Aeronaves compostas: 4 aeronaves compostas populares construídas até o momento

Os materiais percorreram um longo caminho desde que os irmãos Wright voaram pela primeira vez com asas que consistiam em tecido de musselina enrolado sobre uma estrutura de madeira dobrada a vapor.

Madeira e tecido continuaram sendo os principais materiais de construção durante a Primeira Guerra Mundial. As estruturas foram reforçadas com arame para que o avião mantivesse sua forma.

Mas a madeira e o tecido não são materiais muito duráveis ​​e esses planos eram difíceis de manter, especialmente quando deixados de fora dos elementos. Assim, durante o período entre guerras, os fabricantes mudaram gradualmente para a construção metálica. Isso geralmente significava uma moldura de alumínio coberta com folhas de alumínio rebitadas.

Um exemplo perfeito de inovação em tempos de paz é o Boeing P-26 Peashooter, o primeiro caça monoplano totalmente metálico dos Estados Unidos.

Com algumas exceções, como o Spruce Goose de madeira, o metal tem sido o material preferido desde a Segunda Guerra Mundial.

No entanto, com os avanços da tecnologia, mais fabricantes estão incorporando materiais compósitos em seus projetos, e alguns projetistas estão construindo aviões inteiros com materiais compósitos. Neste artigo, você aprenderá sobre quatro aeronaves compostas populares, três das quais são projetos experimentais de nicho e uma delas é um avião acrobático em produção.

Mas primeiro, afinal, o que são materiais compósitos?

Os três grandes: carbono, vidro e Kevlar

Essencialmente, um material compósito é um material composto por mais de dois ou mais materiais constituintes.

Sim, sabemos que você não deve usar uma palavra em sua definição.

Talvez exemplos ajudem.

O concreto armado, com sua mistura de cimento e aço, é um material compósito.

A madeira compensada, embora principalmente madeira, é tecnicamente composta. É mantido unido com cola e muitas vezes projetado com mais de um tipo de madeira.

Na aviação, os materiais compósitos são geralmente plásticos reforçados com fibras. A fibra é Kevlar, fibra de carbono ou fibra de vidro embebida em resina plástica. Muitas vezes, os materiais são laminados ou empilhados em camadas e colados para maior resistência. E, à medida que a resina plástica cura, a estrutura torna-se quase dura como uma rocha.

A construção naval adotou materiais compósitos como método de construção preferido anos atrás. Afinal, a maioria de nós já esteve em um barco de fibra de vidro, mesmo que não tenhamos apreciado totalmente sua construção composta na época.

A indústria da aviação está apenas começando a adotar os compósitos.

A Airbus se orgulha de que seu novo A350 XWB é quase metade composto por materiais compósitos, principalmente plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP), incluindo a maior parte das asas do avião. O CFRP oferece uma melhor relação resistência-peso do que o metal.

Além disso, o Boeing 787 é cerca de 50% composto em peso e 80% se medido em volume.

No mundo da aviação geral, as aeronaves Cirrus são moldadas em fibra de vidro e fibra de carbono. Isso permite um formato mais suave e aerodinâmico do que a construção tradicional de skin-on-frame.

A construção composta tem suas desvantagens. Ao contrário do alumínio, os materiais devem curar, o que pode atrasar a construção numa instalação de produção em massa. E os custos iniciais da fibra de carbono, por exemplo, são mais elevados do que os do alumínio.

Porém, a utilização de materiais mais leves e duráveis ​​resulta em economia de combustível e manutenção.

Aviões espaciais e outros experimentos

Duas grandes vantagens dos materiais compósitos são a facilidade de construção e as superfícies lisas e aerodinâmicas.

Ambos os atributos tornam os materiais compósitos vantajosos para construtores experimentais. Afinal, você não quer contratar uma equipe de soldadores e despejar um monte de mão de obra em um projeto único que pode não funcionar. É mais fácil e econômico usar compósitos ao experimentar novos designs inovadores.

O engenheiro aeroespacial Burt Rutan, fundador da Scaled Composites , com sede em Mojave, Califórnia, credita aos materiais compósitos o sucesso de sua empresa, produzindo novos aviões incomuns e futuristas em curtos prazos.

Entre eles estão:

Scaled Composites ATTT : Na década de 1980, uma agência do Departamento de Defesa dos EUA chamada DARPA pediu a Rutan que construísse uma aeronave de decolagem e pouso curtos (STOL) para transportar tropas dentro e fora do perigo, algo entre um helicóptero e um avião de carga.

A DARPA é um excelente exemplo do amor do governo pela sopa de letrinhas e significa Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa. A agência é responsável pelo desenvolvimento de novas tecnologias militares.

Usando fibra de vidro e fibra de carbono, Rutan construiu um avião em escala de 60% para fins de prova de conceito. O avião era uma aeronave bi-turboélice de asa tandem com cauda em T, chamada de Transporte Tático de Tecnologia Avançada (ATTT, ou AT3). A Scaled Composites conduziu 51 voos de teste em 1987. Em 1988, Rutan reconstruiu o avião com lanças duplas.

A DARPA perdeu o interesse no projeto e o avião agora está armazenado na Base Aérea de Edwards.

Scaled Composites VSS Enterprise: Se você conhece esta aeronave, provavelmente a conhece como a primeira SpaceShipTwo. Construído pela Scaled Composites, este avião espacial suborbital pertencia e era operado pela Virgin Galactic , do empresário bilionário Richard Branson, uma subsidiária do Virgin Group que testava a viabilidade do turismo espacial, transportando passageiros a uma altitude de 328.000 pés.

Os planos previam uma nave-mãe construída pela Scaled Composites, VMS Eve, também chamada WhiteKnightTwo, para transportar a VSS Enterprise para o alto da atmosfera. A partir daí, a SpaceShipTwo se separaria e dispararia seus motores de foguete, explodindo no espaço próximo.

Os voos de teste começaram em outubro de 2010, mas o VSS Enterprise nunca atingiu seu objetivo final de transportar passageiros ao espaço.

No Halloween de 2014, o VSS Enterprise se desintegrou no deserto de Mojave durante um vôo de teste e acabou caindo, matando o copiloto Mike Alsbury e ferindo gravemente o piloto Pete Siebold. O acidente aconteceu após 13 segundos de vôo com foguete quando o VSS Enterprise se aproximava de Mach 1, a cerca de 50.000 pés de altura. O Conselho Nacional de Segurança nos Transportes identificou o erro humano e as salvaguardas de projeto inadequadas como fatores contribuintes.

Scaled Composites VMS Eve: VMS Eve é o avião porta-aviões, ou nave-mãe, que transporta o avião espacial VSS Unity SpaceShipTwo da Virgin Galactic para o ar para um lançamento em alta altitude. Enquanto VSS significa Virgin Space Ship, VMS significa Virgin Mother Ship. E Eva? Esse é o nome da falecida mãe do proprietário da Virgin, Richard Branson.

O VMS Eve também é conhecido como WhiteKnightTwo. Construído pela Scaled Composites, possui duas fuselagens e quatro motores a jato. Em vôo, a SpaceShipTwo fica pendurada na asa entre as duas fuselagens. O VMS Eve voou pela primeira vez em 21 de dezembro de 2008. Ele fica no espaçoporto da Virgin Galactic no Novo México.

A Virgin diz que está perto de transportar passageiros para o espaço.

A aventura pode ser sua pelo custo de uma passagem, apenas US$ 250 mil.

Sinta as Forças G

Assim como Scaled Composites, Game Composites é outro designer e construtor que saltou de cabeça no mundo dos materiais compósitos.

A diferença é que, até agora, a Game construiu um avião, o GB1 Gamebird de fibra de carbono, e embora seja único, não é uma raridade da era espacial como algumas das produções em escala.

GB1 Gamebird : O GB1 foi projetado pelo alemão Phillip Steinbach e fabricado sob um contrato de licença com a Game Composites, fundada em Arkansas em 2013. Steinbach fundou a Game Composites com Steuart Walton, neto de Sam Walton, fundador do Walmart.

O Gamebird de fibra de carbono foi construído para acrobacias, um veículo de dois lugares em linha – como um caça a jato – com o piloto sentado na parte de trás. É movido por um Lycoming de seis cilindros de 303 cv e capaz de atingir velocidades de até 235 nós.

O GB1 pesa apenas 1.300 libras a seco. A taxa de subida ao nível do mar é de insanos 2.600 pés por minuto.

Cada GB1 é montado com 330 peças de fibra de carbono e depois cozido a 200 graus para que tudo cure junto. A fibra de carbono também pode aguentar. Steinbach diz que aguenta 19 Gs sem falhas estruturais. Em vôo no mundo real, o avião é capaz de mais e menos 10 Gs e mais de 400 graus de rotação por segundo.

Em outras palavras, não é para os fracos de coração.

O Gamebird ganhou seu certificado de produção FAA em 2019, e a empresa planeja aumentar a produção. O preço começa em US$ 400.000.

O futuro dos compósitos na aviação

Espere ver os materiais compósitos continuarem a crescer na aviação.

Em 2015, a NASA estabeleceu uma parceria público-privada para pesquisar e desenvolver materiais compósitos na indústria da aviação.

As previsões de mercado para empresas de compósitos que trabalham na aviação são em sua maioria otimistas , especialmente à medida que novos processos entram em operação.