Por que as pontas das asas dos aviões se curvam para cima?

Uma asa gera sustentação porque a pressão abaixo dela é maior do que acima. Ao longo de toda a asa, exceto exatamente na ponta, essa diferença permanece ordenada; mas na ponta o ar encontra um atalho e gira da parte inferior para a superior. O resultado é um vórtice em forma de cone que se desprende de cada ponta e se estende por quilômetros detrás do avião. Esses vórtices são o motivo da distância mínima obrigatória entre aeronaves na aproximação, e em dias úmidos são as duas faixas brancas que se desprendem das pontas das asas na decolagem.

Para o avião, esse vórtice é dinheiro queimado. Ao introduzir um componente direcionado para baixo no fluxo que atinge a asa, ele inclina o vetor de sustentação para trás e gera arrasto induzido, que em cruzeiro representa cerca de um terço do arrasto total e aumenta fortemente em baixa velocidade e alto peso. Toda a energia que alimenta esses vórtices vem do combustível.

Um dispositivo de ponta de asa atua como uma barreira aerodinâmica que torna mais difícil para o ar girar ao redor, empurrando o núcleo do vórtice para fora e para cima, o que o dissipa. A superfície vertical também trabalha no fluxo já desviado e gera sua própria força com um componente direcionado para frente: literalmente um pequeno empuxo.

A ideia moderna é atribuída a Richard Whitcomb, do centro Langley da NASA, que na segunda metade dos anos 1970 publicou os estudos que transformaram as aletas de ponta de asa numa tecnologia aplicável a aviões comerciais. Desde então, as variantes se multiplicaram: as aletas divididas para cima e para baixo do McDonnell Douglas MD-11, os clássicos winglets angulados do Boeing 747-400, os blended winglets curvados continuamente de muitos Boeing 737, os sharklets da Airbus, as aletas duplas split-scimitar, ou as pontas curvadas dobráveis do Boeing 777X, que se recolhem no solo para que o avião se encaixe nas dimensões existentes dos portões.

Um winglet não é gratuito: aumenta o peso, amplia a área exposta ao fluxo (e, portanto, o arrasto parasita) e exerce mais carga sobre a estrutura da asa, o que às vezes exige uma nervura principal reforçada. Por isso, seu benefício depende da missão. Em rotas longas, onde o arrasto induzido pesa muito ao longo de horas, os fabricantes costumam indicar economias de combustível de 3% a 5%. Em operações com trechos muito curtos, com mais tempo em subida e menos em cruzeiro, o balanço é mais apertado.

Existe uma alternativa igualmente válida: simplesmente alongar a asa. Aerodinamicamente, isso é até mais eficiente, já que o parâmetro decisivo é o alongamento (aspect ratio). O problema é prático: a envergadura da asa é limitada pelas categorias de portões e pistas de taxiamento dos aeroportos. O winglet é, no fundo, uma forma de ganhar alongamento efetivo crescendo para cima quando não se pode crescer para os lados; a asa dobrável do 777X é a resposta oposta ao mesmo problema.

Nem todo avião tem winglets. O Boeing 787 e o Airbus A350 usam asas de alto alongamento com pontas afiadas, curvadas continuamente para cima, integradas ao design desde o início, o que torna uma aleta adicional desnecessária.