Por que os aviões não voam mais rápido?

(Crédito: Shutterstock | Simple Flying)

Seria de se esperar que, com todos os avanços na fabricação e tecnologia de aeronaves, os aviões fossem mais rápidos do que nunca. No entanto, talvez surpreendentemente, a velocidade das aeronaves comerciais não mudou muito nos últimos cinquenta anos, com exceção do Concorde, que se destacou. Então, por que os aviões não voam mais rápido?

Atualmente, os tempos de voo costumam ser mais longos do que eram anteriormente divulgados, pois não se limitam apenas ao tempo de voo ponto a ponto, mas também incluem atrasos e congestionamentos nos aeroportos. As aeronaves já conseguem voar para praticamente qualquer lugar do mundo em 24 horas a uma velocidade suficientemente alta, sem a necessidade de velocidade máxima. Para as companhias aéreas, as aeronaves precisam ser economicamente viáveis ​​e manter seus custos operacionais baixos, o que é possível com motores mais modernos e eficientes em termos de consumo de combustível.

As aeronaves precisam ser economicamente viáveis

Aeronave Boeing 787-9 Dreamliner da Air New Zealand, matrícula ZK-NZL,
pousando no Aeroporto Internacional de Auckland ) (Crédito: Shutterstock)

O foco das viagens hoje em dia é o custo, e não a velocidade, tanto para passageiros quanto para companhias aéreas, e estas ainda precisam lucrar no final das contas. Portanto, fabricantes e companhias aéreas trabalham para reduzir o custo das viagens, em vez do tempo que elas levam. A velocidade não faz parte da equação. Viajar mais rápido exige um design de aeronave diferente e consome mais combustível. Se o tempo é importante para poucos privilegiados, então jatos particulares são uma opção em comparação com as companhias aéreas convencionais.

As aeronaves de hoje são muito mais eficientes em termos de consumo de combustível do que costumavam ser, além de terem maior alcance e capacidade de passageiros. Para as companhias aéreas, isso significa mais lucro. Tanto que algumas conseguem oferecer voos transatlânticos por cerca de US$ 400 e ainda obter lucro. A maioria das pessoas prefere pagar menos por um voo mais longo. Mais velocidade geralmente significa mais arrasto, o que reduz a economia de combustível; portanto, voos mais rápidos não são uma boa ideia para as companhias aéreas.

Hoje, o foco principal em comparação com as aeronaves do passado é a eficiência de combustível, e os novos tipos de aeronaves são dez vezes mais eficientes em termos de consumo de combustível por passageiro por quilômetro do que eram na década de 1950. As aeronaves agora são maiores e têm maior capacidade, mas os avanços na tecnologia de motores são um fator crucial para a economia das companhias aéreas.

Comparando motores

Motor GEnx do Boeing 787 da Qatar Airways (Crédito: Shutterstock)

Existem três tipos básicos de motores: o turboélice, o turbofan e o turbojato, e cada um possui uma faixa de velocidades em que apresenta maior eficiência. O motor turboélice é mais comum em aeronaves regionais e tem um custo operacional menor. Como a propulsão vem da hélice, ele opera em velocidades mais baixas do que outras aeronaves, sendo mais eficiente entre 523 e 603 km/h (325 a 375 mph). O motor turbofan, utilizado na maioria das aeronaves comerciais, opera com maior eficiência entre 644 e 998 km/h (400 a 620 mph) . Em comparação, o motor turbojato, usado em aeronaves supersônicas, é mais eficiente entre 2.092 e 2.253 km/h (1.300 e 1.400 mph).

A taxa de derivação é a proporção de ar que passa pelo duto de derivação em relação à quantidade que passa pelo núcleo do motor. Quanto maior a taxa de derivação, mais eficiente é o motor. Vamos comparar alguns motores. O motor GEnx da General Electric, usado no Boeing 787 e no Boeing 747-8i, é extremamente eficiente. O ventilador é muito maior que a própria turbina e tem uma taxa de derivação de 10:1, ou seja, dez vezes mais ar circula ao redor da turbina do que através dela.

(Dados: Wendover Productions)

Em comparação, o motor CFM International CFM56 é mais antigo e menos eficiente, sendo frequentemente utilizado no Airbus A320 e no Boeing 737. Possui um ventilador menor em relação à turbina e uma taxa de derivação de 5,9:1, que ainda é eficiente, mas não tanto quanto o GEnx. Comparado ao Pratt & Whitney JT8D, com uma taxa de derivação de 0,96:1, o torna menos eficiente, mas é mais eficiente que o Rolls-Royce Snecma Olympus 593, um motor turbojato usado no Concorde . A taxa de derivação é de 0:1, portanto, todo o ar do ventilador passa pela turbina; consequentemente, o consumo de combustível é maior que o dos motores mencionados anteriormente.

Por que o Concorde não funcionou?

Concorde da British Airways (Crédito: Shutterstock)

O Concorde possuía motores turbojato Rolls-Royce Snecma Olympus 593 de bypass zero e consumia 21,25 kg de combustível por milha voada. Comparando com o motor GEnx do Boeing 787, que consome 8,5 kg de combustível por milha voada, a diferença é considerável. O Concorde era uma aeronave muito menor que o Boeing 787, com capacidade para apenas 100 passageiros, contra 291 do Dreamliner. O consumo de combustível por pessoa era de 14 milhas por galão, enquanto o Dreamliner fazia 104 milhas por galão.

Com um consumo de combustível tão elevado, tanto a British Airways quanto a Air France não podiam mais se dar ao luxo de manter o Concorde em operação. Ele deveria ser a maneira mais eficiente de cruzar o Atlântico, mas os passageiros não queriam pagar por isso e preferiam voar no Concorde do Reino Unido durante o dia e voltar à noite dos Estados Unidos em classe executiva em outra aeronave, a um custo significativamente menor. O Concorde era único, e esse era o seu principal atrativo, mas não era econômico nem luxuoso. Era estreito, barulhento e apertado, em comparação com outras aeronaves. O Concorde viajava a Mach 2,02 (2.157 quilômetros por hora) e podia cruzar o Atlântico em pouco mais de três horas.

Hoje, uma viagem de três horas de Londres a Nova York no Concorde custaria no mínimo US$ 7.500. Na época em que ainda operava, o preço de uma passagem de ida e volta chegava a US$ 12.000, um valor que a maioria das pessoas não podia pagar. Raramente a aeronave estava lotada de passageiros pagantes, sendo comum que as pessoas fizessem upgrade da primeira classe utilizando milhas. A primeira classe era muito mais luxuosa do que os assentos da classe econômica do Concorde, e camas totalmente reclináveis ​​também estavam sendo introduzidas na classe executiva e na primeira classe em rotas semelhantes. Em 26 de novembro de 2003, ocorreu o último voo do Concorde e o último voo supersônico comercial.

Companhias aéreas e economia

American Airlines, Air Canada Frontier e Delta na neve (Crédito: Aeroporto Internacional de Denver)

O custo de uma aeronave é relativamente pequeno em comparação com seus custos operacionais. A vida útil de uma aeronave é medida em ciclos, desde a decolagem até o pouso. Portanto, as companhias aéreas não aumentarão a velocidade de voo de uma aeronave apenas para utilizá-la por mais tempo, mas sim priorizando sua vida útil. Por exemplo, o Dreamliner tem uma vida útil estimada em 44.000 ciclos e um preço de tabela de US$ 224,6 milhões, o que significa que o custo da aeronave por voo é de cerca de US$ 5.000, enquanto o custo do combustível de Nova York a Londres seria de aproximadamente US$ 15.000. A velocidade de um voo, portanto, não é mais um fator determinante para as companhias aéreas.

As companhias aéreas operam suas aeronaves na velocidade mais eficiente em termos de consumo de combustível, entre 800 e 885 quilômetros por hora (500 a 550 milhas por hora). Então, alguém poderia perguntar: por que as aeronaves não voam logo abaixo da velocidade do som, a Mach 1 ou 1.233 quilômetros por hora (767 milhas por hora)? Entre Mach 0,8 e Mach 1,2 está a faixa transônica, e o fluxo de ar não é nem subsônico nem supersônico. Acima de Mach 0,8, parte do fluxo de ar se torna supersônico, o que aumenta consideravelmente o arrasto, consome mais combustível e pode desestabilizar a aeronave. Os jatos comerciais normalmente voam entre Mach 0,78 e Mach 0,86.

Portanto, é melhor voar bem acima ou abaixo da velocidade do som; 987,8 quilômetros por hora (613,8 milhas por hora) é o limite de velocidade para jatos subsônicos comercialmente viáveis. Jatos militares podem voar acima da velocidade do som, mas o voo supersônico cria ondas de choque e estrondos sônicos, para os quais as aeronaves comerciais simplesmente não são projetadas. Elas são projetadas para eficiência em velocidades subsônicas em torno de Mach 0,8-0,9. Aeronaves como o Concorde podem ser projetadas e construídas, mas com o aumento da velocidade, a resistência do ar também aumenta e o consumo de combustível é consideravelmente maior. Para as companhias aéreas, do ponto de vista econômico, não vale a pena viajar mais rápido.

Aeronaves de antigamente em comparação com as de hoje

Boeing 707-121 da Pan Am estacionado (Crédito: Shutterstock)

Em 1957, o Boeing 707 tinha uma velocidade de cruzeiro de 600 milhas por hora ou Mach 0,78 (966 quilômetros por hora). Compare isso com um Boeing 787 de 2009, com uma velocidade de cruzeiro de 650 milhas por hora ou Mach 0,85 (1.046 quilômetros por hora). Os números são relativamente semelhantes ao longo de um intervalo de cinquenta anos. Novamente, analisando o Boeing 707, a aeronave consome 6.800 quilos de combustível por hora, em comparação com o Boeing 787, que consome 5.000 quilos de combustível por hora, mas transporta 140 passageiros a mais, de acordo com os dados aqui.

O Mirage News sugere que a velocidade média de cruzeiro do Dreamliner é de 560 milhas por hora (901 quilômetros por hora). A redução na velocidade entre as duas aeronaves não é enorme, mas a economia de combustível é significativa em longas distâncias. A redução na velocidade tem sido gradual ao longo das décadas, e voar em velocidades mais baixas é uma maneira eficaz de reduzir o consumo de combustível e economizar dinheiro diante do aumento dos preços do combustível de aviação.

Em um mundo tecnologicamente avançado, podemos esperar que as aeronaves sejam mais rápidas do que nunca. Modelos como o Boeing 747 e o Concorde revolucionaram as viagens transatlânticas e de longa distância. Na década de 1970, a crise do petróleo atingiu o mundo e os preços dos combustíveis atingiram patamares recordes. As companhias aéreas tiveram que buscar maneiras de reduzir os custos com combustível e, consequentemente, diminuir a velocidade de cruzeiro. Os fabricantes, por sua vez, procuraram formas de tornar as aeronaves mais aerodinâmicas e com maior eficiência de combustível, mesmo em velocidades mais baixas e com custos de combustível reduzidos.

Será que os aviões comerciais voarão mais rápido no futuro?

Boeing 787-9 da Air Premium em subida inicial com trem de pouso abaixado (Crédito: Annie Flodin)

Embora o Concorde fosse único e oferecesse uma experiência incomparável, não gerava lucro suficiente em comparação com seus custos operacionais. Portanto, após o acidente com o voo 4590 da Air France, tanto a British Airways quanto a Air France aposentaram a aeronave. Desde então, houve conversas sobre a introdução de uma nova aeronave supersônica pela Boom Supersonic e pela Aerion, mas até agora, nada foi concretizado.

As preocupações ambientais também pressionaram as companhias aéreas a reduzirem seu impacto ambiental e suas emissões, comprometendo-se com a sustentabilidade. Isso resultou em aeronaves novas mais eficientes em termos de consumo de combustível e menos ruidosas. As aeronaves modernas podem voar em altitudes mais elevadas do que antigamente, onde há menos resistência aerodinâmica e, consequentemente, menor consumo de combustível, sendo, portanto, mais econômicas de operar.

O motivo pelo qual os aviões não voam mais rápido não se deve à tecnologia, mas sim à pura economia. É mais importante ter aeronaves com baixo consumo de combustível, motores melhores e maior capacidade, com custos operacionais mais baixos, do que voar mais rápido. As companhias aéreas precisam lucrar, mas o conforto e a segurança dos passageiros também são prioridades absolutas. Será que veremos novamente aeronaves como o Concorde e viagens supersônicas? Embora seja possível, as prioridades mudaram tanto para os passageiros quanto para as companhias aéreas, então só o tempo dirá.

Com informações do Simple Flying