Em 13 de setembro de 1944, pesquisadores submeteram um avião Bell P-39L Airacobra a temperaturas congelantes e a um spray de água gelada no novo Túnel de Pesquisa de Gelo (IRT – Icing Research Tunnel) do Comitê Consultivo Nacional para a Aeronáutica (NACA – National Advisory Committee for Aeronautics) para estudar o acúmulo de gelo em voo.
Desde essa primeira operação no Laboratório de Pesquisa de Motores de Aeronaves (agora Centro de Pesquisa Glenn da NASA) em Cleveland, a instalação tem funcionado regularmente por 80 anos e continua sendo um dos túneis de gelo mais antigos e maiores do mundo.
As gotas de água nas nuvens podem congelar nas superfícies das aeronaves em determinadas condições atmosféricas. O acúmulo de gelo nas bordas dianteiras (bordo de ataque) das asas e das caudas causa uma diminuição significativa na sustentação e um rápido aumento no arrasto. O gelo também pode bloquear as entradas dos motores e aumentar o peso.
A NASA tem uma longa tradição de trabalhar para entender as condições que causam gelo e desenvolver sistemas que previnem e removem o acúmulo de gelo.
O NACA decidiu construir seu novo túnel de gelo adjacente ao Túnel de Vento de Altitude do laboratório para aproveitar seu poderoso equipamento de resfriamento e sistema de refrigeração sem precedentes. O sistema, que pode reduzir a temperatura do ar para cerca de -30 graus Fahrenheit (-34ºC), produz condições de gelo realistas e repetitivas usando um sistema de bicos de spray, que cria pequenas gotas muito frias, e um ventilador, que gera velocidades de ar de até 374 milhas por hora (602 km/h).
Dois túneis de gelo rudimentares operaram brevemente no Laboratório Aeronáutico Memorial Langley do NACA em Hampton, Virgínia, mas a pesquisa de gelo dependia principalmente de testes de voo. O novo túnel sofisticado em Cleveland ofereceu uma maneira mais segura de estudar a física do gelo, testar sistemas de degelo e desenvolver instrumentação para gelo.
Durante a Segunda Guerra Mundial, o gelo nas entradas de ar foi um dos principais contribuintes para as pesadas perdas sofridas pelos aviões C-46 Commando em missões de abastecimento para as tropas aliadas na China.
Em fevereiro de 1945, uma grande entrada de ar do C-46 foi instalada no túnel, onde os pesquisadores determinaram a causa do problema e redesenharam a entrada para evitar a entrada de gotas de água congelada. As modificações foram posteriormente incorporadas ao C-46 e ao Convair C-40.
Apesar desses sucessos iniciais, os engenheiros do NACA lutaram para melhorar o sistema de spray de gotas da instalação devido à falta de pequenos bicos capazes de produzir gotas suficientemente pequenas. Após anos de tentativas e erros persistentes, o avanço veio em 1950, com um sistema de 80 bicos que produzia as gotas microscópicas uniformes necessárias para simular adequadamente uma nuvem de gelo natural.
O uso do IRT aumentou na década de 1950, e as condições controladas produzidas pela instalação ajudaram os pesquisadores a definir condições atmosféricas específicas que produzem gelo.
A Autoridade de Aeronáutica Civil (CAA), precursora da istração Federal de Aviação (FAA), usou esses dados para estabelecer regulamentos para aeronaves em qualquer condição meteorológica. A instalação também contribuiu para novas proteções contra gelo para antenas e motores a jato e o desenvolvimento de sistemas de degelo por aquecimento cíclico.
O sucesso do programa de gelo do NACA, juntamente com o uso crescente de motores a jato – que permitiam cruzeiros acima da meteorologia – reduziu a necessidade de pesquisa adicional sobre gelo. No início de 1957, pouco antes de o NACA se transformar na NASA, o programa de gelo do centro foi encerrado. No entanto, o IRT permaneceu ativo durante as décadas de 1960 e 1970 apoiando testes da indústria.
Em meados da década de 1970, novos problemas de gelo surgiram devido ao uso crescente de helicópteros, aviões regionais e aeronaves de aviação geral. O centro realizou um workshop de gelo em julho de 1978, no qual mais de 100 especialistas em gelo de todo o mundo se reuniram e fizeram lobby para a reinstalação do programa de pesquisa de gelo da NASA.
A agência concordou em fornecer financiamento para apoiar uma pequena equipe de pesquisadores e aumentar a operação da instalação de gelo. Em 1982, um acidente fatal relacionado ao gelo levou a NASA a trazer de volta um programa completo de pesquisa de gelo.
Quase todos os principais componentes do túnel foram posteriormente atualizados. O uso do IRT disparou, e havia pelo menos um ano de espera para novos testes durante esse período. Em 1988, a instalação operou mais horas do que qualquer ano desde 1950.
A instalação foi usada de forma complementar com a aeronave Twin Otter e com simulação de computador para melhorar sistemas de degelo, ferramentas preditivas e instrumentação. Os testes do IRT também aceleraram a certificação para todas as condições meteorológicas do helicóptero OH-60 Black Hawk.
Na década de 1990, o programa de gelo voltou sua atenção para combater grandes gotas super-resfriadas, que podem causar acúmulo de gelo em áreas não protegidas por sistemas de degelo do bordo de ataque, e gelo em planos da cauda, que podem fazer com que aeronaves de transporte se inclinem para frente.
O IRT foi uma das instalações mais movimentadas do centro nos anos 2000 e continua a manter uma agenda de testes constante hoje, investigando gelo em motores turbofan e hélices, refinando testes de modelos rotativos, validando modelos 3D e muito mais.
O Túnel foi usado para desenvolver quase todos os sistemas modernos de proteção contra gelo, forneceu dados ambientais chave sobre gelo para agências reguladoras e validou os principais softwares de previsão de gelo.
Após 80 anos, continua sendo uma ferramenta crítica para sustentar a liderança da NASA no campo do gelo.
Informações da NASA
