A asa inovadora do MC-21: Por que é a primeira do mundo?

Há algo especial sobre o MC-21 (Foto: United Aircraft Corporation)

O MC-21, visto de fora, parece bastante normal; não muito diferente de qualquer outra aeronave de corpo estreito. Mas há uma parte da aeronave russa que é única e que pode ser pioneira em novos desenvolvimentos no mundo da aviação. O MC-21 é o primeiro no mundo a voar com uma asa composta construída usando técnicas de autoclave (OOA). Veja por que isso é importante.

O que há de novo no MC-21?

A tão esperada aeronave de corpo estreito da Rússia, o MC-21 , deve alcançar a certificação dentro de semanas. À primeira vista, é bastante comum em termos de design e aerodinâmica, mas há algo especial na asa desta aeronave.

O MC-21 deve se tornar a primeira aeronave comercial do mundo a usar uma asa composta, fabricada em um processo conhecido como 'fora da autoclave' (OOA). O processo é incomum para a aviação comercial e permitiu ao fabricante tornar a asa mais leve, mais fina e mais forte.

Irkut explicou em um comunicado: “O uso de materiais compostos rígidos e leves possibilitou o desenvolvimento de uma asa com alto aspecto e a melhora da aerodinâmica do MC-21, o que por sua vez permitiu aumentar o diâmetro da fuselagem para torná-la mais confortável para os passageiros. A asa é fabricada com tecnologia única de infusão a vácuo, patenteada na Rússia”.

As asas são as primeiras do mundo em construção composta (Foto: Getty Images)

Asas compostas não são incomuns

Muitas aeronaves usam compostos em sua construção, às vezes um pouco, às vezes muito mais. Por exemplo, estruturas de caixa de asa de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) existem há décadas. O primeiro a usar CFRP em uma caixa de asa central foi o Airbus, com seu A380. Foi combinado com componentes de metal, mas das 8,8 toneladas totais da estrutura, 5,3 toneladas foram feitas de CFRP.

Para as próprias asas, o Boeing 787 Dreamliner, o Airbus A380 e o Boeing 777X usam CFRP. O A400M militar também o faz. Mas todas essas asas e componentes são produzidos usando cura em autoclave, onde a resina é cozida em fornos de alta pressão para endurecer e fundir o item.

Mas criar autoclaves grandes o suficiente para a indústria aeroespacial pode ser um processo caro. Como exemplo, a NASA explorou a ideia de construir uma autoclave de 40 pés por 80 pés (12 m por 24 m) para curar barris de veículos de lançamento de 10 m / 33 pés de diâmetro e descobriu que custaria cerca de US$ 40 milhões para construir e outro $ 60 milhões para instalar, de acordo com a Composites World.

As autoclaves tradicionais são caras de construir e de operar (Foto: Lufthansa Technik)

A fabricação em autoclave (OOA) elimina a necessidade de construir esses fornos gigantes e quentes. Em vez disso, a resina é curada usando uma combinação de vácuo, pressão e calor. Sabe-se que o processo é muito mais barato e fácil de fazer e resulta em um produto de maior qualidade, graças à eliminação efetiva de vazios no material.

Apesar da economia de tempo e custo, o OOA raramente é usado para peças grandes de aeronaves. Na verdade, a única aeronave que realmente adotou o processo OOA até o momento é o Lockheed Martin X-55 Advanced Composite Cargo Aircraft (ACCA), um cargueiro experimental sem planos de entrar em produção. Isto é, foi até o MC-21 aparecer.

A asa única do MC-21

A asa do MC-21 é essencialmente um projeto padrão com películas superior e inferior, longarinas na parte interna e costelas e longarinas para maior resistência. Com exceção das costelas, todas as partes são compostas. O homem que fabricava as asas, AeroComposit, optou por produzir essas peças compostas usando um método de infusão OOA.

O processo OOA usa equipamentos muito mais simples e baratos (Foto: UAC)

Este foi um novo passo para a indústria aeroespacial russa. Em uma indústria onde a fabricação de autoclave é a norma, a escolha de renunciar a essa técnica legada em favor de um método que ainda não foi realmente experimentado e testado foi corajosa. Mas a empresa teve ajuda, como Jeff Sloan detalhou na Composites World.

“A AeroComposit teve ajuda não só da Solvay, mas também, inicialmente, dos parceiros Diamond Aircraft (aviação geral), fabricante de aerocompósitos FACC (Ried Im Innkreis, Áustria), especialista em automação MTorres (Torres de Elorz, Espanha) e especialista em equipamentos de infusão Stevik ( Cergy, França)”, disse ele.

A empresa procurou não apenas usar a infusão OOA para a ala MC-21, mas também queria empregar o máximo de automação possível. Não foi um processo direto, mas por meio de uma combinação de tentativa e erro e fazendo várias modificações de design, AeroComposit chegou lá no final.

A AeroComposit desenvolveu novas tecnologias automatizadas para construir as partes das asas (Foto: UAC)

Um processo único e patenteado

O uso do processo OOA permitiu que Irkut utilizasse uma asa mais fina e leve do que seria possível com os métodos tradicionais. Também permitiu que o MC-21 tivesse uma cabine mais larga do que qualquer um de seus concorrentes . Anatoly Gaydansky, diretor geral da AeroComposit, disse à Sloan for Composites World que o processo acabou sendo um procedimento único e patenteado. 

Ele comentou: “A tecnologia desenvolvida pela nossa empresa envolve a instalação de duas membranas. Além disso, estamos praticando nosso próprio esquema patenteado de ensacamento a vácuo. Pode-se também dizer que criamos mais uma versão da tecnologia de infusão, especialmente adaptada para a construção de elementos estruturais primários de grande porte”.

O resultado final é uma asa mais leve e fina com menos vazios no material composto (Foto: UAC)

De acordo com o relatório, a produção em série das peças compostas de cada conjunto de asas leva cerca de dois meses para ser concluída. Mas conforme a produção aumenta, isso será reduzido para apenas um mês no futuro. Com o processo de montagem a seguir, as asas serão concluídas em cerca de quatro meses.

Devido às sanções impostas à Rússia em 2018, Irkut não conseguiu obter o segmento composto do exterior. Como tal, a Rússia desenvolveu suas próprias instalações de fabricação de fios compostos, e o primeiro conjunto de asas totalmente russo foi concluído e entregue em maio deste ano. Com a Irkut e a AeroComposit desenvolvendo efetivamente um projeto para aplicativos OOA em estruturas primárias, este poderia ser o início de uma nova era no uso de compostos na aviação.

A primeira asa totalmente russa foi entregue em maio deste ano (Foto: UAC)

Para obter mais detalhes sobre o processo usado para fazer a asa MC-21 e o trabalho pioneiro da AeroComposit, recomendamos fortemente esta longa leitura no Composites World.