entrar em pânico. O flagra hoje impossível pode se tornar realidade. Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da agência espacial americana (Nasa), ambos nos Estados Unidos, desenvolveram uma estrutura composta por centenas de pequenas peças capazes de se torcer e mudar de forma para mudar a direção de aeronaves. A invenção foi divulgada recentemente em um artigo na revista Soft Robotics, com Neil Gershenfeld, diretor do Centro de Bits e Átomos do MIT, como principal autor. Os modelos convencionais de asa têm uma estrutura rígida, com mecanismos chamados de superfícies de controle, que são as partes móveis responsáveis por controlar a direção da aeronave. Ao se movimentarem, mudam a direção do ar que passa por eles, gerando forças que mudam a inclinação e a altitude do avião. Por conta desse funcionamento, a superfície das asas é irregular, aumentando a resistência do ar e, consequentemente, o gasto de combustível.

A ideia de uma asa que mudee de forma não é novidade e vem sendo estudada há anos. Ela eliminaria as superfícies de controle, o que geraria uma estrutura completamente lisa e com melhor aerodinâmica. As versões criadas anteriormente utilizavam sistemas mecânicos instalados dentro das asas. Porém, elas eram tão pesadas que cancelavam quaisquer benefícios que pudessem ser obtidos.

O modelo criado pelos pesquisadores do MIT e da Nasa resolveu esse problema. Além disso, o primeiro protótipo produzido apresenta a mesma eficiência das asas atuais e com um décimo do peso. “Transformamos toda a asa em um mecanismo”, resume Gershenfeld. A estrutura leve diminui o consumo de combustível e a emissão de poluentes e pode ser movida usando apenas dois pequenos motores, instalados na base de cada asa. Considerando que a aviação emite 781 milhões de toneladas de CO2 por ano, o equivalente a 2% de toda a emissão anual do poluente feita por humanos, qualquer melhora na eficiência é um importante avanço.

O princípio por trás da novidade é que a estrutura dela é composta por um conjunto de pequenas peças, formando o que os autores chamam de material digital. “Pode-se pensar nesse material como o equivalente físico da revolução que vimos na informática, em que centenas de chips juntos formam um computador”, explica ao Correio Nick Cramer, um dos coautores do estudo (Leia Três perguntas para).

As peças podem ser agrupadas em uma infinidade de formas, como aviões, arranha-céus, pontes e até estruturas espaciais. Cada unidade é forte e rígida, mas a escolha das dimensões e dos materiais utilizados permite um ajuste preciso da flexibilidade do objeto final. A primeira estrutura criada dessa forma foi a asa, flexível a ponto de se contorcer para substituir a função das superfícies de controle dos modelos atuais.

Segundo Gershenfeld, o modelo simplifica bastante a produção. A fabricação das asas de aeronaves atuais requer grandes equipamentos especializados em moldar e endurecer o produto, enquanto os materiais digitais podem ser produzidos em massa e montados rapidamente por robôs. O protótipo inicial foi montado a mão pelos engenheiros, mas as peças podem ser instaladas por robôs em miniatura, capazes de caminhar pela asa ou pelo interior dela durante a montagem. Os pesquisadores já criaram protótipos para essas pequenas máquinas.

A equipe trabalha há anos na construção de estruturas complexas, com diversas aplicações em potencial para a criação de dispositivos robóticos. O método poderá, por exemplo, ser utilizado na construção de braços e pernas capazes de mudar de forma em toda a sua extensão, em vez de depender de um número fixo de articulações.

Gershenfeld e sua equipe consultaram engenheiros da Nasa para explorar outras possíveis aplicações tecnológicas e descobriram que “a ideia de mudar continuamente o formato da asa para controlar um avião é o Santo Graal da área, tanto em termos de eficiência quanto em agilidade”, ressalta o engenheiro.