| Winglets |
| Estes pequenos aerofólios montados nas pontas das asas reduzem a resistência induzida, garantindo assim maior eficiência e menor consumo de combustível. |
Texto e
Arte: Edmundo Ubiratan |
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A
idéia dos winglets surgiu da observação
de algumas espécies de pássaros que ao deflexionarem
as longas penas das pontas de suas asas podem planar por longas
distâncias sem qualquer esforço. O conceito era simples, pois quando o ar escoa sobre a asa, a pressão é menor no extradorso (superfície superior) e maior no intradorso (superfície inferior), como resultado, o ar escoa do intradorso em direção ao extradorso pelas pontas das asas, formando um turbilhonamento espiral, gerando um arrasto adicional no avião, em alguns casos este arrasto corresponde até a 35% do total. Sendo que gera uma perda significativa de energia, reduzindo assim a eficiência e aumentando consideravelmente o consumo de combustível. O conceito dos winglets surgiu pela primeira vez na aviação em meados da década de 20, mas somente na segunda metade dos anos 70 começaram a serem estudados. Os primeiros estudos foram coordenados pelo engenheiro aeronáutico Richard T. Whitcomb do Centro de Pesquisas Langley da NASA, duas possibilidades foram propostas, o aumento da envergadura das asas ou a instalação de pequenos aerofólios nas pontas das mesmas. Estudos realizados no túnel de vento mostraram que a instalação de tais superfícies eram em média 20% mais eficientes que o aumento da envergadura. Além disso, o peso e esforços estruturais eram muito menores com a instalação dos winglets. Em 1976 foram instaladas nas pontas das asas de um Boeing KC-135 (versão de reabastecimento aéreo do Boeing 707) duas superfícies aerodinâmicas voltadas para cima a fim de verificar o desempenho da aeronave em vôo. Foi verificado que com a instalação dos winglets houve uma redução de aproximadamente 9% no arrasto induzido, aumentando significativamente o alcance e performance da aeronave. Testes semelhantes foram realizados em um Douglas DC-10-10 que teve instalado em suas asas duas pequenas superfícies aerodinâmicas, uma maior voltada para cima e uma menor voltada para baixo, em uma configuração semelhante a que seria adotada posteriormente nos McDonnell Douglas MD-11. Com resultados similares aos obtidos com o KC-135. |
| Os primeiros
aviões a serem projetados com winglets foram o Boeing 747-400,
Gulfstream III e IV, McDonnell Douglas MD-11 e C-17 e Airbus A330/340.
Apesar do 747-400 ter sido o primeiro avião a contar com winglets
eles são considerados um dos mais eficientes já projetados. As principais vantagens do uso dos winglets são: economia de até 5% no consumo de combustível; redução no custo da manutenção dos motores; melhor na performance durante a decolagem; aumento da altitude de cruzeiro e redução dos ruídos causados durante a decolagem. Vale ressaltar que estes parâmetros variam de acordo com o modelo da aeronave e seu uso. Apesar de tais benefícios, a instalação de winglets nem sempre é viável para determinado modelo. Os dois principais pontos que devem ser levados em consideração são, se a eficiência aerodinâmica gerada pelo winglet compensa os problemas estruturais causados por sua intalação. Mesmo possuindo um peso relativamente pequeno as forças estruturais causadas por seu uso requerem um reforço estrutural que aumenta consideravelmente o peso da aeronave. |
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| Além
disso, em vôos com menos de duas horas a economia gerada pelo
uso do winglet não compensa o custo de instalação
e manutenção. |
Na ilustração acima é possível comparar os vórtices gerados por uma asa com winglets e outra sem. |
| Outro ponto
importante é observar as alternativas aerodinâmicas ao
uso do winglet, como a extensão da envergadura das asas, e/ou
a adição do raked wing tips (extensão das pontas
das asas em um ângulo mais acentuado, que proporciona desempenho
similar ao winglet com menor peso e esforço estrutural) que
foi utilizado inicialmente no Boeing 767-400, e posteriormente desenvolvido
para os Boeing 777-300ER e -200LR. No desenvolvimento do 777, estudos mostraram que o uso do winglet não traria benefícios aerodinâmicos, sendo que a melhor solução foi à extensão da envergadura das asas, que gerou uma asa mais estreita, com menor peso estrutural que obteve um desempenho similar ao uso dos winglets. Apesar da complexidade para a instalação dos winglets, atualmente alguns modelos contam com esta opção, incluindo o veterano Boeing 727 e recentemente também os Boeing 737-300. A família 737 Next Generation, conta com a opção para instalação de winglets, que foram batizados de “blended winglet”, devido ao formato de junção entre a asa e o winglet. Os blended winglet foram desenvolvidos em conjunto pela Boeing e Aviation Partners, que foram testados primeiramente no Boeing 737-800, e posteriormente foram oferecidos também aos modelo 737-700 e 737 BBJ I e II (Boeing Business Jet) a versão executiva do 737-700 e -800, respectivamente. O uso dos winglets proporcionam um aumento de 6 a 9% no alcance nos modelos 737NG. Recentemente foi anunciado que esta sendo desenvolvidos kits para instalação de winglets nos Boeing 757 e MD-80, sendo que o 747-400 deverá ganhar novos winglets com 4,3 metros de comprimento cada. |
| Imagem da Capa: Boeing MD-11 - Thay Airways International | Foto: Edmundo Ubiratan |
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