Cinco avanços de alta tecnologia levando aviões a novas alturas

Protótipo impresso Aurora 3D (Foto: Stratasys, Ltd)

Novas tecnologias da indústria de aviação - como sensores, sistemas de monitoramento alimentados por IA e combustíveis alternativos - estão ajudando a tornar a indústria de aviões muito mais segura e eficiente.

Inovações significativas dos últimos anos levaram a alguns dos anos mais seguros já registrados para a aviação, e a indústria parece estar no caminho certo para continuar melhorando esses números.

Essas são as principais inovações da indústria, ajudando a tornar os aviões mais seguros, fáceis de fabricar e de manter.

Imagem: International Committee on Aeronautical Fatigue

1. Monitoramento de integridade estrutural (SHM)

Novos tipos de sensores em tempo real podem fornecer informações valiosas sobre a saúde estrutural de uma aeronave, tanto no solo quanto no ar.

Os sensores de monitoramento de integridade estrutural usam várias técnicas de monitoramento - como piezoelétrico e monitoramento de vácuo comparativo (CVM) - para monitorar continuamente rachaduras, tensões e outros danos à estrutura da aeronave.

Os sensores CVM, por exemplo, rastreiam mudanças sutis na pressão da galeria plana. Mudanças na pressão podem sugerir o aparecimento de uma pequena rachadura que cruzou a galeria.

Sensores piezoelétricos embutidos em uma aeronave, por outro lado, comunicam-se uns com os outros por meio de ondas ultrassônicas. Quando a comunicação é interrompida, pode sugerir uma rachadura.

Esses sensores fornecem informações em tempo real sobre a integridade da estrutura plana. Além das inspeções visuais regulares quanto a rachaduras e danos, os sensores podem ajudar as equipes de manutenção de aeronaves a evitar que pequenas rachaduras se transformem em grandes problemas. Os sensores também podem detectar problemas conforme eles surgem no ar, ajudando a evitar que esses problemas apareçam ou se tornem mais sérios enquanto o avião está no ar.

(Foto: Qantas Airways)

Os dados de monitores de integridade estrutural podem fornecer alertas instantâneos e também uma base para algoritmos preditivos de integridade estrutural. Esses algoritmos se baseiam em dados de sensores de avião para prever quando as rachaduras podem aparecer - permitindo que as companhias aéreas e os proprietários de aeronaves se preparem para a manutenção ou ajustem os horários dos voos de acordo.

2. Monitores de fadiga do piloto

Como motoristas de caminhão e tripulantes de navios de carga, os pilotos muitas vezes estão exaustos. Trabalhar longas horas que requerem atenção e comunicação quase constantes com outros pilotos e funcionários da companhia aérea pode facilmente fazer com que os pilotos fiquem significativamente cansados ​​durante voos de rotina.

Um estudo de 2013 relatou que mais de 50% de todos os pilotos adormeceram durante um voo. Desses 50%, quase metade relatou que acordou para descobrir que seus co-pilotos também haviam adormecido.

Como resultado, várias soluções de monitoramento de fadiga de piloto estão se tornando mais comuns. A abordagem da Boeing, por exemplo, foi desenvolver um "Modelo de Prontidão" que soava um alarme quando os controles de um avião não eram tocados por um determinado período de tempo. A solução também incorpora ferramentas de relatório de dados que ajudam os gerentes a minimizar a fadiga e otimizar a programação.

A empresa é uma multinacional holandesa que cria tintas e revestimentos de desempenho
para a indústria e consumidores em todo o mundo (Foto: AkzoNobel) 

Outra tecnologia tem uma abordagem mais proativa e visa prevenir a fadiga antes que ela se torne um problema. Alguns algoritmos de programação de IA e monitores de fadiga adotados por companhias aéreas, por exemplo, tentam prever quando os horários são muito difíceis e podem causar fadiga nos pilotos. Esses algoritmos podem ajudar a criar cronogramas mais humanos e menos fatigantes.

3. Novos revestimentos de aeronaves e sistemas de manutenção de revestimento

Os revestimentos que protegem as peças metálicas contra a corrosão e o desgaste são essenciais para as aeronaves modernas. Os revestimentos em pó podem fornecer a durabilidade, resistência às intempéries e longevidade de que a aeronave precisa para suportar seus ambientes operacionais adversos, ajudando a prevenir o desgaste e o desgaste.

Novos sistemas que são mais eficazes do que as ferramentas convencionais na detecção de corrosão também podem ajudar a manter as superfícies e componentes metálicos.

Os inspetores de aeronaves navais, por exemplo, começaram a usar uma ferramenta chamada Sistema de Ferramenta de Inspeção em Tempo Real Gray Gecko (GRIT), que usa uma câmera infravermelha (IR) para capturar imagens da superfície abaixo dos revestimentos da superfície da aeronave.

A empresa é uma fabricante israelense-americana de impressoras 3D e sistemas de produção 3D para prototipagem rápida baseada em escritórios e soluções de manufatura digital direta (Foto: Stratasys, Ltd)

Essas imagens podem fornecer informações melhores do que uma inspeção visual típica, permitindo que os técnicos detectem mais facilmente os sinais de corrosão e desgaste.

4. Fabricação de aditivos para peças de reposição

As abordagens de manufatura aditiva, como a impressão 3D, surgiram rapidamente como uma alternativa popular às técnicas de manufatura mais convencionais.

Com a impressão 3D, os fabricantes podem fabricar peças ou componentes individuais sob demanda e de uma forma que minimize o desperdício. A técnica pode ajudar a acelerar o tempo do ciclo de fabricação, simplificar o processo de prototipagem e tornar a fabricação de peças de reposição muito mais prática.

Embora a tecnologia não deva substituir totalmente a fabricação convencional, muitos dos principais fabricantes de aviação já contam com a impressão 3D para o trabalho do dia a dia. A Boeing, por exemplo, afirma que mais de 70.000 componentes impressos em 3D “passam por programas comerciais e de defesa da Boeing”.

Cada vez mais, as empresas também estão usando a impressão 3D para criar substitutos para peças OEM que não são mais fabricadas em escala. A impressão 3D sob demanda como essa pode ajudar a garantir que as peças de reposição permaneçam disponíveis por muito tempo depois que um fabricante interromper a produção de novos aviões de um determinado modelo.

Esses componentes de substituição podem estender a vida útil do equipamento legado e evitar o aterramento devido à indisponibilidade de peças simples, mas essenciais, como cercas nas pontas das asas. Inovações recentes na tecnologia de impressão 3D significam que essas peças de reposição podem ser feitas de materiais semelhantes aos usados ​​na peça original, como o metal.

5. Combustível líquido zero e aeronaves de combustível alternativo

Os fabricantes estão experimentando novas aeronaves que não requerem combustíveis de aviação tradicionais durante o voo. Esses tipos de combustíveis são comumente conhecidos como Combustíveis de Aviação Sustentáveis ​​(SAF). Caso em questão: hidrogênio.

O hidrogênio líquido não é tão denso em energia quanto os combustíveis de aviação convencionais, mas tem uma grande vantagem - quando entra em combustão em uma atmosfera de oxigênio puro, produz apenas vapor de água como produto residual.

Como o hidrogênio também pode ser produzido sem o uso de combustíveis fósseis por meio da eletrólise, é uma excelente fonte alternativa de combustível para uma indústria que luta há anos com as emissões de dióxido de carbono.

Como a impressão 3D, o combustível de hidrogênio ainda não é popular, mas várias empresas já lançaram aviões experimentais movidos a hidrogênio. Os principais fabricantes de aeronaves, como a Airbus, também começaram a conceber aeronaves movidas a hidrogênio, como os jumbo.

Aeronave dentro do conceito de emissões zero da Airbus (Foto: Airbus Media)

Alguns fabricantes de aeronaves estão adotando uma abordagem ainda mais ambiciosa, tentando aproveitar o rápido avanço das tecnologias de armazenamento de bateria para eliminar a necessidade de combustível por completo. Aviões elétricos e híbridos-elétricos podem ajudar a tornar as viagens aéreas muito mais ecológicas - como os aviões movidos a hidrogênio. Embora provavelmente permaneçam experimentais por algum tempo, eles podem ver sua adoção dentro de uma década.

Como a tecnologia está transformando a indústria da aviação

A nova tecnologia deve remodelar significativamente as viagens aéreas e a fabricação de aeronaves. Monitoramento de integridade estrutural aprimorado, sistemas de manutenção de revestimento de aeronaves e aviões sem combustível podem ajudar a reduzir o impacto ambiental da indústria, melhorando a vida útil das aeronaves.

Por Emily Newton, editora-chefe da Revolutionized, para a Airways Magazine