A Akaflieg München confia na tecnologia de medição da Kistler para efetuar ensaios destrutivos nas asas do seu planador

Embora hoje em dia o planador seja ofuscado pelo voo (comercial) com motor, a sua longa tradição na Alemanha - a terra natal do pioneiro da aviação Otto Lilienthal - permanece intacta. Isto deve-se também, em parte, aos "Akafliegs" - organizações espalhadas por toda a Alemanha cujo nome é uma junção das palavras alemãs "akademische Segelflugvereine", em inglês "academic gliding clubs" - que oferecem oportunidades únicas a estudantes e jovens engenheiros. Aqui podem não só adquirir uma experiência prática inestimável em aerodinâmica, conceção de aviões, manutenção de aviões e muitos outros domínios, mas também, como bónus adicional, obter uma licença de piloto de planadores com desconto e participar em competições - até aos desafiantes voos acrobáticos.

A Akaflieg München é uma organização histórica com projectos ambiciosos: Fundada em 1924, quando o voo motorizado era proibido na Alemanha na sequência do Tratado de Versalhes, conta atualmente com cerca de 40 membros (estudantes e antigos alunos). Do seu aeródromo em Königsdorf, cerca de 20 km a sul de Munique, partem em voos de ida ou de ida e volta à volta da capital bávara, bem como para os Alpes próximos - um local particularmente espetacular. Para além disso, também operam empresas de construção sediadas em Munique, na TU Munique e noutras universidades, com destaque para o Laboratório de Desenvolvimento de Produtos e Design Leve (LPL) em Garching. Muitos dos aviões construídos pela Akaflieg München estabeleceram padrões de referência e ainda hoje continuam a voar, como por exemplo o avião de reboque e acrobático motorizado Mü-30 "Schlacro" (2000) ou o Mü-28, um dos planadores mais rápidos de sempre (velocidade máxima permitida 380 km/h), que fez o seu voo inaugural em 1983.

Grandes obstáculos para um planador especial

Joscha Löwe é membro desde 2018, o que faz dele um "veterano". Começou por estudar engenharia mecânica antes de mudar para medicina. No entanto, ainda encontra tempo para trabalhar no Mü-32 "Reißmeister" da Akaflieg München, assumindo por vezes a liderança do projeto, no qual Kistler também está envolvido: "Com o Mü-32, queremos construir um planador acrobático que melhore o Mü-28. Em particular, queremos obter um melhor desempenho em caso de perda, aumentar a segurança em caso de colisão e instalar um flap plano automático - e tudo isto com cargas extremamente elevadas de até 10 g e velocidades elevadas de até 320 km/h!" Para receberem a aprovação do Luftfahrt-Bundesamt (o Serviço Federal de Aviação alemão), terão de ultrapassar grandes obstáculos para provar que o avião pode suportar a carga prevista muitas vezes. Isto significa que são necessários testes destrutivos da asa, durante os quais a sofisticada asa de fibra de carbono será carregada de forma controlada a uma temperatura prescrita de 54°C.

Tecnologia de medição adaptada aos  destrutivos de asas 

Para além da asa em si, cuja construção envolveu muito trabalho manual detalhado, o ensaio destrutivo da asa, que foi realizado no Laboratório LPL em Garching e transmitido em direto no YouTube, também exigiu uma suspensão adequada com tesouras de carga e uma tecnologia de medição apropriada. Clemens Lippmann, que está atualmente a tirar um mestrado em Astrofísica e está prestes a concluir a sua licença de piloto de planador, continua onde Löwe parou: "Para além das câmaras de alta velocidade, também utilizamos uma ligação de força da Kistler e 35 sensores de strain gauge, bem como transdutores de deslocamento de corda e sensores de temperatura. Todos estes sensores estão ligados ao sistema de aquisição de dados KiDAQ, que nos foi fornecido pela Kistler como uma solução precisamente adaptada aos nossos testes." O force link 9377D, um sensor de força piezoelétrico triaxial, pré-carregado, com um elevado grau de sensibilidade e uma gama de medição até 150 kN, está instalado na ponta do sistema de suspensão de carga entre as vigas de aço e a ligação da grua e está ligado ao KiDAQ. Graças ao design modular deste sistema DAQ da Kistler, todos os sensores podem ser ligados ao KiDAQ, independentemente do fabricante - incluindo a sincronização automática através do protocolo de tempo de precisão (PTP).

A Akaflieg München entrou em contacto com a Kistler pela primeira vez em 2021 através da empresa CTS crashtest-service, sediada em Münster, um dos parceiros da Kistler no campo dos testes de colisão. Nessa altura, a Akaflieg München estava a trabalhar arduamente no desenvolvimento de um cockpit de colisão inovador para planadores e, em particular, para o futuro Mü-32, como parte do seu projeto de investigação "CraCpit". O teste de colisão final utilizou um manequim instrumentado com tecnologia de medição da Kistler, juntamente com o sistema de aquisição de dados KiDAQ. Durante este teste, Lippmann e um colega da Akaflieg Hannover tomaram conhecimento do software jBEAM, que simplifica bastante a avaliação de dados de medição de testes e aplicações de tecnologia de medição: "Com o jBEAM, a Kistler forneceu exatamente o que precisávamos, ao mesmo tempo que nos poupou uma grande quantidade de trabalho de programação entediante em Python", continua Lippmann. "Outro ativo extremamente valioso, 10 em 10, por assim dizer, foi o apoio dedicado que recebemos aqui no local de Martin Schlierf e Wolfgang Ziehers, que nos ajudaram muito com a tecnologia de medição e calibração."

Falha no teste destrutivo da asa: Porque é que a asa se partiu tão rapidamente?

A 18 de abril de 2024, após mais de um ano de preparação, tinha finalmente chegado o momento: Em direto na Internet e perante muitos engenheiros interessados, estudantes e funcionários da universidade e antigos alunos da organização, esperava-se que o teste destrutivo da asa corresse sem problemas. A asa foi aquecida a 54°C e depois submetida gradualmente a uma carga maior - até que, infelizmente, se partiu ao fim de apenas alguns segundos, muito abaixo da carga máxima prevista (fator 1,61; é necessário um fator de 2). "Até hoje, não sabemos ao certo porque é que isso aconteceu", diz Löwe. "Não houve um único fator que pudéssemos determinar como sendo a causa. A resposta mais provável é que a configuração do teste não foi suficiente e que teremos de utilizar mais tesouras de carga para distribuir corretamente a força ou otimizar a linha de dobragem. Ainda estamos a analisar exaustivamente os dados de todos os sensores e câmaras utilizando o software de análise de dados de medição jBEAM da Kistler, que é extremamente poderoso e prático em termos de avaliação, especialmente quando se trata de importar e exportar dados."

A tecnologia de medição da Kistler será utilizada no próximo ensaio destrutivo de asas

Uma vez determinadas as causas e desenvolvido um plano alternativo, será altura de os membros activos da Akaflieg München recomeçarem o processo de testes. Afinal de contas, sem um teste destrutivo bem sucedido das asas, estas não podem ser aprovadas, o que significaria que não haveria um novo planador acrobático Mü-32. Neste momento, a fase de planeamento deverá durar até 2028 ou mesmo 2030 porque, em princípio, os estudantes voltaram à estaca zero quando o primeiro teste falhou - e também precisam de gerir a constante flutuação em termos de pessoal ativo. 

A equipa também planeia utilizar tecnologia de medição adicional para o segundo teste destrutivo da asa, por exemplo, elos de força adicionais da Kistler, ainda mais sensores de strain gauge na asa e, possivelmente, até um sistema de medição ótica para acompanhar com precisão a deformação na asa. Em conclusão, Joscha Löwe afirma: "A tecnologia de medição da Kistler provou o seu valor, de tal forma que iremos definitivamente voltar a utilizá-la no futuro - se necessário, também sob a forma de tecnologia de sensores adicionais para os testes de voo do Mü-32, mesmo que tenhamos um longo caminho pela frente."