Estudo de caso
Imaginando o Futuro da Aviação
A TE celebrou o aniversário de 150 anos de Orville Wright com um olhar sobre a tecnologia que permite a inovação no design da aviação.
Autor:
Matt McAlonis, Parceiro de Engenharia, Aeroespacial
Como pioneiros na aviação, Orville e seu irmão mais velho Wilbur foram os primeiros a construir e pilotar um avião mecanicamente alimentado: o famoso "biplano" de duas asas. Embora tenhamos vindo de biplanos de tecido, o espírito de determinação e altos padrões dos irmãos Wright na engenharia ainda guia os visionários da aviação de hoje, pois continuamos enfrentando desafios complexos e fazendo avanços no campo de voo.
Ressurgindo da pandemia global
A recente pandemia global atingiu de modo desastroso o setor aéreo comercial e as indústrias de apoio. De acordo com dados da Cirium, a frota global de jatos comerciais em janeiro de 2020 somava cerca de 25.000 aeronaves; quatro meses depois, dois terços delas estavam parados no solo. Estratégias para lidar com este desafio incluíram:
1. Fornecimento de inspeção e manutenção adicionais para devolver milhares de aeronaves aterradas ao serviço. Aviões que não voam por longos períodos devem ser inspecionados para verificar corrosão, intemperismo, pó, habitantes indesejados, como insetos e aves de ninho; e outros estressores ambientais que afetam aeronaves estacionadas.1
2. Otimizar o ambiente da cabine para promover a saúde dos passageiros significa usar tecnologias estabelecidas e novas, como processos de saneamento aprimorados em áreas de passageiros entre voos; uso contínuo de filtros de ar particulado de alto nível hospitalar (HEPA) para misturar aproximadamente 50% de ar filtrado com 50% de ar externo para até 30 mudanças de ar por hora; e também a utilização de novos modelos de dados para otimizar os assentos e as respirações dos passageiros.2
Com mais viajantes voltando aos céus, não estamos apenas vendo um aumento na manutenção da frota e expectativas de passageiros para um ambiente de cabine mais limpo, mas também uma indústria que está ansiosa por mais inovação.
Desenvolvimentos de conectividade de passageiros
Em 1903, os irmãos Wright alcançaram o primeiro voo de avião alimentado, sustentado e controlado. Naquela época, a grande notícia era simplesmente ficar no alto.
Hoje, os passageiros esperam acesso às notícias e mais com conectividade perfeita à internet, mídias sociais e entretenimento de bordo (IFE). Conectar passageiros requer:
1. Construir aeronaves com sistemas "back-end" que suportam interfaces com fio e sem fio para que os passageiros possam usar seu próprio dispositivo, independente do sistema operacional.
2. Suportando maior largura de banda usando cabos e fiação de alta velocidade, incluindo cabos de fibra óptica que permitem velocidades giga-hertz para permitir o streaming de vídeo.
Voo sônico atende desenvolvimentos em sustentabilidade
Quase 20 anos após o voo final do Concorde, o renascimento de jatos supersônicos de passageiros que podem permitir viagens duas vezes mais rápido está se cruzando com preocupações crescentes sobre o impacto das viagens aéreas no meio ambiente. Os inovadores da aviação de hoje estão respondendo com os avanços de engenharia de design e sustentabilidade que visam zero metas de carbono e incluem:
1. Formulando combustíveis de aviação sustentáveis — como biocombustíveis e querosene sintético — para reduzir as emissões de carbono e criar "céus mais verdes."
2. Tornar as aeronaves mais leves usando materiais inovadores e componentes eletrônicos miniaturizados que ajudam a reduzir o peso, o custo e o consumo de combustível. Para cada quilo de combustível de jato economizado, 3,16 kg de emissões de CO2 são eliminados.4
Desenvolvimentos de voos elétricos
Assim como os veículos elétricos estão revolucionando a indústria automobilística, aeronaves elétricas podem impulsionar a sustentabilidade e possibilitar a conveniência das viagens aéreas. Voar acima das cidades e subúrbios evita congestionamentos de tráfego e o uso de helicópteros elétricos reduz significativamente o ruído e as emissões de CO2.
Mas projetar veículos práticos de mobilidade urbana/aéreo avançado (UAM/AAM) ou veículos de decolagem e pouso vertical (eVTOL) movidos a eletricidade representa um novo e complexo conjunto de desafios que incluem:
1. Navegar até 500 pés (150 metros) em uma paisagem da cidade impõe novas demandas sobre controle de tráfego aéreo, sensor, processamento de dados e conectividade. A transferência de tecnologias da indústria da aviação de defesa — como backplanes de malha de comutação de alta velocidade e interconexões ópticas — pode fornecer a imensa largura de banda necessária para a navegação autônoma do UAM.
2. O carregamento de baterias de aeronaves eVTOL e UAM/AAM deve ser realizado em minutos em vez de horas para tornar o voo elétrico comercial financeiramente viável. Cabos especiais, contatores e interruptores podem suportar altas tensões, amperagens e temperaturas encontradas durante o carregamento rápido. Redução de peso da bateria, densidade de energia e carregamento rápido estão maduros para a inovação. Projetos de baterias e formulações estão sendo desenvolvidos para fornecer potência máxima para decolagens e pousos sem adicionar peso excessivo à estrutura da aeronave — uma troca entre peso e potência bem conhecida pelos irmãos Wright.
De acordo com a edição EVTOL de fevereiro/março de 2021 da revista digital Avionics, as empresas de mobilidade aérea levantaram 1,3 bilhões de dólares em investimentos privados adicionais em 2020 — um aumento de 80% em relação a 2019.5
Para o Infinito e Além
Recentemente, testemunhamos uma era totalmente nova na aviação com o surgimento de voos espaciais comerciais. Será emocionante ver como essa nova área da aviação evolui e como podemos continuar a inovar à medida que a indústria continua sua escalada.
Apesar dos desafios recentes, a inovação na aviação continua com o tipo de visão ousada para conectar aeronaves com tecnologias mais eficientes e sustentáveis que deixariam os irmãos Wright orgulhosos.
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