Pesquisadores testam novos materiais no Solar Impulse
Enquanto a equipe do Solar Impulse está prestes a realizar uma série de testes de voo através dos Estados Unidos, equipes na Suíça se ocupam da pesquisa de novos materiais de alta tecnologia para aplicação na próxima versão do avião movido à energia solar.
O objetivo dos criadores do Solar Impulse – Bertrand Piccard e André Borschberg – é não apenas de bater recordes, mas sim promover a implementação de tecnologias relacionadas às fontes de energia renováveis. Com aproximadamente oitenta parceiros, dos quais se incluem muitas empresas suíças, que ajudaram a conceber, construir, testar e fazer voar o protótipo, as descobertas realizadas através do projeto chegam a superar todas as expectativas iniciais.
De volta ao lar, na parte ocidental da Suíça, e longe do olhar e das câmeras da imprensa, a construção da nova geração da aeronave Solar Impulse – HB-SIB, está a caminho. Para os parceiros industriais do Solar Impulse e o consultor científico, a Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), o avião solar é uma concentração de desafios tecnológicos, que não se resume apenas em encontrar os materiais corretos.
Um exemplo: no Solar Impulse não existe nenhum rebite, ou seja, todas as partes do avião são coladas umas às outras. Na procura de materiais ultraleves, porém resistentes, para construir essa aeronave dos sonhos, os engenheiros do Solar Impulse chegaram até os limites no desenvolvimento de materiais compósitos.
Esse desafio foi assumido pela Décision SA e North TPT, duas empresas baseadas na região de Lausanne e atuando em estreita colaboração com a EPFL. Um detalhe interessante é que as duas empresas têm suas origens em atividades náuticas.
Ultraleve
O esqueleto ultraleve do aparelho, a cabine e as asas do primeiro protótipo (HB-SIA), hoje voando nos Estados Unidos, foram fabricadas pela Décision em colaboração com a EPFL. A empresa necessitou um ano de testes e cooperações para finalmente chegar ao design tipo favo de mel em fibra de carbono em sanduíche para a primeira aeronave, utilizando folhas de carbono pesando apenas 93 gramas por metro quadrado.
“Trata-se de alta tecnologia, mas ao mesmo tempo é quase um artesanato”, explica o chefe da Décision, Bertrand Cardis, enquanto caminha através das oficinas onde foram produzidos diversos veleiros da equipe suíça Alinghi e as asas do famoso “homem-foguete”, Yves Rossy.
Os técnicos preparam atualmente os painéis individuais para a nova fuselagem do Solar Impulse e trabalham na sua montagem.
“Estamos falando aqui de até seis mil horas de trabalho por peça”, afirma Cardis.
O objetivo é desenvolver uma aeronave ainda mais leve, com uma maior envergadura de 72 metros e mais espaço para os painéis solares. As folhas de carbono utilizadas pelo novo Solar Impulse são três vezes mais leves do que papel, correspondendo a apenas 25 gramas por metro quadrado.
“Para o desenvolvimento de projetos extremos você precisa abandonar um pouco do conforto”, ressalta Cardis. “Você entra em uma zona onde tem de assumir riscos e necessita também minimizá-los. Esse trabalho envolveu muita pesquisa por parte da EPFL.”
A proximidade geográfica dos atores mais importantes na pesquisa de materiais e desenvolvimento para esse projeto é uma grande vantagem, considera Pascal Vuilliomenet, da EPFL. “Somamos aqui um conjunto de conhecimentos, que é algo inestimável”, declarou à swissinfo.ch
O Solar Impulso – em inglês Solar Impulse – é projeto de avião solar de longo alcance atualmente estudado na Escola Politécnica Federal de Lausanne, a EPFL. O projeto é promovido por Bertrand Piccard, e visa uma volta ao mundo utilizando-se somente energia solar.
A aeronave deverá ter somente um lugar, ser capaz de navegar autonomamente, de modo a manter o navegante a bordo durante dias. Se a eficiência das baterias tornar possível reduzir o peso, poderá ser criado um modelo de dois lugares, para tornar a façanha volta ao mundo menos difícil.
Os voos em 2013 através dos Estados Unidos devem ser iniciados em 3 de maio.
O itinerário com cinco paradas: de São Francisco (Califórnia) à Phoenix (Arizona), de Dallas (Texas) a Saint Louis (Missouri) ou Atlanta (Georgia), finalizando em Washington D.C. e Nova Iorque.
A primeira aeronave Solar Impulse (HB-SIA) foi apresentado em 26 de junho de 2009. Os primeiros testes iniciaram-se no ano seguinte, culminando com o primeiro voo noturno na história da aviação solar em 7 de julho de 2010, com uma duração de mais de 26 horas.
Em setembro de 2010, o Solar Impulse atravessou a Suíça, pousando nos aeroportos de Genebra e Zurique. Em 2001 o aparelho realizou o primeiro voo fora da Suíça, ao fazer o percurso até Bruxelas e então até Paris.
O Solar Impulse realizou um voo de Payerne (Suíça) até Rabat (Marrocos) e retornou em 2012. No atual ano está sendo construído o próximo Solar Impulse (HB-SIB). O principal objetivo é a volta ao mundo em 2015.
Mais camadas
O fornecedor da Décision, North TPT, está apenas alguns minutos de carro. Instalada em uma antiga fábrica de cabos, a North TPT desenvolveu novos materiais de vela para a equipe Alinghi durante a sua participação na competição Americas Cup em 2007. O material foi criado em um modelo composto de diversas peças fabricadas com um novo tipo revolucionário de carbono compósito, utilizados em grande parte em carros, barcos e trens.
Os compósitos de carbono consistem em lâminas finas de fibra “prepreg” (n.r.: um tipo de compósito pré-impregnado), uma mistura de fibra e resina reforçada. A North TPT, auxiliada pelos pesquisadores da EPFL, desenvolve um material de camadas muito mais fino. Esse material é composto de muito mais camadas de fibra, dispostas umas sobre as outras em diferentes direções, mais leves e mais forte daquilo que havia antes.
“De fato, é como ter mais pixels em uma fotografia”, compara o diretor administrativo da North TPT, François Mordasini.
O novo material é tão fino, que necessita de um robô especial, operado por computador, para colocar as diferentes camadas de fibra em diferentes ângulos, fabricando folhas à medida ou blocos de compósitos de carbono. Elas podem ser utilizadas para fazer qualquer coisa, de varinhas de pesca, componentes de relógio até caixas de transmissão para carros de Fórmula 1.
North TPT também precisou desenvolver novos programas de computador para usar nos cálculos da estrutura compósita, adaptada para lidar com um número maior de camadas. Com esses elementos, o novo material pode ser plenamente explorado.
“Reunimos uma série de instrumentos que nos permitem aperfeiçoar os materiais em uma base individual”, acrescenta.
Testando
O compósito ultrafino tem diferentes propriedades em relação aos compósitos tradicionais. Eles são testados por Robin Amacher e colegas do laboratório de mecânica aplicada e análise de confiabilidade da EPFL.
“O que é notável sobre esse compósito é que ele tem um ponto de ruptura muito mais elevado e a quebra é mais limpa. A resistência ao desgaste de materiais dando resultados extraordinários. Isso permite ao designer de fazer uso pleno do desempenho do material”, disse Amacher.
“Não medimos apenas valores, mas também aprendemos como os materiais se rompem. A partir do momento em que você descobre esse ponto, é possível fazer propostas de melhora”, acrescenta.
A EPFL aderiu ao projeto do Solar Impulse em 2003, quando realizou um estudo de viabilidade. Desde então uma série de eixos de pesquisas foram firmados, incluindo sensores de interface do utilizador – pilotos do Solar Impulse precisam estar alerta por longos percursos. Mais trabalho será realizado nessa área durante os testes de voo simulado para a nova aeronave em dezembro.
“Projetos de pesquisas como o Solar Impulse são muito valiosos para nós, não apenas para a demonstração de tecnologia, mas também pelo fato de os nossos estudantes estarem envolvidos em pesquisa de alta qualidade em inovações, onde veem a utilização imediata da sua contribuição. Esse tipo de transferência de tecnologia beneficia a todos”, completa Vuilliomenet.
Adaptação: Alexander Thoele
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