Moto a vapor é uma força da natureza

A Force of Nature é, na prática, uma demonstração extrema de propulsão a vapor, aplicada a um veículo de duas rodas, operando em regimes de aceleração que se aproximam mais da astronáutica do que da engenharia motociclística convencional.

Na sua configuração atual, a moto cumpre o quarto de milha (402 metros) em 5,503 segundos, cortando a meta a 310,5 km/h. Em distâncias intermédias, os números confirmam a violência do arranque: no oitavo de milha (201 metros) atinge 337,9 km/h em 3,258 segundos, e aos 1.000 pés, equivalentes a 304,8 metros, regista 327,3 km/h em 4,388 segundos.

Estes tempos implicam acelerações médias e picos de carga longitudinal na ordem dos 6 G, exigindo não só um controlo rigoroso da dinâmica longitudinal e da transferência de massas, como também uma arquitetura estrutural capaz de suportar esforços muito acima dos de uma “drag bike” convencional.

O coração do sistema é um circuito de água superaquecida em reservatório pressurizado, alimentado por um queimador externo de 44 kW, o que corresponde a cerca de 59 hp térmicos contínuos dedicados exclusivamente ao aquecimento.

A unidade externa de apoio, designada “Mothership”, pré-aquece cerca de 120 litros de água deionizada até temperaturas na ordem dos 250 a 260 ºC, sob pressões que variam tipicamente entre 40 e 50 bar. O combustível utilizado no queimador externo pode ser querosene ou óleo vegetal hidrogenado, queimado em seis tubos de um permutador de calor, otimizando a transferência térmica por convecção forçada e garantindo um gradiente térmico eficiente entre os gases de escape e o fluido no interior da câmara de pressão.

Esta fase de pré-aquecimento é crítica: a energia interna armazenada na massa de água sob alta pressão e temperatura é o combustível e a origem real da potência instantânea disponível no momento do arranque.

Quando do arranque, o piloto aciona o sistema através de um comando no guiador e duas válvulas de ação rápida, agora controladas por atuadores a nitrogénio, abrem quase instantaneamente, permitindo que a água superaquecida seja descarregada para um bocal de expansão, causando um efeito de jato.

À sua passagem, a água, ainda em fase líquida comprimida, expande-se e é acelerada até cerca de 1,1 vezes a velocidade do som antes de abandonar o bocal. No momento em que a pressão cai abruptamente, o fluido sofre uma vaporização quase instantânea, expandindo-se numa razão volumétrica aproximada de 1.620:1.

A diminuição da pressão e consequentemente da temperatura originam que o fluido de saída ganhe uma velocidade enorme.

O sistema expulsa cerca de 39,7 litros de água por segundo, que se convertem em vapor de alta velocidade, gerando o jato com impulso suficiente para produzir as acelerações de 6 G observadas. Do ponto de vista termodinâmico, trata-se de uma conversão extremamente rápida de energia térmica em energia cinética de escoamento, com um regime de funcionamento essencialmente “on/off” que não permite modulação fina do caudal, apenas descarga total até que a água acabe.

Esta natureza binária do sistema condiciona profundamente a arquitetura da moto. O chassis foi alongado para maximizar a distância entre eixos e reduzir a tendência para levantar a frente em fase de lançamento, enquanto a posição de condução foi redesenhada para permitir ao piloto suportar cargas longitudinais muito elevadas, com apoio mais pronunciado na zona lombar e integração mais rígida entre corpo e estrutura. 

A carenagem em fibra de carbono foi estendida e otimizada para reduzir turbulências e garantir estabilidade direcional em regimes de aceleração e velocidade em que pequenas perturbações aerodinâmicas podem traduzir-se em desvios significativos de trajetória.

A gestão do reservatório pressurizado foi igualmente revista: a nova geometria melhora o escoamento para os tubos propulsores, reduz perdas de carga internas e assegura uma alimentação mais homogénea do jato, o que se traduz em maior repetibilidade de desempenho entre passagens.

Do ponto de vista de engenharia de sistemas, a Force of Nature é um compromisso entre densidade de potência instantânea e controlo operacional. O queimador de 44 kW não é, por si só, impressionante quando comparado com a potência de pico de um motor de combustão de alta performance, mas a forma como essa energia é acumulada na água sob pressão e libertada em poucos segundos resulta numa potência de impulso efetiva extremamente elevada durante a fase de descarga.

A impossibilidade de modular o caudal em tempo real significa que toda a estratégia de utilização se baseia na preparação, sincronização e gestão de risco: a janela de funcionamento útil é curta, a margem de erro é reduzida e a segurança depende de redundância mecânica, qualidade dos materiais e procedimentos rigorosos. 

A Force of Nature é o resultado de seis anos de trabalho de Graham Sykes, 62 anos, e da sua esposa Diane, que desenvolveram o projeto na sua oficina em Bedale. Em 2023, uma versão anterior já tinha estabelecido o recorde mundial no oitavo de milha com arranque parado, e a moto atual representa a quinta evolução do conceito.

Em termos de objetivos futuros, a equipa aponta a um oitavo de milha em cerca de dois segundos e a um quarto de milha abaixo dos cinco segundos, metas que implicam não apenas incrementos de potência térmica ou pressão, mas sobretudo refinamento aerodinâmico, otimização de massa e, possivelmente, evolução dos materiais do sistema de pressão e das válvulas.

Resumindo, a Force of Nature é menos uma curiosidade exótica em duas rodas e mais um laboratório de termodinâmica aplicada, dinâmica de fluidos e engenharia de segurança em condições limite, em que cada corrida é um teste real aos materiais, à tecnologia e à engenharia.