O 787 Dreamliner da Boeing Co. tem chamado a atenção por ser o primeiro avião comercial com revestimento feito de compósitos de fibra de carbono. Para a indústria da aviação, materiais menos atraentes que estão embaixo desse revestimento, inclusive titânio altamente manipulado e uma série de ligas de alumínio de ponta, são igualmente importantes.
Até recentemente, os aviões comerciais eram construídos de metais comuns, como o alumínio e o aço. Em 1974, a europeia Airbus foi pioneira ao usar a tecnologia de compósitos em um leme de direção em seu primeiro avião, o A300. Desde então, os fabricantes de aviões têm dependido cada vez mais de materiais de alta tecnologia mais leves, mais fortes e menos suscetíveis à corrosão que os metais que substituem.
Airbus A350
Agora, o novo Airbus A350 chega a uma nova marca: ele é o jato de passageiros com mais compósitos voando hoje. O avião, que iniciou voos de teste na sexta-feira, tem 53% do seu peso derivado de compósitos ante 50% do Dreamliner da Boeing, segundo informações das empresas.
"É um momento emocionante, porque está chegando um monte de novas combinações de materiais", diz Ric Parker, diretor de pesquisa e tecnologia da Rolls-Royce PLC, que fabrica motores para os dois aviões. A empresa britânica de turbinas está desenvolvendo novos materiais compósitos com plásticos, cerâmicas e metais para seus produtos.
Materiais sempre foram críticos para a aviação. Em 1930, a Boeing construiu alguns dos primeiros aviões feitos completamente de metais, com força e aerodinâmica superiores em relação aos modelos de madeira e tecido existentes na época. Oito anos mais tarde, a tecnologia da Boeing permitiu a criação do primeiro avião totalmente pressurizado, o 307 Stratoliner.
Os motores a jato estão na vanguarda do esforço da aviação comercial em desenvolver novos materiais, pois o calor, o estresse e a demanda de desempenho sobre eles excedem o que a natureza pode oferecer. A General Electric Co., a maior fabricante de turbinas a jato e líder mundial no uso de materiais avançados, produzirá peças de motor que incluem uma nova geração de compósitos de cerâmica. Suas turbinas GEnx no Dreamliner são as primeiras a usar uma liga leve, mas forte, de titânio e alumínio que os engenheiros vêm desenvolvendo há mais de 20 anos.
Mas materiais ultraleves têm preços altos. Robert Schafrik, gerente geral de materiais e engenharia de processos da GE Aviation, diz, brincando, que um material avançado é "aquele que custa 10 vezes mais do que o material atual". Se for possível cortar isso para só duas vezes o preço do material de hoje, diz ele, outras economias de peso e nos custos de manutenção podem compensar a diferença.
"É preciso ter um argumento de valor muito forte para ir adiante com alguns materiais avançados", diz Schafrik.
A empolgação em relação a novos materiais também é contida por algumas experiências decepcionantes. A Airbus, hoje uma unidade da European Aeronautic Defence & Space Co., descobriu em 2005 que os compósitos usados em seus primeiros aviões não resistiam ao desgaste do tempo depois que o leme de um jato de passageiros de 14 anos quebrou no ar. O A310 pousou com segurança.
A Boeing e seus fornecedores também vêm lutando com a fibra de carbono e estruturas polímeras usadas no Dreamliner. A fuselagem do avião, por exemplo, consiste de barris feitos de uma espécie de fita adesiva cobrindo moldes cilíndricos que vão ao forno. Dominar o processo foi difícil e várias das primeiras seções produzidas foram rejeitadas. Em 2009, a Boeing admitiu que teve de corrigir rugas no revestimento das primeiras 23 partes.
Dores de cabeça com compósitos e seu alto custo encorajaram empresas de metais a desenvolver novas ligas. A gigante americana Alcoa Inc., por exemplo, está fornecendo ao Airbus A350 componentes feitos pela primeira vez a partir de uma nova liga de alumínio e lítio, que combina os benefícios do alumínio tradicional e compósitos.
E como os materiais têm diferentes atributos, como rigidez e elasticidade, os engenheiros estão ficando cada vez mais específicos tanto na forma como no conteúdo das partes.
Mesclar as características de materiais novos com a economia leva a decisões complexas. Como engenheiro-chefe do superjumbo Airbus A380 uma década atrás, Charles Champion, vice-presidente executivo de engenharia da Airbus, selecionou um material sintético de fibra de vidro e plástico, chamado Glare, que parecia ter grande potencial. Mas quando a Airbus projetou o novo A350, alguns anos depois, ele desistiu do Glare porque compósitos de fibra de carbono saíam mais baratos e são mais fáceis de produzir.
