Notícia

Ideias disruptivas são necessárias para realizar voo sustentável até 2050

Estudo considerou o impacto na configuração da aeronave de um sistema de propulsão elétrica de hidrogênio líquido/célula de combustível quando integrado a uma aeronave de classe de transporte de corredor único

Divulgação, Universidade de Illinois

Fonte

Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Data

segunda-feira, 6 junho 2022 14:45

Áreas

Energia. Mobilidade. Sustentabilidade. Tecnologias.

Engenheiros aeroespaciais não conhecem a configuração e o desempenho exatos de um avião a jato movido a hidrogênio líquido, mas sabem que chegar lá até 2050 exigirá grandes mudanças em relação às formas convencionais com que as aeronaves são projetadas atualmente.

Um estudo recente da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, nos Estados Unidos, considerou o impacto na configuração da aeronave de um sistema de propulsão elétrica de hidrogênio líquido/célula de combustível quando integrado a uma aeronave de classe de transporte de corredor único – tendo a capacidade de desempenho consistente com a de um Boeing 737-800.

Os pesquisadores têm o que acreditam ser uma substituição viável de aeronaves de transporte de fuselagem estreita para ajudar a cumprir as metas climáticas estabelecidas para a indústria da aviação. “A indústria aeronáutica está procurando combustíveis alternativos e desenvolvendo novas tecnologias, mas precisávamos de uma plataforma para projetá-los para que, quando selecionarmos um novo sistema de energia para um avião, possamos aprender como ele mudará os vários componentes de design e parâmetros [de projeto]. Esta é a primeira vez que mostramos como uma série de soluções para aplicações hidrogênio-elétricas pode parecer no futuro”, disse o Dr. Phillip Ansell, professor do Departamento de Engenharia Aeroespacial da Universidade de Illinois.

O Dr. Ansell disse que ele e sua equipe usaram uma mistura de métodos de design convencionais da indústria e novos processos. Eles usaram modelos para gerar mapas de como as principais métricas de desempenho de uma aeronave e aspectos de dimensionamento mudarão em função de algumas variáveis ​​de projeto.

“Conhecemos as falhas, pontos fracos e armadilhas que surgem, então usamos nosso julgamento de engenharia para tomar decisões sobre detalhes do projeto, como a colocação de tanques de hidrogênio líquido em uma aeronave. A configuração é o resultado de um equilíbrio entre tentar ser visionário, mas também realista”, disse o pesquisador, reconhecendo que para o transporte aéreo ser muito mais sustentável daqui a 30 anos, são necessárias ideias disruptivas, e não meros passos incrementais.

“Fizemos mudanças visionárias, mas que atendem a certas limitações e restrições que os sistemas devem cumprir. Não queremos avançar as coisas a ponto de não haver como produzi-las porque são impraticáveis”, disse o professor.

O Dr. Phillip Ansell lidera o Centro de Tecnologias Elétricas de Alta Eficiência para Aeronaves em Illinois e é copresidente da 2022 IEEE/AIAA Transportation Electrification Conference and Electric Aircraft Technologies Symposium (ITEC + EATS), realizado em Anaheim, Califórnia, em meados de junho.

“Uma coisa que fizemos nesta pesquisa é mostrar que, com esta nova usina de hidrogênio líquido, há maneiras pelas quais ela pode ser mais eficiente do que os motores a jato típicos que queimam querosene e ainda atendem aos mesmos requisitos da missão, mas com menos gasto de energia do que nos sistemas atuais. Projetando criativamente esta aeronave, nós a tornamos mais aerodinamicamente eficiente, distribuindo células de combustível pelas superfícies das asas, por exemplo”, explicou o pesquisador.

De acordo com o professor Ansell, o estudo de configuração é uma síntese das contribuições de vários parceiros de Illinois: “Coletamos diferentes projetos de motores e sistemas de potência para desenvolver esta configuração de projeto conceitual. É um design de folha limpa. Pegamos muito conhecimento sobre como os aviões foram projetados historicamente e, em seguida, identificamos como o projeto precisa mudar ao começar com um novo sistema de energia”.

Mas o Dr. Ansell percebe que o que está se desenvolvendo hoje será muito diferente daqui a 30 anos: “O ciclo de vida desses tipos de sistemas é extremamente longo. Gosto de pensar criativamente sobre o que podemos fazer se empurrarmos algumas condições-limite fundamentais de como pensamos sobre os sistemas de aeronaves, mas tenho 100% de certeza de que mesmo esse trabalho inicial parecerá extremamente diferente do que estamos antecipando aqui hoje. Dito isso, vejo isso como uma contribuição gratificante, porque é o ponto de partida que pode causar um impacto de mercado na sustentabilidade ambiental desta indústria.”

O estudo foi publicado no AIAA Aviation Forum.

Acesse o resumo do estudo (em inglês).

Fonte: Debra Levey Larson, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Imagem: Configuração conceitual de aeronave de transporte hidrogênio-elétrica. Fonte: Divulgação, Universidade de Illinois.

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