O mais novo túnel de vento da NASA baseia-se no legado de inovação

Por mais de 100 anos, os túneis de vento no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, ajudaram a moldar o futuro do voo.

Agora, duas das instalações mais antigas da NASA – o túnel de baixa velocidade de 12 pés e o túnel giratório vertical de 20 pés – passarão a tocha para o Flight Dynamics Research Facility (FDRF), o primeiro grande túnel de vento da NASA construído em mais de 40 anos.

“O FDRF tem uma combinação de recursos encontrados em nenhuma outra instalação no mundo”, disse Mike Fremaux, engenheiro-chefe aposentado da divisão de Sistemas de Voo Inteligente da NASA Langley. “É um túnel de vento vertical de alto desempenho com uma grande seção de testes capaz de realizar todos os tipos de testes para avaliar a dinâmica dos veículos de voo.”

Quando o FDRF for inaugurado ainda este ano, fornecerá versões aprimoradas dos recursos oferecidos pelas duas instalações legadas. A seção de testes do FDRF permitirá aos pesquisadores lançar modelos em um fluxo de ar vertical crescente. Isto oferecerá aos pesquisadores a capacidade de realizar testes de rotação de aeronaves e testes de voo livre de veículos projetados para reentrar na atmosfera da Terra vindos do espaço.

O FDRF desempenhará um papel integral na condução de pesquisas que apoiam as missões aeronáuticas, científicas e de exploração espacial da NASA. Tal como muitas instalações da NASA, a história da FDRF está enraizada numa história de inovação.

Quando o túnel de baixa velocidade de 12 pés começou a operar em 1939, a aviação parecia muito diferente do que é hoje.

Foi construído para a agência antecessora da NASA, o Comitê Consultivo Nacional para Aeronáutica (NACA), para estudar a controlabilidade de aviões em vôo livre. Os modelos de aeronaves voavam sem suporte devido ao vento gerado, em vez de serem montados em suportes. Vários operadores usaram controles remotos rudimentares para operar os modelos no túnel.

A instalação que abrigava o túnel ostentava um design único: uma esfera de 18 metros de diâmetro. A configuração permitiu que o túnel se movesse e se adaptasse às trajetórias de voo dos modelos de vôo livre. Os “pilotos” poderiam usar atuadores hidráulicos, girando a seção de teste do túnel para corresponder aos movimentos dos modelos. O design esférico facilitou a recirculação do ar do ventilador da instalação através do túnel, independentemente do ângulo de inclinação da seção de teste.

Em 1958, a NASA transferiu os testes de voo livre para outro túnel Langley. A agência desativou os atuadores hidráulicos do 12-Foot, fixando sua seção de teste na posição horizontal, e começou a usá-lo para testes mais convencionais, observando como a força aerodinâmica afetava a estabilidade e o controle dos modelos montados em suportes.

A 12-Foot apoiou grandes projetos ao longo dos seus 86 anos de serviço, desde a transição de biplanos para monoplanos entre duas guerras mundiais, passando pelo desenvolvimento de aeronaves supersônicas. Projetos revolucionários foram testados no 12 pés, desde a asa inclinada para frente X-29 e o X-31 Demonstrador de capacidade de manobra de caça aprimorado, até o mais recente X-59 silenciosa aeronave de pesquisa supersônica e o aeroshell para a NASA Libélulaum helicóptero exclusivo projetado para explorar Titã, a maior lua de Saturno.

O 12-Foot foi encerrado em 2025, mas seu legado será sentido e visto na FDRF. Seis pás de ventilador de madeira e o cubo central de metal do ventilador de 12 pés estão em exibição dentro da sala de controle do FDRF.

Enquanto o túnel de 12 pés testava novas ideias para aeronaves e componentes, o túnel giratório vertical de 20 pés desempenhou um papel crítico na segurança da aviação.

Inaugurado em 1941, o túnel de rotação vertical foi projetado para estudar as características de estol e rotação de aeronaves. Seu objetivo era evitar acidentes mortais em que uma aeronave girasse descontroladamente. O design vertical permitiu que os modelos caíssem no fluxo de ar ascendente, simulando como as aeronaves se comportavam durante um giro. Os pesquisadores lançaram modelos manualmente na corrente de ar ascendente vertical do túnel para avaliar essas características.

O túnel rapidamente se tornou uma das instalações de testes de rotação mais importantes do mundo. A pesquisa apoiou a aviação comercial, sistemas de design de pára-quedas, missões espaciais da NASA e o desenvolvimento de quase todas as aeronaves militares dos EUA projetadas desde a Segunda Guerra Mundial.

Modelos de muitos desses testes estarão em exibição no lobby do FDRF, uma prova da rica história do Vertical Spin Tunnel.

“É ótimo mostrar o legado do trabalho que começou na época do NACA e continuará nas próximas décadas”, disse Fremaux.

A FDRF dará continuidade ao compromisso da NASA com instalações de classe mundial e com a experiência única da força de trabalho da agência.

“Foi isso que manteve as outras instalações funcionando”, disse Fremaux. “Não apenas os edifícios, os ventiladores e os motores, mas também a experiência associada a essas instalações. Não é possível ter um sem o outro.”

O FDRF basear-se-á não apenas na história do túnel de 12 pés e do túnel giratório vertical, mas também nos seus equipamentos, incluindo muitos dos seus principais equipamentos de teste, instrumentação e sistemas de dados, que foram reaproveitados para uso no FDRF, reduzindo custos e tempo de desenvolvimento.

À medida que a NASA envia astronautas à Lua através do programa Artemis, o FDRF desempenhará um papel vital no teste das tecnologias de entrada, descida e aterragem que garantirão um regresso seguro à Terra. A pesquisa dentro da FDRF também apoiará missões científicas a planetas e luas com atmosferas, como Vênus e a lua de Saturno, Titã. A instalação de 25.000 pés quadrados desempenhará um papel importante na pesquisa experimental para o desenvolvimento de aviões X, veículos de voo autônomos e drones da NASA.

“Para mim, ver a FDRF ganhar vida e estar preparado para começar a apoiar missões importantes da agência, depois de 30 anos trabalhando no conceito nos bastidores com equipes formais e informais de colegas de trabalho motivados e inovadores, é a pedra angular mais gratificante que poderia ter na minha carreira”, disse Fremaux.

Assim como o túnel de baixa velocidade de 12 pés e o túnel giratório vertical de 20 pés apoiaram décadas de inovação aeroespacial, o FDRF está pronto para moldar o futuro do voo.

Kimiko Booker
Centro de Pesquisa Langley da NASA