• Voando para o futuro

    Programa ecoDemonstrator acelera o desenvolvimento de tecnologia que ajuda a indústria da aviação e o meio ambiente

    01 de setembro 2014

    Karen Crabtree, com fotos de Bob Ferguson

    Trabalhando em um laboratório situado nas proximidades do aeroporto de Boeing Field, em Seattle, Tim Rahmes passou dois anos desenvolvendo novos sensores de turbulência e vapor d’água que, se bem-sucedidos, permitiriam que os pilotos comerciais voassem sem a preocupação de buscar o caminho menos turbulento – e, consequentemente, sem desperdiçar um combustível precioso.

    Como engenheiro líder e principal investigador do projeto, Rahmes conhece a importância do resultado do programa ecoDemonstrator 2014. Suas modernas ferramentas de previsão meteorológica e o algoritmo que desenvolveu para complementá-las estão entre as 30 tecnologias ambientais que serão testadas a bordo de um 787 especialmente adaptado, em testes de voo que acontecerão ao longo de várias semanas sobre o remoto deserto de Moses Lake, em Washington. “Estou empolgado em voar essa aeronave e testar coisas que revolucionarão a indústria”, disse Rahmes.

    “Melhorar as previsões meteorológicas para aumentar a eficiência do voo e reduzir o consumo de combustível é algo que ajuda a todos da nossa indústria”.

    O programa ecoDemonstrator foi lançado pela Boeing em 2011 a fim de acelerar o processo de teste e aprimoramento de novas tecnologias que podem melhorar o desempenho ambiental da indústria da aviação.

    Os primeiros testes de voo do programa foram realizados em 2012. Na ocasião, o programa escolheu um 737-800 da American Airlines para ser seu laboratório voador (ou cama de teste) e testar 15 tecnologias.

    Uma delas, a tecnologia de fluxo laminar natural, foi posteriormente incorporada ao projeto do Winglet de Tecnologia Avançada do 737 MAX para melhorar ainda mais a eficiência energética da aeronave.

    O programa ecoDemonstrator dobrou de tamanho neste ano. As tecnologias em teste vão de softwares que munirão os pilotos de informações meteorológicas e rotas melhores até equipamentos projetados para reduzir o peso e o consumo de combustível da aeronave, bem como o ruído produzido por ela em solo. O 787 do programa fez os primeiros testes de voo em julho, mas a maior parte será realizada no quarto trimestre deste ano.

    “O programa ecoDemonstrator acelera o ritmo do desenvolvimento, e isso deixa os engenheiros mais animados para desenvolver tecnologias”, disse David Akiyama, gerente do programa ecoDemonstrator.

    Os voos do 787 com ecoDemonstrator ajudarão a avaliar diversas inovações, entre as quais, sistemas de navegação de pouso avançados, aprimoramentos na aerodinâmica e peças fabricadas com materiais reciclados, como a fibra de carbono. Além disso, as equipes do ecoDemonstrator estão testando dispositivos móveis como tablets, por exemplo, na cabine de pilotagem, visando torná-la totalmente digital, o que pode eliminar de 18 a 23 quilos de mapas e documentações diversas que os pilotos levam para a aeronave, informou Brian Gilbert, líder da área de displays para cabine de pilotagem.

    Dispositivos móveis com tela sensível ao toque serão usados para fornecer aos pilotos dados em tempo real, aumentando a eficiência das rotas voadas. Além disso, a conversão dos equipamentos de controle instalados na cabine de pilotagem em dispositivos com tela sensível ao toque, que são mais leves, contribuirá na eficiência do consumo de combustível.

    Juntas, essas inovações poderiam apontar o caminho para o próximo grande avanço da aviação, explicou Jeanne Yu, diretora de Estratégia Ambiental e de Recursos da Boeing Aviação Comercial.

    “É como diz o ditado, muitas gotas de chuva formam um rio”, diz Yu. “Não queremos uma tecnologia que resolva tudo, nem apenas resolver um grande problema. São muitas tecnologias – e estamos trabalhando em todas que, juntas, trarão um grande benefício”.

    Segundo Akiyama, a Boeing é a única grande fabricante de aeronaves que dispõe de um avião de teste dedicado exclusivamente a avaliar tecnologias de cunho ambiental.

    De acordo com a executiva, tradicionalmente, os engenheiros projetavam novas tecnologias para coincidir com a introdução de novos modelos de aeronaves ou derivadas. Consequentemente, eles precisavam esperar de 10 a 15 anos para ver suas tecnologias em ação em um programa de testes de voo. O ecoDemonstrator, que tem uma programação de testes de voo que acontece a cada 12 a 18 meses, permite que novas tecnologias sejam testadas tão logo fiquem prontas, acelerando sua implantação em aviões comerciais a jato.

    A Boeing vem testando novas tecnologias por meio de “demonstradores” aéreos desde o início dos anos 2000, quando completou dois programas Quiet Technology Demonstrator. Os chevrons de cancelamento de ruído, ou bordas serrilhadas, – visíveis nos invólucros de motores dos atuais 747-8 e 787 Dreamliner – nasceram nesse programa.

    O avião já é um dos meios de transporte mais eficientes em termos ambientais. Segundo Julie Felgar, diretora de Estratégia Ambiental e Integração da Boeing Aviação Comercial, o consumo de combustível por passageiro/milha das novas aeronaves já é comparável ao dos carros elétricos. Mas, considerando que o combustível representa hoje quase 40% dos custos operacionais de uma companhia aérea, mesmo uma redução de 1% pode ter grande impacto nos resultados finais das empresas.

    Consciente da necessidade de minimizar sua pegada ambiental, a indústria da aviação estabeleceu grandes metas para o futuro das viagens aéreas, incluindo o compromisso de atingir um crescimento neutro em carbono a partir de 2020 e de reduzir em 50% as emissões de carbono até 2050.

    “Isso não é muito tempo”, disse Felgar. “O programa ecoDemonstrator nos permite acelerar cronogramas para atingir essas metas. Para mim, essa é a parte mais empolgante – ver como o ecoDemonstrator inspira nossos fornecedores, clientes e outros players da nossa indústria.”

    O programa é gerenciado pela área de Desenvolvimento de Produtos da Boeing Aviação Comercial e conta com o talento dos funcionários da Boeing Pesquisa & Tecnologia, Boeing Teste & Avaliação e muitos departamentos da Boeing Aviação Comercial, entre os quais estão os de Estratégia Ambiental, Engenharia, Serviços de Aviação Comercial e Gerenciamento de Fornecedores.

    Além disso, o programa ecoDemonstrator trabalha com companhias aéreas clientes, fornecedores e a NASA, e apoia o programa CLEEN – sigla em inglês para Continuous Lower Energy, Emissions and Noise, da Federal Aviation Administration (FAA), que visa reduzir continuamente o consumo de energia e o nível de emissões e ruído.

    Felgar disse que o programa “motiva agências como a FAA a NASA a buscar ativamente por tecnologias que possam ser testadas no ecoDemonstrator. O programa como um todo atrai as pessoas por conta dos prazos”.

    No início do segundo semestre desse ano, o programa CLEEN da FAA completou o teste de voo de um bocal de escape da turbina à base de compósitos de matriz cerâmica, desenvolvido pela Boeing Pesquisa & Tecnologia, na Aeronave de Teste 787 ecoDemonstrator. Os compósitos de matriz cerâmica servem para tornar os motores mais silenciosos, leves e eficientes. O programa CLEEN tem participantes selecionados por meio de uma concorrência, por um período de cinco anos, e seus custos são rateados.

    “O bocal é um grande exemplo de trabalho conjunto desenvolvido internamente, na Boeing, e externamente, com um cliente governamental, para acelerar o amadurecimento de uma tecnologia que pode beneficiar a indústria da aviação, as companhias aéreas e o público que utiliza esse meio de transporte,” disse Craig Wilsey, gerente do programa CLEEN na Boeing.

    A FAA e a NASA realizam pesquisas para desenvolver a ciência aeroespacial em prol do usuário. Entretanto, a aplicação da pesquisa governamental em produtos comerciais é responsabilidade da indústria, disse Felgar.

    As equipes já estão trabalhando na instalação de equipamentos na cama de teste voadora de 2015. Trata-se de uma aeronave 757 arrendada, que voará no ano que vem com a TUI Travel PLC, companhia aérea cliente da Boeing e maior grupo de turismo do mundo.

    A Boeing está trabalhando com a NASA para desenvolver revestimentos nanotecnológicos de superfície para diminuir o acúmulo de resíduos de insetos no bordo de ataque e, com isso, reduzir o arrasto. Além disso, Boeing e NASA estão testando um controle de fluxo ativo no estabilizador vertical do 757, o que poderia resultar no desenho de uma estrutura mais simples e compacta para reduzir o peso e melhorar o consumo de combustível.

    Outras tecnologias de bordo previstas para 2015 são interiores feitos de materiais mais sustentáveis, componentes de cabine de pilotagem e indicadores de combustível mais leves, e comunicação de dados em alta velocidade para aumentar a eficiência dos voos. Além disso, a próxima fase de teste começará com um bocal de ventoinha de área variável que altera a geometria do duto de ventilação do motor durante o voo, reduzindo o consumo de combustível. Os primeiros protótipos foram testados em voo em 2012.

    A instalação de múltiplas tecnologias em cada teste de voo poupa tempo e dinheiro – e isso motiva os funcionários que trabalham com pesquisa e desenvolvimento, diz Akiyama.

    Em alguns casos, os engenheiros veem sua tecnologia chegando ao mercado em dois anos. Foi o que aconteceu com diversas tecnologias testadas no ecoDemonstrator em 2012 e que hoje são disponibilizadas pela Jeppesen, uma subsidiária da Boeing, para o mercado de aviação executiva. Os engenheiros sempre utilizarão túneis de vento, simulações e análises para desenvolver tecnologias, disse Akiyama, mas nada se compara a ver tudo funcionando em conjunto em uma aeronave.

    “As condições reais de voo – a maneira com que a aeronave opera como um sistema integrado, com todas as variáveis testadas – fazem com que você atinja os objetivos mais rapidamente do que conseguiria com análises e testes de túnel de vento”, disse Akiyama.

    Isso também reduz o risco de erros de produção e operacionais.

    “O fato de avançarmos e aprendermos mais rapidamente significa que identificamos os riscos de produção de forma mais rápida. Os protótipos nos ajudam a testar a tecnologia antes de introduzi-la”, disse Yu. “Trata-se das gerações futuras – como deixar para elas uma aviação melhor do a que encontramos?”

    karen.r.crabtree@boeing.com

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