A maneira mais simples de começar a experimentar a aerodinâmica é pegar uma folha de papel e dobrá-la na forma de um avião. Depois que a diversão passar, você pode dar outro pequeno passo e brincar com aviões de corda. Alimentados por energia armazenada em um elástico torcido, esses aviões podem sustentar seu vôo por mais tempo.
Ou se tudo isso lhe parece um jogo infantil, você poderia construir um avião supercapacitor DIY, como Tom Stanton fez recentemente. Ele reinventou o clássico avião de corda usando eletrônica moderna, substituindo o elástico por um supercapacitor, um motor e um gerador de manivela. O resultado é uma aeronave extremamente leve que pode ser carregada em segundos e permanecer no ar por muito mais tempo do que o tempo de carga poderia sugerir.
Montando a moldura (📷: Tom Stanton)
O avião foi projetado em torno de um supercapacitor de 10 farad e 2,7 volts, pesando apenas cerca de 3 gramas. Embora capacitores maiores possam armazenar mais energia, Stanton determinou que seu peso adicional os tornava impraticáveis para voar. Emparelhado com um pequeno motor escovado normalmente encontrado em drones de brinquedo, o sistema fornece impulso suficiente para manter o avião no ar, apesar de operar abaixo da faixa de tensão nominal do motor.
Uma haste de fibra de carbono forma a fuselagem, oferecendo rigidez sem massa desnecessária. As asas e a cauda, no entanto, são onde a construção se torna particularmente inventiva. Stanton desenvolveu uma técnica que envolve a impressão 3D de uma fina estrutura de plástico diretamente em papel de seda. O plástico aquecido adere às fibras, criando uma estrutura leve e pré-revestida que lembra o que foi usado nos primeiros aviões.
Depois de impressas, as asas são moldadas em um perfil aerodinâmico usando calor e um modelo curvo. Este processo lhes confere uma curvatura semelhante à de um aerofólio, melhorando a sustentação. Os primeiros protótipos revelaram problemas de arrasto e estresse estrutural, levando a uma mudança para um design de asa de alta proporção – longa e estreita – que reduz a perda de energia dos vórtices nas pontas das asas e melhora a eficiência.
A asa foi impressa em 3D em papel de seda (📷: Tom Stanton)
A estabilidade é alcançada através de um recurso sutil, mas eficaz: o diédrico. As asas são projetadas para flexionar ligeiramente para cima durante o vôo, estabilizando naturalmente a aeronave sem sistemas de controle complexos. Enquanto isso, o posicionamento do motor abaixo da asa cria uma linha de impulso que inclina o nariz para cima sob potência, ajudando o avião a subir rapidamente durante sua explosão inicial de energia.
Carregar a aeronave é tão simples quanto girar uma pequena manivela conectada a um gerador. Um voltímetro analógico garante que o capacitor permaneça dentro do limite de tensão seguro. Nos testes, apenas quatro segundos de partida forneceram energia armazenada suficiente para um voo com duração de até 45 segundos.
Pesando apenas 15,6 gramas, o avião demonstra como os componentes modernos e a engenharia inteligente podem dar nova vida a conceitos clássicos. No entanto, a construção tem seus desafios. As asas de papel de seda são sensíveis às condições ambientais, principalmente à umidade, que pode fazer com que elas cedam e percam desempenho.
Este projeto é aquele que você realmente precisa ver em ação para apreciá-lo totalmente. Não deixe de conferir o vídeo abaixo.