Aerodinâmica e velocidade, que relação têm?
O fenómeno do “tunnel boom” ilustra de forma clara como o ar, apesar de invisível, pode ter um impacto significativo no desempenho e na operação dos comboios de alta velocidade. No entanto, este não é um caso isolado. À medida que a velocidade aumenta, a interação entre o comboio e o ar torna-se progressivamente mais relevante, influenciando não só o ruído, mas também a eficiência e a velocidade máxima atingida.
Quando um comboio se desloca, como qualquer outro objeto, precisa de vencer a resistência do ar, que aumenta com o quadrado da velocidade, daí a chamada força de arrasto ser um dos principais obstáculos ao aumento das velocidades. Como consequência, a altas velocidades, a maior parte da energia consumida é utilizada apenas para vencer essa resistência, limitando a velocidade máxima do comboio ou causando gastos de energia ou combustível elevados e com isso, diminuindo a eficiência do comboio.
É preciso ter em conta que esta força depende de vários fatores, nomeadamente a densidade do ar, a área frontal do comboio e da sua forma/design (coeficiente aerodinâmico). Assim, um design aerodinâmico eficiente, com superfícies lisas e formas alongadas, permite reduzir o arrasto, possibilitando atingir velocidades mais elevadas com menor consumo energético. Desta forma, a aerodinâmica não só influencia a velocidade máxima dos comboios, como também a sua eficiência e sustentabilidade.
Como chegámos aos modelos atuais? Como será o futuro?
Como é possível verificar, os engenheiros ao longo do último século perceberam a extrema importância da aerodinâmica. Foi então através de décadas de pesquisa e testagem, como por exemplo túneis de vento e simulações computacionais (CFD), que se pode chegar aos modelos mais avançados da atualidade como o Shanghai Maglev, o comboio comercial mais veloz atualmente.
Este viaja a uma velocidade de 431km/h, embora o fator determinante da sua velocidade não seja apenas a sua aerodinâmica. Este comboio viaja através da tecnologia de levitação magnética (EMS), o que significa que não possui rodas e não toca nos trilhos durante o seu percurso.
Esta tecnologia é o futuro dos comboios como os conhecemos e já estão a ser testados modelos que ultrapassam os 600km/h. A EMS mantém os comboios a cerca de 10 milímetros dos carris e, por isso, não existe atrito entre o comboio e os carris. Isto possibilita a que sejam atingidas velocidades muito superiores em relação às obtidas anteriormente com contacto direto entre os dois. Isto também reduz alguns riscos como o risco de um comboio deixar os trilhos e continuar a viajar.
O formato dos chassis do comboio envolve os trilhos, o que torna mais difícil deixá-los, contudo, são as forças magnéticas que não permitem que os deixe. Caso a energia acabe, são libertadas rodas de borracha ou patins de apoio (landing skids), que fazem atrito de tal forma que travam de forma rápida e eficaz.
Contudo, já estão a ser testados novos modelos que prometem tornar-se os mais velozes, como o SCMaglev-L0 ou o T-Flight. Estes dois são dos, senão os projetos mais ambiciosos atualmente.
O T-Flight é um projeto chinês que servirá para um transporte mais veloz entre Pequim, Xangai, Cantão e Wuhan. Isto será feito através de uma técnica ainda a ser testada em que o comboio viaja debaixo de terra em tubos quase a vácuo, o que elimina grande parte da resistência do ar, diminuindo a preocupação com a aerodinâmica. O primeiro teste foi realizado em 2024, tendo alcançado a marca de 623km/h!
O objetivo atual é colocá-lo em circulação com uma velocidade de aproximadamente 1000km/h.