• Aviões do futuro: o que está por vir para a Boeing e os voos comerciais

    21 de dezembro de 2015

    Nos últimos 100 anos, o homem deixou de caminhar apenas na Terra para caminhar também na lua. Progrediu de andar a cavalo para pilotar aviões. A cada década, a tecnologia de aviação cruzou uma nova fronteira, e o mundo, por sua vez, mudou a cada fronteira superada.

    A Boeing produz aeronaves comerciais há mais de 50 anos e esses aviões interligam as economias mundiais, aproximam as pessoas e tornam o mundo mais acessível do que nunca. Ao mesmo tempo em que desenvolve produtos novos e empolgantes, como o 737 MAX, o 777X e o 787-10 para atender às necessidades de curto prazo dos clientes, a Boeing Aviação Comercial também estuda muitas outras tecnologias e inovações com imenso potencial para o futuro.

    737 MAX e 777X

    A mais nova família de aeronaves de corredor único da Boeing – composta pelo 737 MAX 7, 737 MAX 8, 737 MAX 9 e o 737 MAX 200 – capitalizará a popularidade e a confiabilidade do 737 Next-Generation e, em paralelo, proporcionará aos clientes uma eficiência energética inigualável no mercado de corredor único.

    O desenvolvimento do 737 MAX está em dia com o cronograma e a configuração firme alcançada em julho de 2013. O primeiro voo está programado para 2016 e os clientes devem receber as primeiras entregas no início de 2017. O 737 MAX já é um sucesso de mercado, acumulando mais de 2.800 encomendas. Comparado às aeronaves de corredor único de maior eficiência energética hoje, o 737 MAX 8 reduz o consumo de combustível e as emissões de CO2 em 14%. Também tem um desempenho 20% superior ao dos 737s Next-Generation originais, quando estes entraram em serviço. A família 737 MAX utiliza motores LEAP-1B, fabricados pela CFM International, e seu desenho inclui várias atualizações, como o winglet de Tecnologia Avançada da Boeing.

    O 777X é a mais nova família de aviões de corredor duplo da Boeing e baseia-se na preferência dos passageiros e na liderança de mercado do 777. Lançado em novembro de 2013 no Salão Aeronáutico de Dubai, o 777X possui hoje mais de 300 encomendas e compromissos de compra. A produção do 777X está prevista para começar em 2017 e a primeira aeronave deve ser entregue em 2020. O 777X introduz as mais recentes inovações tecnológicas, incluindo o motor mais avançado e de maior eficiência energética criado até hoje. A GE, fornecedora do motor, foi a primeira parceira do programa a ser anunciada. Seu motor, o GE9X, será pelo menos cinco por cento mais eficiente do que os demais motores em sua categoria.

    Além disso, a quarta geração da asa composta do 777X tem uma envergadura maior do que a do 777 atual. A ponta dobrável e aerodinâmica ( raked wingtip) e a envergadura otimizada da asa entregam maior eficiência e uma economia substancial de combustível, além de total compatibilidade com os portões dos aeroportos.

    Materiais avançados

    A Boeing está continuamente pesquisando materiais avançados ou novos métodos de produção.

    Por exemplo, a infusão de resina na fibra de carbono se mostrou muito eficaz para a redução do peso e a simplificação da produção. Como primeiro teste desse método de produção, a Boeing desenvolveu uma carenagem traseira, peça que fica atrás do suporte do motor situado abaixo da asa. A Boeing testou a carenagem traseira em voo pela primeira vez no ecoDemonstrator 787, em 2014. Como resultado direto do teste no ecoDemonstrator 787, a carenagem traseira com infusão de resina será incorporada na produção do 787 no final de 2015. A Boeing planeja ampliar o uso do material em artigos de teste cada vez maiores em um futuro próximo.

    Outro material avançado é o composto de matriz cerâmica. Esse material leve lembra a cerâmica usada na fabricação de jogos de jantar, mas é muito mais forte, leve e extremamente resistente ao calor. A Boeing também testou esse material no ecoDemonstrator 787, em 2014, na forma de um bocal de escape do motor. Realizado em parceria com a Rolls-Royce e o programa Continuous Lower Energy and Emissions da FAA, o projeto conseguiu provar que o material tem muito potencial para o futuro. A Boeing está avaliando os próximos passos para a ampliação do uso desse material.

    O reuso do excedente de fibra de carbono do sistema de produção é outra prioridade da Boeing para ampliar o ciclo de vida total do plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP, na sigla em inglês). A meta é aproveitar ao máximo o CFRP, dentro do viável, para fabricar partes não estruturais das futuras aeronaves. Em 2015, a Boeing testou portas de acesso ao combustível fabricadas com fibra reciclada no ecoDemonstrator e, mais recentemente, testou um suporte para o combustível da cabine de pilotagem feito com fibra reciclada e difusores de ar condicionado fabricados com material reutilizado do sistema de produção do 787. Esses artigos foram impressos por uma impressora 3D com fibra de carbono de reuso.

    Interiores

    A Boeing também trabalha para melhorar a experiência na cabine com funcionalidades que possibilitam que os clientes se diferenciem no mercado. As companhias aéreas querem surpreender seus passageiros com as novas aeronaves, motivo pelo qual a Boeing vem testando e implementando uma série de inovações na cabine, concebidas para encantar os viajantes e, ao mesmo tempo, proporcionar a eles uma experiência de voo mais confortável.

    Uma das inovações de maior sucesso da empresa é o Boeing Sky Interior (BSI), validado por uma demanda incrível por parte das companhias aéreas. Originalmente, essa arquitetura de interior foi desenvolvida para o 787, mas a Boeing começou a oferecê-la nos 737s Next-Generation no início de 2010. O BSI incorpora uma moderna iluminação de cabine, mais espaço no compartimento de bagagem e uma arquitetura mais alta, oferecendo aos passageiros uma experiência de voo mais agradável. O BSI será o padrão interior do 737 MAX.

    Mas a Boeing não se dá por satisfeita e segue aprimorando o já popular Boeing Sky Interior. Uma inovação introduzida recentemente foi um recurso chamado Space Bins. Quando testada com passageiros, a nova funcionalidade teve uma resposta incrivelmente positiva. Os Space Bins são mais espaçosos e cada um deles consegue acomodar seis malas de bordo de tamanho padrão, duas a mais do que os compartimentos articulados atuais do BSI presentes em muitos 737s Next-Generation. Isso permite que os Space Bins de um 737-900ER (Extended Range) acomode 194 bagagens de bordo, ante as 132 dos compartimentos com a configuração atual; no caso do 737-800, os Space Bins acomodam 174 volumes ante 118 do modelo atual e, no 737-700, a capacidade sobe de 90 para 130 bagagens de mão.

    O 777X também incorporará novos avanços para redefinir a experiência dos passageiros. Os viajantes contarão com janelas maiores, uma cabine mais larga, uma nova iluminação e arquitetura interior aprimorada.

    A Boeing está fazendo experiências com som e luz integrados para uso em futuros interiores de cabine. Projetores ocultos podem ser embutidos na cabine para enviar uma imagem para uma divisória de cabine ou o teto. As imagens projetadas podem ser o logo da companhia aérea, o destino do voo ou ter a finalidade e utilidade que a companhia aérea imaginar.

    Inovações na cabine de pilotagem

    A Boeing está na vanguarda da nova tecnologia de cabine de pilotagem, tornando-a mais eficiente e usável para as tripulações. A seguir, alguns exemplos de tecnologia de próxima geração em estudo:

    • Displays com tela sensível ao toque: sensores instalados no hardware do painel e software modificados permitem que os pilotos usem o toque para interagir com os atuais formatos de display.
    • Primary Flight Display (PFD) aprimorado: símbolos maiores para os vetores da trajetória do voo; PLI (Pitch Limit Indicator ou Indicador de Limite de Arfagem) modificado e símbolos de Resolution Advisory (RA) adicionam informações formatadas de uma maneira que aumenta a consciência situacional da tripulação.
    • Perspectiva de pista: novas funcionalidades adicionadas aos displays, como contorno da pista, eixo da pista estendida, marcas de aim-point e letreiros posicionados na pista aumentam a consciência situacional em situações em que as condições de visibilidade não são ideais; por exemplo, à noite ou sob nevoeiro.
    • Saída ótima da pista: previsão da distância de aterrisagem sobreposta à simbologia da pista no Display de Navegação (ND), simbologia no Display de Navegação e Head Up Display (HUD) para monitorar o desempenho de parada após a aterrisagem.
    • Conjunto de aplicativos para iPad: Informações meteorológicas via satélite mostradas no mapa da rota para a posição atual e a rota prevista no plano de voo; documentos de despacho em formato eletrônico e capacidades de conexão durante o voo; aplicativo porta a porta que mostra todas as tarefas do piloto, em serviço ou não (manuais, despacho, treinamento etc.).
    • Visão sintética: este aplicativo cria imagens em 3D do terreno, dos obstáculos e da vista do aeroporto sobrepostas nos displays da cabine de pilotagem com base na posição informada pelo GPS e também na altitude, inclinação e deslizamento com imagens do terreno em alta resolução e banco de dados de características culturais.

    Eficiência operacional

    A Boeing apoia esforços nacionais e internacionais para aumentar a eficiência das rotas aéreas e reduzir o consumo de combustível das aeronaves em aproximação. A Boeing está munindo suas aeronaves dos equipamentos necessários para a comunicação com os futuros sistemas de Controle de Tráfego Aéreo (ATC, na sigla em inglês). Também está desenvolvendo ferramentas avançadas para ajudar as companhias aéreas a serem mais eficientes durante o voo. A seguir, alguns exemplos de áreas em que as companhias aéreas estão obtendo benefícios reais e tangíveis com a adoção da tecnologia digital:

    • Operações sem papel: a mudança começou na cabine de pilotagem com as ferramentas de navegação e os manuais de procedimento, mas está chegando agora aos aplicativos de manutenção e gerenciamento de registros.
    • Entrega móvel: entrega de informações técnicas à aeronave. Hoje, as companhias aéreas querem ter acesso rápido e fácil a todas as informações técnicas necessárias para a manutenção das aeronaves. Podemos entregar essas informações aos hubs operacionais de manutenção e também às aeronaves, por meio de aplicativos de manutenção móveis; essas informações podem ser acessadas também via tablet ou outro dispositivo móvel para dar suporte às operações de manutenção de linha.
    • Fuel Dashboard: o painel de controle de combustível fornece métricas analíticas para as tripulações de voo e equipes de operação. O Boeing Fuel Dashboard mostra informações de consumo de combustível geradas a partir de dados de desempenho operacional reais, em todas as fases do voo. Os dados integrados de consumo de combustível são derivados de múltiplas fontes, como as informações do FDM (Flight Data Management), dados do plano de voo e dados do sistema de gerenciamento do voo, fornecendo às companhias aéreas informações corretas e em tempo real, ajudando-as a alcançar suas metas de economia de combustível. O Fuel Dashboard também pode ser acessado por meio de dispositivos móveis.
    • Direct Routing (Roteamento Direto) : faz varreduras contínuas e em tempo real nas operações, recomendando (por meio do Airplane Communications Addressing and Reporting System – ACARS) ações específicas e medidas para otimizar a trajetória do voo, e possibilitando o uso de rotas mais diretas para reduzir o tempo de voo e o consumo de combustível.

    Outros conceitos vanguardistas

    A Boeing está sempre estudando inovações que melhorarão as operações e o desempenho das aeronaves; por exemplo, inovações que reduzem o consumo de combustível. Algumas das inovações que estão sendo estudadas pela Boeing:

    • Um radome que opera na frequência de banda Ku é a mais recente tecnologia de conexão em banda larga usada em aeronaves da Boeing. A Boeing a testou no ecoDemonstrator 787. Ela permitiu atualizações em tempo real de informações meteorológicas e de vento durante o voo, permitindo ainda ajustes no vetor e economia de combustível.
    • A pesquisa de Fluxo Laminar Natural (NLF, na sigla em inglês) enfoca conquistas essenciais para a Boeing avançar tecnologias e capitaliza sucessos anteriores aplicando a NLF às nacelas do 787 e ao winglet do 737 MAX.
    • Flaps variáveis Camber Krueger otimizados pela Boeing para proteção contra insetos e revestimentos de superfície desenvolvidos pela NASA que evitam a adesão de insetos.

    A Boeing e a NASA também estão estudando a tecnologia de Controle Ativo de Fluxo para melhorar a eficácia do fluxo de conversão. Esses experimentos nos ajudaram a entender a ciência prática base da adição de energia ao fluxo de ar para que o fluxo de conversão seja mantido próximo à aeronave por mais tempo, crie forças mais eficazes e reduza o arrasto, tendo aplicação potencial em várias áreas.

    A próxima aeronave comercial

    A Boeing precisa inovar para se manter competitiva. Estudamos muitos conceitos para julgar sua viabilidade com base no mercado e nos requisitos e demanda dos clientes. Como é comum com esforços de P&D em outras indústrias, muitas explorações não resultam em novos produtos. O processo de exploração e teste, contudo, permite um maior entendimento do que pode ser realidade no futuro. Elementos do que aprendemos com essa exploração podem ser aplicados em diversos domínios aeroespaciais. A seguir, detalhes de algumas pesquisas realizadas pela Boeing. Alguns desses conceitos podem ser incorporados em futuros produtos comerciais.

    Low-boom Demonstrator e outros conceitos supersônicos da NASA

    A NASA vem engajando a indústria na avaliação do futuro do voo supersônico desde 2005. A Boeing participou de dois projetos da NASA: o low boom demonstrator e um projeto N+3 (aeronaves distantes três gerações das atuais).

    O low boom demonstrator foi um apelo da NASA aos parceiros da indústria para desenharem um conceito que viabilizasse viagens supersônicas em terra. Os voos supersônicos sobre terra nos Estados Unidos foram banidos devido aos estrondos sônicos gerados por essas aeronaves quando operadas acima da velocidade do som. O projeto ainda está em andamento e continua à medida que os recursos financeiros da NASA permitem.

    low-boom demonstrator

    A Boeing encaminhou o conceito de low-boom demonstrator acima;
    o estudo continuará em um futuro próximo.

    Além do low-boom demonstrator, a Boeing participou de outro projeto supersônico com a NASA. Esse estudo de transporte supersônico N+3 (ou três gerações distantes da atual) foi completado em 2010. A Boeing encaminhou os dados e os resultados do estudo à NASA, encerrando assim a participação da empresa no estudo. A Boeing segue investindo em P&D nessa área e continuará avaliando melhorias em tecnologias de última geração que consigam tornar as viagens comerciais supersônicas possíveis na prática.

    Projeto SUGAR

    O projeto SUGAR (Subsonic Ultra Green Aircraft Research) é um contrato concedido pela NASA à Boeing para identificar conceitos e tecnologias de transporte comercial para os anos de 2030 a 2050. Esses conceitos e tecnologias permitirão que aeronaves subsônicas alcancem metas de desempenho e ambientais arrojadas.

    O conceito SUGAR Volt incorpora muitas tecnologias, entre as quais, uma asa de grande envergadura sustentada por uma espécie de treliça, e um sistema de propulsão híbrido, movido a gás e eletricidade. Esse conceito possibilita voos de longo alcance usando combustíveis convencionais, e voos curtos usando principalmente energia elétrica.

    SUGAR Volt

    Conceito SUGAR Volt encaminhado pela Boeing à NASA.

    O conceito SUGAR Freeze concept, da mesma forma que o SUGAR Volt, incorpora uma asa de grande envergadura sustentada por uma espécie de treliça, mas utiliza gás natural como combustível. Estudos concluíram que o uso de gás natural oferece uma queima de combustível menor e reduz as emissões.

    O contrato SUGAR foi concluído em 2013. A Boeing continuará avaliando melhorias em tecnologias de última geração que possam viabilizar aplicações práticas desses conceitos avançados.

    Outras pesquisas tecnológicas

    A Boeing implantou aeronaves de demonstração de tecnologia para testar novos materiais, sistemas e hardware em voos de ensaio. Por exemplo, o programaQuiet Technology Demonstrator foi um dos primeiros demonstradores. Em 2001. A Boeing e a Rolls-Royce desenvolveram um motor mais silencioso usandochevrons dentados (cortes em formato de v) na parte de trás da nacela e bocais de escape. Outros testes realizados em 2005 refinaram o desenho do chevron e validaram uma entrada de motor com tratamento acústico. O resultado foi a aplicação dos novos chevrons no 787 Dreamliner, no 747-8 Freighter (avião de carga) e Intercontinental e no 737 MAX, oferecendo reduções impressionantes no ruído dentro e fora da aeronave.

    ecoDemonstrator

    Em 2011, a Boeing anunciou a formação do programa plurianual ecoDemonstrator. A meta do ecoDemonstrator é buscar oportunidades para melhorar o desempenho ambiental da aviação comercial durante todo o seu ciclo de vida.

    O Programa Boeing ecoDemonstrator tem um papel fundamental na estratégia ambiental da empresa, usando testes de voo para acelerar o desenvolvimento de novas tecnologias para reduzir as emissões e o ruído, melhorar a eficiência portão a portão das companhias aéreas e contribuir para a conquista de outras metas ambientais.

    ecoDemonstrator

    O primeiro avião do programa ecoDemonstrator, um 737-800,
    voou em 2012. O programa foi viabilizado com parceiros
    de peso – a American Airlines e a FAA.

    O voo inaugural, realizado em 2012, testou 15 novas tecnologias a bordo de um 737-800 Next-Generation da American Airlines, entre as quais:

    • Bordas de fuga adaptativas nas asas: testou-se um sistema para ajustar a asa a diferentes fases do voo
    • Bocal de ventoinha com área variável: testou-se um sistema que abria ou fechava os painéis do capô da parte de trás do motor para determinar como otimizar o bocal para a decolagem e a aterrisagem
    • Controle ativo da vibração do motor: testou-se um novo sistema de amortecimento das vibrações do motor
    • Célula de combustível de hidrogênio regenerativa: realizou-se um teste de conceito para verificar se a célula de combustível conseguiria gerar energia suficiente para fornecer eletricidade à galé (área de armazenamento e preparação de alimentos e bebidas)
    • Otimização da trajetória do voo: novo conjunto de ferramentas para tablets que os pilotos podem usar para encontrar a rota mais eficiente
    • Carpete modular feito de materiais recicláveis

    O ecoDemonstrator 737 também foi usado para validar o desempenho aerodinâmico adicional da tecnologia de fluxo laminar natural do novo winglet de Tecnologia Avançada do 737 MAX, que melhora a eficiência energética em até 1,8%.

    O programa ecoDemonstrator continuou em 2014. O programa utilizou um 787 de propriedade da Boeing e testou mais de 30 novas tecnologias e materiais para possível uso futuro. Algumas das tecnologias testadas:

    • Bocal composto de matriz cerâmica (em cooperação com a FAA)
    • Melhorias no gerenciamento de tráfego aéreo utilizando a conexão banda larga exConnect da Panasonic
    • Inovações na cabine de pilotagem, como displays com tela sensível ao toque e modernos painéis primários de voo (PFD)
    • Teste de eficiências em voo, como monitoramento e microfones com tecnologia sem fio
    • Usos singulares de materiais, como portas de acesso ao combustível feitas de fibra de carbono e carenagem traseira com infusão de resina
    ecoDemonstrator de 20153

    O ecoDemonstrator de 2015 voou em cooperação com
    a NASA e o grupo TUI.

    O avião ecoDemonstrator de 2015 foi um Boeing 757 alugado, e testou importantes tecnologias em parceria com a NASA. Algumas tecnologias testadas no 757:

    • Controle Ativo de Fluxo na cauda vertical em parceria com a NASA (como parte do projeto ERA – Environmentally Responsible Aviation): a meta do projeto era compreender melhor a ciência básica do uso de injeção de energia para conseguir manter o fluxo de conversão ligado em ângulos de incidência maiores.
    • Revestimentos que evitem a adesão de insetos na asa direita: esse teste, batizado de “Insect Accretion Mitigation ou redução do acúmulo de insetos”, também foi realizado em parceria com a NASA e o programa ERA. A NASA forneceu os painéis do bordo de ataque da asa direita, que incorpora revestimentos de superfície com nanotecnologia. O teste determinou se os revestimentos conseguiam resistir à contaminação por insetos – o que pode resultar em maior arrasto e consumo de combustível – e se poderiam ser usados em futuros desenhos de asa.
    • Tecnologia avançada de asa: a asa esquerda do 757 foi modificada para testar tecnologias para apoiar futuros desenhos de asa, inclusive avanços relacionados ao fluxo laminar natural.

    Pesquisa de biocombustíveis

    Em conjunto com companhias aéreas parceiras e o programa ecoDemonstrator, a Boeing tem se mantido na vanguarda da pesquisa de biocombustíveis. Como parte do compromisso de proteger o meio ambiente e de apoiar o crescimento sustentável de longo prazo da aviação, a Boeing é líder da indústria em esforços globais voltados ao desenvolvimento e à comercialização de biocombustível de aviação sustentável. Um novo combustível de aviação sustentável é essencial para baixar as emissões de carbono da aviação comercial, tornar o setor menos dependente do combustível fóssil e atingir a meta setorial de crescimento neutro em carbono a partir de 2020.

    A Boeing está focada nos chamados biocombustíveis sustentáveis “drop-in” ou seja, biocombustíveis que podem ser misturados diretamente ao combustível de aviação tradicional à base de petróleo, sem alterações nas aeronaves, nos motores ou na infraestrutura de abastecimento. A meta da Boeing é que, até 2016, os biocombustíveis sustentáveis supram um por cento da demanda mundial de combustível de aviação, o equivalente a 600 milhões de galões (2.271,25 milhões de litros) de combustível para aeronaves. Um por cento normalmente representa o “ponto de inflexão” para mostrar a prova de conceito de uma nova tecnologia, impulsionando o aumento nos investimentos e acelerando a expansão do mercado.

    O biocombustível de aviação sustentável pode ser fabricado a partir de fontes orgânicas, como plantas ou algas, ou matérias-primas biológicas não comestíveis, como óleo de cozinha usado, gordura animal ou resíduos urbanos sólidos.