A Electra divulgou um conceito de aeronave híbrida que antecipa como pode ser o avião comercial de 2050, combinando eletrificação, aerodinâmica avançada e integração entre estrutura e propulsão para aumentar a eficiência e reduzir emissões em aeronaves com mais de 100 passageiros.
Continua após a publicidade
O projeto foi desenvolvido no âmbito do programa Advanced Aircraft Concepts for Environmental Sustainability (AACES) 2050, da NASA, e busca ir além da simples adaptação de motores elétricos a uma fuselagem convencional movida por propulsão tradicional.
A proposta da empresa é explorar uma arquitetura em que a própria aeronave e o sistema de propulsão trabalhem de forma mais integrada, sem perder compatibilidade com a infraestrutura aeroportuária já existente.
Como é o avião-conceito
- O conceito se apoia em estudos anteriores do MIT, conhecidos como D8, e chama atenção pela fuselagem “double-bubble”, formada por duas seções tubulares unidas;
- A configuração lembra, de forma girada em 90 graus, a estrutura do Boeing Stratocruiser dos anos 1940;
- No desenho da Electra, a fuselagem passa a contribuir de maneira relevante para a sustentação, como em um modelo de asa combinada, reduzindo a carga estrutural sobre as asas e permitindo que elas sejam menores;
- A parte mais inovadora está na propulsão híbrida. Sob as asas, dois motores turbofan geram a maior parte do empuxo e também eletricidade. Na traseira da fuselagem, três ventiladores acionados eletricamente recebem energia de geradores integrados de vários megawatts conectados aos turbofans.
À primeira vista, a solução pode parecer contraintuitiva: usar os motores a jato para alimentar ventiladores elétricos, em vez de produzir empuxo diretamente, implica aceitar perdas na conversão de energia.
Mas, segundo a lógica aerodinâmica do projeto, a configuração aproveita a camada-limite de ar que se forma sobre a fuselagem. Os motores ficam suspensos em pylons sob as asas, em posição afastada do fluxo de ar, para ingerir ar limpo e uniforme. Já na fuselagem, a camada de ar mais lenta se acumula e, em um avião convencional, acabaria se transformando em esteira turbulenta e dissipando energia.
No conceito da AACES 2050, os ventiladores posicionados na traseira ingerem esse ar de baixa energia antes que ele se desprenda da fuselagem e forme uma esteira separada. Ao reenergizar o fluxo, o sistema reduz o arrasto e recupera energia que seria perdida na turbulência atrás da aeronave.
O resultado, de acordo com a análise da Electra, é ganho de eficiência do empuxo, menor consumo de combustível e redução de emissões, além da possibilidade de usar motores menores e mais leves.
A empresa afirma que a configuração pode entregar até 17% de melhoria de eficiência, além dos ganhos esperados até 2050 com avanços em estruturas, motores e aerodinâmica. O conceito também foi pensado para caber nas operações reais de companhias aéreas e aeroportos, sem depender de infraestrutura de recarga em aeroportos nem de tipos de combustível ainda não testados.
A aeronave foi projetada para operar com combustível de aviação convencional ou combustível sustentável de aviação, além de se ajustar a portões aeroportuários já existentes. Outro objetivo é acomodar uma cabine de corredor duplo dentro da classe narrowbody, ampliando o conforto dos passageiros e tornando mais eficientes os processos de embarque e desembarque.
Continua após a publicidade
“O valor da eletrificação neste conceito é que ela nos permite colocar a propulsão onde ela não poderia ir antes, mas onde faz mais bem”, afirmou o Dr. Parker Vascik, diretor de estratégia de produto da Electra.
“Podemos melhorar radicalmente a forma como a estrutura e o sistema de propulsão trabalham juntos, mantendo a aeronave inserida nas operações reais de companhias aéreas e aeroportos. O objetivo não é apenas eficiência no papel, mas conceitos que realmente possamos construir, certificar e usar.”
O trabalho foi liderado pela Dra. Alejandra Uranga, engenheira-chefe de pesquisa e futuros conceitos da Electra. Ela já havia copresidido pesquisas patrocinadas pela NASA no MIT que ajudaram a desenvolver o conceito original da aeronave double-bubble e o projeto D8. Segundo a empresa, o estudo AACES 2050 retoma essa arquitetura com novas capacidades viabilizadas pela eletrificação e pela propulsão distribuída.
Continua após a publicidade
“Este conceito se baseia em anos de pesquisa sobre como a forma da estrutura e a posição da propulsão podem trabalhar juntas para melhorar a eficiência da aeronave”, disse Uranga. “O que é diferente agora é a capacidade de usar eletrificação e propulsão distribuída para integrar esses sistemas de forma mais profunda. Projetar a aeronave como um sistema completo é essencial para realizar todo o potencial dos futuros aviões comerciais.”
Leia mais:
Outros detalhes
Além do conceito, a Electra produziu 11 artigos técnicos com modelos, métodos e conclusões do estudo. A companhia também adotou a ferramenta de design multidisciplinar de código aberto Aviary, da NASA, e desenvolveu um conjunto de projeto de aeronaves eletrificadas voltado para uso público. Segundo a empresa, essas contribuições têm o objetivo de ajudar a avançar a comunidade de pesquisa aeronáutica de forma mais ampla, e não apenas um único projeto de avião.
Continua após a publicidade
A equipe do AACES 2050 reuniu nomes da indústria e da academia, incluindo American Airlines, Honeywell Aerospace, Lockheed Martin Skunk Works, Hinetics, o Departamento de Aeronáutica e Astronáutica do MIT, o Departamento de Engenharia Aeroespacial da Universidade de Michigan (EUA) e o Aircraft Systems Laboratory da Universidade da Califórnia, em Irvine.
“Por meio do AACES, a NASA está levando a indústria a pensar de forma ousada, usando nossas tecnologias de propulsão inovadoras para liberar o pensamento de projeto da próxima geração da aviação comercial”, disse Marc Allen, CEO da Electra.
“A terceira era da aviação trará uma mudança radical na forma como pessoas e lugares se conectam, seja em aeronaves que entram em serviço nesta década, em futuras plataformas regionais ou em transporte comercial até meados do século. O foco da Electra, como líder em híbridos elétricos, é manter a aviação estadunidense — e a NASA — na liderança.”
Continua após a publicidade
O programa AACES 2050 foi desenhado para examinar conceitos e tecnologias de aeronaves que possam influenciar a aviação comercial nas décadas de 2040, 2050 e além. O projeto da Electra acrescenta uma rota de eletrificação de curto prazo a esse conjunto de estudos, em complemento a outras abordagens voltadas à propulsão avançada, novos combustíveis e arquiteturas de nova geração.
“O conceito de aeronave da Electra oferece à indústria estadunidense uma chance de liderar agora, combinando décadas de pesquisa em fuselagem de sustentação com propulsão elétrica de ruptura”, disse Vascik.
“Ainda assim, a indústria não levará esse conceito à maturidade até 2050 sozinha. Isso exigirá uma iniciativa tecnológica acelerada pela NASA — em um X-plane double-bubble, gerador integrado de vários megawatts e distribuição de energia em escala de quilovolts — para amadurecer essas capacidades até 2035 e posicionar a indústria para colocá-las em serviço até 2050.”
Rodrigo Mozelli
Rodrigo Mozelli é jornalista formado pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP) e, atualmente, é redator do Olhar Digital.
