Boom x Concorde x Tupolev: Comparação de jatos supersônicos de passageiros

(Crédito: Steve Fitzgerald | Wikimedia Commons, NASA, Boom Supersonic, Simple Flying)

O lendário Concorde e o soviético Tu-144 eram ambos capazes de voar a aproximadamente o dobro da velocidade do som, o que lhes proporcionava tempos de voo dramaticamente rápidos. O Boom's Overture foi projetado para uma velocidade supersônica mais lenta, de Mach 1,7, mas a uma altitude semelhante, sacrificando intencionalmente um pouco de velocidade em prol de maior alcance e eficiência, além de mitigar o efeito do estrondo sônico.

Cada aeronave possui seu próprio perfil de desempenho distinto. Aqui está uma breve visão geral:

• Concorde – Velocidade máxima: Mach 2,04 (aproximadamente 1.350 mph / 2.172 km/h); Alcance: 3.900 milhas náuticas (4.500 milhas / 7.250 km); Teto de serviço: 60.000 pés (18.300 m).
• Tupolev Tu-144 (motores NK-321) – Velocidade máxima: Mach 2,30 (aproximadamente 2.500 km/h); Alcance: 6.500 km; Teto de serviço: 19.000 m.
• Boom Overture – Velocidade de cruzeiro: Mach 1,7 (aproximadamente 1.122 mph / 1.806 km/h); Alcance: 4.250 milhas náuticas (aproximadamente 4.888 milhas / 7.870 km); Teto de serviço: aproximadamente 60.000 pés (aproximadamente 18.300 m).

Apesar da maior velocidade máxima do Tu-144, ele sofria com um problema de autonomia. Os motores NK-144 originais consumiam tanto combustível que a autonomia do Tu-144 era muito menor que a do Concorde. Isso limitava severamente seus usos operacionais e sua praticidade.

O Concorde conseguia cruzar o Atlântico rotineiramente com um tanque de combustível, enquanto o Tu-144 era incapaz de completar longos trechos sem reabastecer para realizar rotas transcontinentais.

O Overture é diferente desses dois velocistas do passado. Ele está sendo otimizado com motores mais eficientes e aerodinâmica aprimorada, visando alcançar uma autonomia superior a 4.000 nm e uma velocidade de cruzeiro ligeiramente menor.

O Concorde e o Tu-144 priorizaram a velocidade em detrimento de quase todas as outras características. Portanto, embora o Overture sacrifique um pouco de velocidade para ser mais silencioso, será mais eficiente e comercialmente viável do que seus antecessores.

Concorde - elegância e velocidade

Concorde (G-BOAG) da British Airways em voo (Crédito: BAE)

A elegante asa delta ogival do Concorde oferecia estabilidade a Mach 2. Seus projetistas foram pioneiros em entradas de ar variáveis ​​e complexas para os motores, controladas por computadores digitais primitivos para regular o fluxo de ar para os motores em velocidade supersônica.

O Concorde também introduziu a capacidade de supercruzeiro, que é o voo supersônico sustentado sem o uso de pós-combustores, e até mesmo o primeiro sistema de controle fly-by-wire (FBW) em um avião comercial de passageiros.

A estrutura do Concorde foi construída principalmente com uma liga especial de alumínio resistente a altas temperaturas, o que gerou economia e permitiu o uso de técnicas de fabricação convencionais. Essa escolha de material limitou a velocidade máxima a cerca de Mach 2,0, mas evitou a necessidade de ligas exóticas.

O “Concordski”

Testes do Tu-144 com a NASA, foto via Jim Ross, NASA (Foto: NASA)

Semelhante a uma asa delta, o Tu-144, desenvolvido pelos soviéticos, incorporava canards (planadores dianteiros retráteis) especiais para melhorar a sustentação e o controle em baixas velocidades. Além disso, ao contrário do Concorde, seus motores necessitavam de pós-combustores para manter a velocidade de cruzeiro supersônica, o que demonstrava uma propulsão muito menos eficiente.

O Tu-144 também utilizava materiais mais resistentes ao calor (cerca de 15% de titânio em peso) para permitir velocidades de até aproximadamente Mach 2,2. Essa busca por desempenho teve como consequência um maior consumo de combustível e maior complexidade mecânica.

Embora também inovador, muitos dos sistemas do Tu-144 eram menos refinados. Sua cabine era muito barulhenta devido ao isolamento rudimentar. O transporte supersônico soviético (SST) provou que atingir Mach 2+ era viável, destacando simultaneamente a importância de uma aerodinâmica e motores refinados.

A nova abordagem da Overture

O Overture da Boom em renderização de voo (Crédito: Boom Supersonic)

O Overture da Boom aproveita cinco décadas de progresso tecnológico desde que essas duas lendas alçaram voo. Será um sucessor mais limpo e silencioso, com uma asa delta refinada e um contorno distinto em asa de gaivota, otimizado para supercruzeiro.

A maior parte da estrutura da aeronave será composta de compósitos de fibra de carbono, que são significativamente mais resistentes ao calor e possuem uma relação resistência/peso superior à do alumínio da década de 1960. A estrutura terá uma longa vida útil e baixa necessidade de manutenção graças a esses compósitos modernos, que também possibilitam formas aerodinâmicas e de estrutura extremamente eficientes.

Os quatro motores do Overture estão sendo projetados como turbofans de média taxa de derivação para atingir empuxo supersônico sem pós-combustão, reduzindo drasticamente o ruído do escapamento e o consumo de combustível. Nas palavras de Boom, o objetivo é um avião comercial “mais rápido, mais silencioso, mais acessível de construir e mais eficiente em termos de combustível” do que qualquer outro SST (supersônico) já produzido.

Viabilidade econômica

As passagens do Concorde eram vendidas a preços estratosféricos. "O preço de US$ 12.000 por passagem garantia que o Concorde raramente voasse com mais da metade da capacidade ocupada, enquanto consumia várias vezes mais combustível por passageiro" do que jatos subsônicos. A baixa eficiência de combustível e a capacidade limitada (cerca de 100 assentos em uma configuração totalmente premium) significavam que as companhias aéreas mal conseguiam cobrir os custos. Ao cobrar tarifas premium de viajantes a negócios, elas transformaram o Concorde em um serviço de prestígio, mas o sucesso financeiro era difícil de alcançar.

Primeiro voo do Concorde 002 da BAC, em Filton, em 9 de abril de 1969 (Foto: BAE)

A situação econômica do Tu-144 era significativamente pior. Antes de seu serviço ser descontinuado em 1978 devido a preocupações com a segurança e custos excessivos, ele operou apenas 55 voos de passageiros. O Tu-144 nunca obteve verdadeiro sucesso comercial devido ao seu consumo massivo de combustível e à falta de mercado na União Soviética.

A Boom Supersonic está plenamente ciente dessas dificuldades econômicas e busca tornar o Overture um empreendimento financeiramente viável. O projeto do Overture prioriza a eficiência de combustível, eliminando completamente os pós-combustores e utilizando uma estrutura composta mais leve para reduzir significativamente o consumo de combustível por passageiro em comparação com o Concorde.

Os preços projetados das passagens são praticamente equivalentes às tarifas de classe executiva atuais e têm como objetivo ampliar o mercado de viagens supersônicas. De acordo com uma reportagem da Warp News, “ao contrário do Concorde, aeronave supersônica anterior, que custava 20.000 dólares por passagem, uma passagem para o Overture custará cerca de 5.000 dólares”.

(Foto: Boom Supersonic)

Blake Scholl, fundador da Boom Supersonic, explica que, para acelerar e reduzir os custos de desenvolvimento, estão utilizando a tecnologia consagrada do Boeing 787, modificada para atingir velocidades maiores. Grandes companhias aéreas, como American Airlines, United Airlines e Japan Airlines, já fizeram pré-encomendas à Boom, o que sugere que enxergam potencial comercial no modelo de negócios do Overture.

Se o cronograma da Boom estiver correto, o lançamento do Overture em 2029 sinalizaria o retorno do voo supersônico para a indústria da aviação comercial, e um retorno mais silencioso e ecológico para a era moderna.

Segurança e confiabilidade

Operar no limite da capacidade de voo representou desafios significativos de segurança e manutenção para essas aeronaves. O Concorde construiu um histórico de segurança notável ao longo de décadas de serviço, com exceção de um trágico acidente em 25 de julho de 2000, que abalou sua reputação.

O único acidente fatal ocorreu quando um Concorde da Air France caiu durante a decolagem devido ao rompimento de um tanque de combustível causado por destroços na pista, resultando em 113 mortes. Apesar de ter um histórico de segurança exemplar antes desse incidente, a aposentadoria do Concorde em 2003 foi diretamente influenciada pelo acidente de 2000, bem como pela crise econômica na aviação que se seguiu ao 11 de setembro.

Um Tupolev Tu-144LL é rebocado por uma pista de táxi no Centro de Desenvolvimento Aéreo de Zhukovsky, perto de Moscou, Rússia, em preparação para um voo de pesquisa em alta velocidade em 1998 (Foto: NASA)

O Tu-144 teve um histórico operacional muito mais conturbado. Sofreu dois acidentes graves (em 1973 e 1978) e também foi assolado por frequentes falhas técnicas, exigindo procedimentos de inspeção extraordinários antes de cada voo. Esses problemas de confiabilidade, combinados com receios quanto à segurança, levaram à aposentadoria precoce do Tu-144 do serviço de passageiros.

O Overture da Boom, ainda em desenvolvimento, seguirá as mais rigorosas normas de segurança da aviação civil. Para garantir a confiabilidade, o projeto está sendo desenvolvido com tecnologia comprovada e camadas de redundância. Por exemplo, os motores são espaçados para evitar interferência mútua, e o uso de quatro motores permite uma decolagem segura e um voo de cruzeiro estável mesmo em caso de falha de um único motor.

O Overture utilizará controles digitais avançados de voo eletrônico e sistemas de monitoramento de saúde, refletindo os avanços na confiabilidade de aeronaves desde a década de 1970. A Boom enfatiza que o posicionamento do motor e outras escolhas de projeto foram feitas para atender aos mais rigorosos requisitos de segurança dos passageiros.

Legado e futuro das viagens supersônicas

O Concorde e o Tu-144 deixaram um legado duradouro na aviação , ilustrando o potencial e os perigos de viajar a velocidades supersônicas. O Concorde, em particular, estabeleceu recordes de velocidade em voos comerciais e tornou-se um símbolo da conquista aeroespacial.

Seus 27 anos de operação bem-sucedida demonstraram que o serviço regular de passageiros supersônicos era viável. O fenômeno do estrondo sônico, no entanto, resultou em restrições aos voos supersônicos sobre terra, e o alto consumo de combustível e as emissões do Concorde foram problemáticos durante um período de crescente custo do petróleo e maior conscientização ambiental.

Em retrospectiva, o Concorde foi um projeto à frente de seu tempo – entrando em serviço em uma era que não podia sustentá-lo totalmente, nem econômica nem ambientalmente – e, no entanto, continua a inspirar engenheiros e entusiastas da indústria aeroespacial.

O legado do Tu-144 é mais complexo, pois, como o primeiro SST (avião de transporte de superfície) do mundo a voar (superando o Concorde em Mach 1 por alguns meses em 1969), demonstrou a capacidade da União Soviética de competir em tecnologia aeroespacial avançada e ganhou o apelido de "Concordski" devido à sua semelhança com o Concorde.

Embora a vida comercial do Tu-144 tenha sido breve, o programa forneceu dados valiosos (posteriormente utilizados até mesmo em pesquisas conjuntas entre EUA e Rússia). Contudo, o Tu-144 permanece como um exemplo de advertência sobre os riscos de se utilizar um projeto complexo e não comprovado para atingir objetivos políticos sem testes suficientes.

Hoje, a Boom Supersonic busca dar continuidade ao legado do Concorde, mas com os benefícios da tecnologia moderna e um cenário da aviação transformado. Se o projeto Overture for bem-sucedido em revitalizar os voos supersônicos para as companhias aéreas, marcará o início de uma nova era em que as viagens de alta velocidade serão mais acessíveis e sustentáveis.

Ainda existem grandes obstáculos (como a aprovação regulatória para voos supersônicos sobre terra), mas os esforços da Boom sugerem que as limitações que impediram o Concorde de voar podem finalmente ser superadas. A próxima geração de jatos supersônicos poderá em breve tornar o mundo menor novamente, desta vez de forma duradoura e comercialmente viável.

Com informações do Simple Flying