Pesquisadores do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Aerodinâmica da China (CARDC), sediado em Mianyang, na província de Sichuan, apresentaram avanços no uso de plasma para melhorar o desempenho aerodinâmico de drones de alta altitude.
O estudo, publicado no Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, indica que a aplicação da tecnologia pode aumentar em até 88% a relação sustentação/arrasto das asas, parâmetro essencial para a eficiência de voo.
O experimento foi realizado em túneis de vento do CARDC, um dos maiores complexos de simulação de voo do mundo. A pesquisa foi liderada por Zhang Xin, cientista sênior do Laboratório Estatal de Aerodinâmica da instituição.
De acordo com Zhang, “essa tecnologia tem potencial para estender a resistência de drones de alta altitude e longa duração (HALE)”.
O estudo analisa as dificuldades enfrentadas por aeronaves não tripuladas em altitudes superiores a 10 mil metros, como o ar rarefeito, que reduz drasticamente a eficiência aerodinâmica.
Atualmente, drones como o RQ-4 Global Hawk, dos Estados Unidos, e o CH-9, da China, conseguem manter-se em voo por até 40 horas nessas altitudes. Contudo, especialistas apontam que a autonomia pode ser expandida com soluções que enfrentem a perda de sustentação em baixas velocidades.
Simulações conduzidas pelos cientistas chineses mostram que, ao reduzir a velocidade do drone de 15 m/s para 8 m/s (cerca de 29 km/h), a razão sustentação/arrasto sofre uma queda superior a 60%. A resposta da equipe foi incorporar um gerador de plasma nas asas da aeronave.
O dispositivo emite descargas elétricas de 16 mil volts, capazes de ionizar o ar em frequência de 8 mil vezes por segundo. Esse processo cria jatos de partículas carregadas que interagem com o fluxo de ar ao redor da estrutura.
Os testes indicaram que o plasma energizado evita a separação do fluxo de ar, condição aerodinâmica que ocorre quando o ar deixa de acompanhar a superfície da asa e compromete a sustentação. Com isso, os drones são capazes de manter estabilidade e voo mesmo em velocidades reduzidas.
Apesar dos resultados positivos, os pesquisadores destacam que o uso do plasma também gera vórtices que podem desestabilizar a aeronave em manobras específicas, como curvas fechadas ou subidas.
“Os próximos passos envolvem propor estratégias de controle ideais por meio de experimentos de alta frequência”, informa o artigo. A proposta é desenvolver um sistema de controle de circuito fechado que viabilize o uso prático da tecnologia em situações reais de operação.
A equipe também aponta que a demanda por drones HALE cresce de forma contínua em aplicações militares e civis. “Drones de longa duração são indispensáveis para missões militares/civis – reconhecimento, vigilância, avaliação de desastres – e sua demanda continua crescendo”, afirmaram os autores do estudo.
O avanço integra uma série de desenvolvimentos recentes da indústria de defesa e pesquisa aeroespacial chinesa. Imagens divulgadas no início deste ano mostram aeronaves furtivas com características atribuídas a projetos de sexta geração, ainda em fase de testes.
Segundo analistas internacionais, os novos modelos sugerem um estágio avançado de desenvolvimento em áreas como aerodinâmica, furtividade e inteligência artificial.
A tecnologia de plasma estudada no CARDC poderá ter aplicação tanto em plataformas não tripuladas quanto em aviões convencionais, dependendo da viabilidade dos sistemas de controle. A eficiência em voo, especialmente em regimes de baixa velocidade e alta altitude, é considerada estratégica para missões de longa duração e vigilância contínua.
O CARDC é vinculado a programas de pesquisa militar e atua como um dos principais polos científicos da China no setor aeroespacial. Seus túneis de vento são utilizados para testes em caças, mísseis, drones e outras plataformas.
As pesquisas com plasma para controle de fluxo vêm sendo conduzidas há mais de uma década e, segundo os pesquisadores, os resultados atuais representam um salto em relação a estudos anteriores.
Não há, até o momento, previsão oficial para a integração da tecnologia em modelos operacionais. Contudo, os experimentos sinalizam que a aplicação prática da excitação de plasma está em fase avançada de desenvolvimento e poderá ser incorporada a futuros projetos de drones voltados para operações prolongadas em altitude elevada.