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sábado, 25 de dezembro de 2010

NASA apresenta conceitos dos aviões do futuro

Inovação Tecnológica

Aviões do futuro: NASA mostra seus aviões-conceito
No começo do estudo havia projetos bem estranhos, para dar total liberdade aos
visionários. Siga as setas para acompanhar o processo de seleção dos candidatos
mais prováveis a aviões do futuro. [Imagem: NASA/Northrop Grumman Systems Corporation]

Aviões do futuro

A NASA acaba de concluir um estudo de 18 meses que reuniu seus próprios engenheiros e engenheiros da indústria privada para tentar visualizar como serão os aviões de passageiros do futuro.

No começo do estudo havia projetos bem estranhos, para dar total liberdade aos visionários. Na segunda etapa ainda havia pelo menos dois esquisitões, incluindo um "avião-linguado", mais parecido com o peixe ou com um carrinho de rolimã com esteroides.

Mas o resultado final tinha que ser realista e factível a médio prazo.

Assim, você provavelmente não terá problemas em reconhecer um avião quando ver um modelo 2050 em algum aeroporto no futuro. Em termos de aparência externa, todos parecem bem familiares, longe de ideias exóticas saídas de algum filme de ficção científica.

Inovações nos aviões

Mas um mecânico de aviões terá dificuldades em se adaptar: tecnicamente, os aviões das próximas décadas serão muito superiores e muito diferentes dos aviões de hoje.

"Ficando ao lado do avião você poderá não ser capaz de apontar as diferenças, mas as melhorias serão revolucionárias," disse Richard Wahls, cientista do Centro de Pesquisas Langley, da NASA. "A beleza tecnológica é bem mais do que uma pele bonita."

As diferenças começarão pela superfície externa. Essa nova geração de aviões terá fuselagens duplas construídas com ligas de memória de forma ultramodernas, cerâmicas e fibras de materiais compósitos. E sua superfície será coberta por revestimentos anticorrosão e capazes de autocicatrizar quando ocorrem fissuras.

Os sistemas de controle e comunicação utilizarão um mínimo de fios metálicos, que serão substituídos por cabos de fibra óptica e de nanotubos de carbono.

"Embaixo do capô" as diferenças não serão menores: esses aviões terão estruturas e tecnologias de propulsão concebidas para deixá-los mais silenciosos, menos poluentes e menos beberrões - e oferecendo mais conforto aos passageiros.

As tradicionais turbinas serão substituídas por sistemas híbrido-elétricos. As asas serão dobráveis e altamente flexíveis.

Aviões do futuro: NASA mostra seus aviões-conceito
O híbrido H-Wing Body Series foi idealizado pelos engenheiros do MIT. Será um avião gigantesco, voltado para voos intercontinentais. Este avião é projetado para voar a Mach 0,83, carregando 354 passageiros por até 14.000 km. [Imagem: NASA/MIT/Aurora Flight Sciences]

O que esperar

Os objetivos da Nasa para os aviões que entrarão em operação a partir de 2030, em comparação com uma aeronave entrando em serviço hoje, são:

  • Uma redução de 71 decibéis abaixo da norma atual de ruído, o que fará com que o barulho de um avião decolando ou pousando não vá além dos limites do aeroporto.
  • Uma redução de 75 por cento em relação ao padrão atual para as emissões de óxidos de nitrogênio, melhorando a qualidade do ar em torno dos aeroportos.
  • Uma redução de 70 por cento no consumo de combustível, o que poderia reduzir as emissões de gases de efeito de estufa e os custos das viagens aéreas.
  • A capacidade de implementar um conceito chamado "metroplex", que permitirá a melhor utilização das pistas em vários aeroportos em áreas metropolitanas, como forma de reduzir o congestionamento do tráfego aéreo e os atrasos.

Mais lentos e mais alto

Os engenheiros das diversas entidades envolvidas foram unânimes em alguns conceitos.

Por exemplo, os aviões comuns de passageiros deverão voar em velocidades de 5 a 10% mais lentas (Mach 0,7) do que os atuais, e a altitudes mais elevadas, com o objetivo de consumir menos combustível.

As pistas dos futuros aeroportos também deverão ser mais curtas, com 5.000 pés de comprimento em média. E, na opinião dos especialistas, a tendência de aviões cada vez maiores deverá se reverter: os aviões não deverão ser maiores do que os 737 atuais, e deverão fazer mais voos diretos, para diminuir os custos.

O próximo passo no esforço da Nasa para projetar os aviões de 2030 é uma segunda fase de estudos, para começar a desenvolver as novas tecnologias que serão necessárias para atender aos objetivos agora estipulados. As equipes começarão a trabalhar por volta de Abril de 2011.

Aviões do futuro: NASA mostra seus aviões-conceito
[Imagem: NASA/MIT/Aurora Flight Sciences]

Bolha Dupla

O D8 é chamado de "bolha dupla" pelos seus projetistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology).

A ideia é juntar dois tubos dos aviões comuns para fazer uma fuselagem mais larga e ganhar sustentação. As asas, em contrapartida, podem ser muito finas, diminuindo o peso e o arrasto. Para isso, os motores foram levados para a traseira.

O D8 foi projetado para voos domésticos, voando a Mach 0,74, carregando 180 passageiros e com autonomia de 5.500 km.

Aviões do futuro: NASA mostra seus aviões-conceito
[Imagem: NASA/The Boeing Company]

Ultra verde

O SUGAR Volt é uma das propostas da equipe da Boeing.

SUGAR é um acrônimo para Subsonic Ultra Green Aircraft Research, aeronave de pesquisas subsônica ultra verde.

O Volt vem do conceito de um sistema bimotor com propulsão híbrida que combina a tecnologia de turbinas a gás e baterias. Um sistema modular permite que o banco de baterias seja trocado, sem que o avião precise ficar parado esperando pela recarga.

Aqui também é possível ver o trabalho para tornar as asas mais delgadas: elas são sobrepostas ao corpo tubular do avião, com um apoio extra na parte inferior da fuselagem.

Este avião está sendo projetado para voar a Mach 0,79, carregando 154 passageiros, com autonomia de 6.500 km.

Aviões do futuro: NASA mostra seus aviões-conceito
[Imagem: NASA/Lockheed Martin Corporation]

Supersônico sem boom

Os conceitos supersônicos não poderiam ficar de fora. Mas os projetistas sabem que, para se tornar viável, um avião supersônico deverá superar a barreira do som sobre a terra, e não apenas sobre o oceano, longe de áreas habitadas, como acontecia com o Concorde.

A equipe da Lockheed Martin utilizou ferramentas de simulação para mostrar que é possível alcançar o voo supersônico sobre a terra reduzindo drasticamente o nível do ruído gerado quando se quebra a barreira do som.

Segundo os projetistas, isto pode ser obtido com a utilização de uma configuração de motores sobre as asas, que têm a forma de um V invertido. Outras tecnologias ajudam a alcançar a escala, a capacidade de carga e as metas ambientais.

Aviões do futuro: NASA mostra seus aviões-conceito
[Imagem: NASA/The Boeing Company]

Avião icônico

O Ícone II é o conceito de avião supersônico da Boeing.

Aqui também a principal preocupação é permitir o voo supersônico sobre a terra.

Os motores também foram levados para cima das asas, embora a empresa não comente as "tecnologias revolucionárias exigidas para reduzir o consumo de combustível e a redução no ruído".

Máquina quântica é escolhida a descoberta do ano pela Science

Inovação Tecnológica

Máquina quântica é escolhida a descoberta do ano pela Science
Esta máquina quântica aparentemente simples abre o caminho para que se discuta os limites da mecânica quântica e até mesmo o nosso próprio sentido do que é a realidade. [Imagem: O'Connel et al.]
Clássico e quântico

Até o ano de 2010, todos os objetos construídos pelo homem moviam-se seguindo as leis da mecânica clássica.

No início deste ano, porém, um grupo de cientistas criou a primeira máquina quântica, um dispositivo visível a olho nu que se move de uma forma que só pode ser descrita pela mecânica quântica, segundo as leis que regem o comportamento das coisas muito pequenas, como moléculas, átomos e partículas subatômicas.

O Site Inovação Tecnológica anunciou o feito, na reportagem Mecânica quântica aplica-se ao movimento de objetos macroscópicos, destacando então que se tratava de um experimento histórico.

Agora, a revista Science decidiu eleger a criação dessa primeira máquina quântica como sendo o avanço científico mais significativo do ano de 2010 - a propósito, o artigo que descreveu a descoberta foi publicado na revista Nature.

Máquina quântica

A máquina quântica tem uma aparência muito simples: uma pequena haste metálica, semelhante à extremidade de um estilete, fixada de modo a vibrar no interior de um sulco escavado em um material semicondutor - tecnicamente trata-se de um ressonador mecânico.

Com a máquina quântica pronta, os cientistas resfriaram-na até que ela atingisse seu estado fundamental de energia, que é o estado de menor energia permitida pelas leis da mecânica quântica - de resto um objetivo longamente perseguido pelos físicos.

Em seguida, os cientistas injetaram na máquina quântica um único quantum de energia, um fónon, a menor unidade física de vibração mecânica, provocando-lhe o menor grau de excitação possível.

Então verificaram aquilo que era previsto pela mecânica quântica: a máquina quântica, visível a olho nu, vibrava muito e vibrava pouco ao mesmo tempo, um fenômeno absolutamente bizarro, que só pode ser explicado pela mecânica quântica (veja o artigo indicado acima para mais detalhes).

Sentido da realidade

A máquina quântica prova que os princípios da mecânica quântica podem ser aplicados ao movimento de objetos macroscópicos, assim como às partículas atômicas e subatômicas. Ela fornece o primeiro passo fundamental rumo à obtenção de um controle completo sobre as vibrações de um objeto no nível quântico.

Tal controle sobre o movimento de um dispositivo deverá permitir aos cientistas manipularem esses movimentos minúsculos, de forma parecida com o que eles fazem hoje ao manipular as correntes elétricas e as partículas de luz.

Por sua vez, essa capacidade poderá permitir a criação de novos dispositivos para controlar os estados quânticos da luz, detectores de força ultrassensíveis e, em última instância, abrirá o caminho para que se discuta os limites da mecânica quântica e até mesmo o nosso próprio sentido do que é a realidade.

Por exemplo, a mecânica quântica permite que uma partícula esteja em dois lugares ao mesmo tempo. Um experimento assim poderia nos dizer porque algo grande como um ser humano não pode conseguir o mesmo feito - ou poderia?

Bibliografia:

Quantum ground state and single-phonon control of a mechanical resonator
A. D. O’Connell, M. Hofheinz, M. Ansmann, Radoslaw C. Bialczak, M. Lenander, Erik Lucero, M. Neeley, D. Sank, H. Wang, M. Weides, J. Wenner, John M. Martinis, A. N. Cleland
Nature
April 2010
Vol.: 464, 697-703
DOI: 10.1038/nature08967

Simulador de motos aumenta habilidades dos motoqueiros

Inovação Tecnológica

Simulador de motos aumenta habilidades dos motoqueiros

O simulador usa uma moto Triumph Daytona 675, montada em um equipamento projetado e construído na própria Universidade. [Imagem: The University of Nottingham]







Cientistas usaram um dos mais avançados simuladores de moto do mundo para analisar o comportamento dos pilotos na condução dos seus veículos.

O estudo comprovou que uma maior segurança não significa necessariamente andar mais devagar, e que o treinamento formal e mais avançado dos motociclistas pode resultar na melhoria da segurança das nossas avenidas e rodovias.

Acidentes com motos

Os motociclistas aparecem nas estatísticas de acidentes de trânsito em uma proporção muito superior à sua representação numérica. E, pior do que isto, a incidência de mortes entre os motociclistas é muito superior à dos demais envolvidos em acidentes de trânsito.

Os cientistas da Universidade de Nottingham usaram dados da Grã-Bretanha para verificar que dois terços dos acidentes com motos envolvem carros.

Mas um número significativo de acidentes ainda é causado unicamente pelos pilotos, sem nenhum outro veículo envolvido.

O objetivo da pesquisa foi analisar as atitudes, os comportamentos e as habilidades de diferentes tipos de pilotos, de acordo com seu nível de experiência e formação.

Simulador de motos

O simulador usa uma moto Triumph Daytona 675, montada em um equipamento projetado e construído na própria Universidade. Uma grande tela mostra as imagens do simulador propriamente dito.

Segundo os pesquisadores, o realismo obtido com a estrutura foi essencial para aferir o comportamento dos pilotos.

Três grupos de motociclistas foram submetidos a situações idênticas no simulador, bem como a outras tarefas no laboratório, para testar aspectos da sua percepção de risco e seu comportamento.

Treinamento avançado de pilotagem

Os resultados mostraram que a experiência por si só não aumenta a segurança dos pilotos na estrada e, em alguns casos, os pilotos mais experientes se comportaram como se fossem pilotos novatos.

Já os pilotos melhor treinados, que passaram por um curso avançado, usaram técnicas de posicionamento para antecipar e responder aos riscos, mantiveram-se dentro dos limites de velocidade urbana, e realmente se saíram melhor do que os pilotos apenas com treinamento básico.

"O estudo demonstrou claras diferenças entre os grupos de pilotos e os benefícios potenciais da formação avançada, que supera a experiência do piloto e o treinamento básico. Embora a experiência pareça ajudar as habilidades do piloto em determinada medida, a formação avançada parece desenvolver níveis mais profundos de percepção, consciência e responsabilidade," diz o Dr. Alex Stedmon, coordenador da pesquisa.

Um relatório completo dos resultados da pesquisa está previsto para ser publicado até o final de Dezembro.

segunda-feira, 1 de novembro de 2010

Maior túnel de água do mundo vai superar os túneis de vento

Engenheiros da Universidade de Miami, nos Estados Unidos, estão iniciando os estudos de viabilidade para a construção de um túnel de água para estudos avançados de dinâmica de fluidos.


O túnel de água terá uma seção de teste de 4 x 4 metros (m)
de largura por 20 m de comprimento, e deverá gerar uma
velocidade da água de até 20 m/s.
[Imagem: Brittney Bomnin/Univ.Miami]

Estudos hidro e aerodinâmicos

O projeto visa criar uma alternativa para os conhecidos túneis de vento, criando o maior túnel de água do mundo, chamado WTAPC (Water Tunnel of the Americas at the Panama Canal).

"Um túnel de água é a progressão natural de um túnel de vento de pesquisas," diz Antonio Nanni, gerente do projeto. "A água e o vento têm efeitos similares sobre as estruturas e os materiais, mas, com a água, pode-se maximizar o efeito dinâmico, porque a água é mais densa do que o ar."

O gigantesco laboratório poderá trazer benefícios para várias indústrias, incluindo a aeroespacial, naval e da construção civil, além da indústria automobilística.

"As instalações permitirão aos pesquisadores testar modelos de estruturas que se quer construir, incluindo veículos, edifícios e turbinas," explica Nanni. "O túnel também permitirá aos cientistas determinar as forças de condições climáticas extremas em edifícios e estruturas, replicando as condições de vida real em uma escala maior do que é atualmente possível."

Túnel de água

O túnel de água terá uma seção de teste de 4 x 4 metros (m) de largura por 20 m de comprimento, e deverá gerar uma velocidade da água de até 20 m/s.

Uma condição essencial para o desenvolvimento das pesquisas é que esse fluxo seja mantido por, pelo menos, 60 segundos. Nenhum túnel de água no mundo hoje supera qualquer um desses quesitos.

Os túneis de água já existentes são circuitos fechados que usam motores elétricos e bombas para forçar a água através de um duto.

O novo túnel deverá ser mais "verde", aproveitando a queda natural da água captada na barragem Meddem, do Canal do Panamá, que fluirá periodicamente através do túnel, dispensando o bombeamento e o gasto de energia.

"Estamos usando a força da natureza para operar um centro de pesquisas, sem impactar a demanda de energia," diz Nanni. "O projeto tem fortes fundamentos técnicos e de sustentabilidade, e a relevância científica e econômica de tal laboratório para o Panamá e toda a região não tem precedentes."

Além do túnel de água propriamente dito, o laboratório exigirá um sistema de supercomputação, capaz de processar todos os dados gerados a cada experimento.