Como serão os aviões de passageiros do futuro

Se os viajantes do tempo de 1968 se encontrassem no aeroporto hoje, veriam muitas mudanças que os surpreenderiam. Mas os aviões pareceriam surpreendentemente familiares. Apesar das melhorias significativas em materiais, motores e aviônicos que fizeram 2017 o ano mais seguro da história da aviação, as aeronaves comerciais permanecem estruturalmente semelhantes às da década de 1960. Na verdade, o Boeing 737, um dos aviões comerciais mais vendidos da história em suas diversas versões, voou pela primeira vez em 1967.

Isto acontece porque a aviação comercial dá prioridade à segurança, favorecendo soluções comprovadas, e porque outros desenvolvimentos – por exemplo em materiais e motores – significam que o design tradicional ainda é relevante. No entanto, à medida que a indústria procura desesperadamente formas de reduzir as emissões de carbono, enfrenta um desafio ligeiramente mais sério do que outras indústrias, precisamente porque as suas tecnologias principais são muito difíceis de abandonar. Talvez seja hora de tentar algo novo. Então, como serão as viagens aéreas daqui a 50 anos?

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O futuro dos aviões de passageiros

Ao longo dos anos, houve diversas tentativas de mudar o paradigma do design de aeronaves. A década de 1970 prometeu um futuro de viagens supersônicas que nunca se tornou realidade, exceto para os voos limitados do Concorde. A ideia de uma aeronave de “asa mista” semelhante ao bombardeiro stealth Northrop B-2 foi alardeada ocasionalmente, mas até agora sem muito sucesso.

Uma combinação de razões técnicas e financeiras forçou a indústria aeronáutica a abandonar estas propostas bastante estranhas e a concentrar-se nos designs mais canónicos que são a norma hoje em dia. Será que os próximos 50 anos continuarão o caminho lento e constante do último meio século? Veremos novamente o rápido avanço tecnológico que caracterizou a aviação entre o fim da Primeira Guerra Mundial e o pouso na Lua? Apollo? Não se deixe enganar pela aparente falta de avanços espetaculares. Algumas grandes mudanças estão chegando.

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Aviões elétricos

A maioria dos voos de curta distância provavelmente se tornarão elétricos nas próximas décadas, e isso mudará a forma como pensamos sobre as viagens aéreas. Motores elétricos menores permitiriam impulso distribuído semelhante ao usado no protótipo X-57 da NASA. Níveis de ruído mais baixos e custos operacionais mais baixos permitirão que aeronaves elétricas voem muito mais perto dos locais onde as pessoas vivem e trabalham.

Na verdade, vários projetos de aeronaves elétricas de última geração visam não apenas substituir o transporte terrestre entre cidades, como planejam fazer os conceitos Zunum e Eviation de 9 a 12 passageiros, mas também dentro delas. Os táxis voadores se tornarão uma realidade muito em breve, mas resta saber se os conceitos futuristas Vahana e CityAirbus realmente representam o futuro. De qualquer forma, os voos porta a porta não são prerrogativa exclusiva dos aviões elétricos.

Embora não seja um conceito novo, o uso de helicópteros, ou seja, aeronaves que podem fazer a transição de uma configuração de sustentação vertical para uma configuração de asa fixa, tem sido até agora amplamente limitado às forças armadas dos EUA.

No entanto, o fabricante italiano de helicópteros Leonardo está atualmente preparando um modelo civil para lançamento comercial AW609, que, se for bem sucedido, poderá potencialmente transformar a aviação executiva e regional. O AW609 combina os elementos de design de aviões e helicópteros.

Muitas empresas estão desenvolvendo sistemas de propulsão elétrica para táxis aéreos, aviões suburbanos e veículos elétricos de decolagem e aterrissagem vertical (eVTOL), muitos dos quais são autônomos. Por exemplo, o fabricante de motores elétricos MagniX está trabalhando com o fornecedor de baterias H55 para converter as aeronaves da operadora de hidroaviões Harbour Air, com sede em Vancouver, em uma frota totalmente elétrica. E a empresa israelense Eviation desenvolveu o Alice, o primeiro avião de transporte regional totalmente elétrico do mundo, com tecnologia de bateria semelhante à de um telefone celular e um alcance de vôo de aproximadamente 800 km.

A energia híbrida é outra maneira. Em 2020, o híbrido-elétrico Eel da startup americana Ampaire completou um vôo de teste de 550 km com motor elétrico no nariz e motor de combustão convencional na traseira. E há também o hidrogénio, que tem um grande potencial se puder ser produzido a partir de fontes de baixo carbono, em vez de combustíveis fósseis. A Airbus está a investir fortemente na tecnologia necessária para alimentar aeronaves com hidrogénio produzido a partir de fontes de energia renováveis, na esperança de um dia utilizá-lo para alimentar jactos gigantes que viajam longas distâncias sem emissões de CO2. A Boeing também está testando suas próprias aeronaves movidas a hidrogênio.

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Em busca da velocidade

Há uma área onde a aviação comercial parece ter retrocedido e não avançado. Costumava ser possível voar supersônico através do Atlântico, mas hoje mesmo aqueles com bolsões mais profundos são forçados a se contentar com velocidades subsônicas. Algumas startups estão trabalhando para consertar isso.

A Boom Supersonic, uma startup cujos investidores incluem a incubadora Y Combinator do Vale do Silício e a Japan Airlines, está desenvolvendo um jato comercial que deverá voar a Mach 2,2 e custar menos que o Concorde.

O Aerion AS2 é mais um projeto de aeronave supersônica civil voltada ao mercado de serviços executivos. Embora ainda em fase de desenvolvimento, já possui um pedido de US$ 2,4 bilhões da operadora de jatos fracionados Flexjet para 20 de suas aeronaves Mach 2 AS1,5. Mas mesmo estas velocidades são insignificantes quando comparadas com as velocidades hipersónicas previstas por alguns ambiciosos programas de investigação.

O Spaceliner, um projeto liderado pelo DLR, o Instituto Alemão de Pesquisa Aeroespacial, viajará até o limite do espaço para voar 25 vezes mais rápido que a velocidade do som. Desta forma, seria possível voar, digamos, de Londres para a Austrália em cerca de 90 minutos.

“Muitas vezes, na indústria aeroespacial, o desafio não é tecnológico, mas financeiro ou operacional”, afirma Rolf Henke, membro do conselho executivo de investigação aeroespacial do DLR, o Instituto Alemão de Investigação Aeroespacial. “Já se falava de asas mistas na década de 1920, e de voos hipersônicos desde a década de 1930, mas é preciso alguém que esteja disposto a correr o risco e investir grandes somas de dinheiro.”

Quão real é a revolução das aeronaves hipersônicas? Chegaremos ao ponto em que as tecnologias mais recentes coexistirão?

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O conceito de "asa mista"

Uma das propostas dos engenheiros é o “corpo de asa mista”, que já mencionei diversas vezes. Este formato de aeronave completamente novo é semelhante ao design de "asa voadora" usado em aeronaves militares, como o icônico Bombardeiro B-2, mas a asa mista tem maior volume na parte central. Tanto a Boeing quanto a Airbus estão trabalhando na ideia, assim como um terceiro participante, a JetZero, com sede na Califórnia, que estabeleceu para si mesma uma meta ambiciosa de colocar em serviço uma aeronave de asa mista já em 2030.

“Levamos muito a sério o caminho para emissões zero em aeronaves de grande porte, e uma fuselagem de asa mista pode fornecer 50% menos queima de combustível e emissões”, disse Tom O'Leary, cofundador e CEO da JetZero. "É um tremendo salto em relação ao que a indústria está acostumada."

Sendo uma espécie de híbrido entre uma asa voadora e um tradicional “tubo e asa”, a asa combinada permite que toda a aeronave gere sustentação enquanto minimiza o arrasto. A NASA afirma que este formato “ajuda a aumentar a economia de combustível e cria uma maior área de carga útil (carga ou passageiro) na parte central do corpo da aeronave”. A agência testou-o em uma de suas aeronaves experimentais, X-48. Durante cerca de 120 voos de teste entre 2007 e 2012, duas aeronaves não tripuladas X-48 controladas remotamente demonstraram a viabilidade do conceito.

De acordo com O'Leary, há um grande problema técnico que impede os fabricantes. “É a pressão na fuselagem não cilíndrica”, diz ele, apontando para o fato de que uma aeronave em formato de tubo é mais capaz de lidar com os ciclos constantes de expansão e contração que ocorrem durante cada voo. "Se você pensar no "tubo e na asa", então ele divide a carga - o tubo suporta a carga da pressão e as asas suportam a carga da flexão. Mas a ala mesclada essencialmente os une. Só agora podemos fazer isso com materiais compósitos que sejam ao mesmo tempo leves e fortes." Este formato radicalmente novo resultará em um interior de aeronave com aparência e sensação completamente diferentes das aeronaves de fuselagem larga atuais. A JetZero espera ter suas aeronaves em serviço até 2030.

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Voos supersônicos

Quase meia dúzia de empresas competem para ser as primeiras a oferecer viagens supersónicas ao público, um interesse interessante numa altura em que grande parte do investimento e da inovação nos transportes se concentra no desenvolvimento de opções mais limpas e mais amigas do ambiente, que utilizam menos combustível ou tecnologias de propulsão alternativas, como baterias ou hidrogénio.

A Boom Supersonic, com sede em Denver, planeja lançar seu jato supersônico de passageiros chamado Overture em 2029. O avião deverá acomodar entre 64 e 80 passageiros, segundo Blake Scholl, CEO da empresa. Ele viajará a Mach 1,7, que é 1,7 vezes a velocidade do som – mais de duas vezes mais rápido que um jato de passageiros convencional.

Analistas da indústria dizem que o capital de risco e a ideia de que aviões supersónicos comerciais parecem uma boa ideia contribuíram largamente para o renascimento do projecto.

As empresas afirmam que a sua nova geração de aviões supersónicos terá uma pegada de carbono menor, em grande parte porque serão alimentados por combustível de aviação amigo do ambiente. Este combustível é feito a partir de produtos agrícolas, incluindo soja e gorduras animais. Mas os críticos dizem que a promessa ignora algumas realidades importantes. Por exemplo, não há combustível de aviação ecológico suficiente para os aviões que existem hoje. E o que existe é mais caro – segundo algumas estimativas, duas a quatro vezes mais caro que os combustíveis fósseis.

E qualquer que seja o combustível, a realidade é que as aeronaves supersônicas sempre utilizarão mais combustível. Até 2022, as aeronaves supersônicas poderão consumir sete a nove vezes mais combustível do que as aeronaves comerciais convencionais e transportar menos passageiros, de acordo com um estudo do Conselho Internacional de Transporte Limpo. Mas a NASA afirma que as viagens supersónicas, pelo menos inicialmente, serão responsáveis ​​por uma fracção muito pequena das emissões totais de CO2 e por uma fracção muito pequena das emissões da aviação comercial. Ainda assim, com as companhias aéreas a comprometerem-se a atingir zero emissões de carbono até 2050, alguns dizem que é difícil ver como os aviões supersónicos se enquadram nesse quadro.

Os analistas, no entanto, têm dúvidas, dada a dificuldade para as companhias aéreas comerciais se manterem à tona. Os aviões supersônicos transportarão menos passageiros e consumirão mais combustível. Se esse combustível for ecologicamente correto, os custos aumentarão ainda mais.

A Hermeus, com sede em Atlanta, é apenas uma das empresas que explora a possibilidade de construir um jato comercial hipersônico de passageiros ainda mais rápido. Enquanto as aeronaves supersônicas viajam mais rápido que a velocidade do som, as aeronaves hipersônicas viajam a cinco ou mais vezes essa velocidade.

O jato Halcyon da empresa viajará a Mach 5 – ou cinco vezes a velocidade do som. Mas a empresa está aberta sobre os desafios tecnológicos que enfrenta no desenvolvimento de uma aeronave tão rápida. Hoje, de acordo com seu porta-voz, as chances de o Halcyon decolar são inferiores a 50%, mas eles esperam que essas chances melhorem com o tempo.

Mas mesmo assim, a Hermeus – e todas as startups – terão de convencer o público a acreditar no seu projeto e a lidar com as preocupações crescentes sobre o impacto ambiental das viagens aéreas. Esta pode ser uma tarefa difícil.

Otimismo e entusiasmo cercam o ressurgimento das viagens supersônicas e a tecnologia continua a avançar. O voo supersônico abre oportunidades infinitas para pesquisa e inovação, inaugurando uma nova era nas viagens aéreas.

Conclusões

Portanto, embora tenhamos de esperar um pouco mais para pilotar os aviões futuristas de amanhã, ainda podemos concentrar-nos nos materiais e processos que permitem os aviões descarbonizados de hoje. Apertem os cintos, a viagem apenas começou.

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