Os próximos aviões comerciais supersônicos terão um design bem diferente das aeronaves atuais (Hypermach Aerospace Industries)

A velocidade supersônica exige aeronaves com design bem diferente (Hypermach Aerospace Industries)

Desde o último voo do Concorde, há pouco mais de uma década, não houve mais voos comerciais a velocidades supersônicas. Porém, o terreno para o retorno das viagens a velocidades mais rápidas que a do som está sendo preparado. Vários fabricantes estão projetando jatos executivos supersônicos que dentro de cinco a 10 anos vão cortar as horas de voo pela metade ou, em um caso, muito mais do que isso. Este benefício, eles acreditam, terá clientes dispostos a pagar os altos preços que estes aviões irão custar.

As empresas estão fazendo suas apostas anunciando seus projetos de jatos executivos supersônicos, mas estarão elas apenas sonhando, ou será que em breve o sonho se tornará uma realidade? O Concorde foi prematuramente aposentado em 2003. Para executivos extremamente ocupados e banqueiros que costumam viajar entre Londres e Nova York ou Paris e Nova York, a retirada do Concorde do serviço comercial em 2003 foi um grande golpe.


Agora limitados a voar em jatos subsonicos comuns, os antigos passageiros do Concorde são obrigados a enfrentar a duplicação das horas de voo, com a consequente perda de produtividade. Também significa que em um voo regular de ida e volta entre Londres e Nova York, eles podem ficar sem comunicação por mais de oito horas. Isso pode não parecer muito tempo para a maioria, mas para altos executivos e banqueiros oito horas pode ser a diferença entre ganhar ou perder milhões de dólares.

Assim, para algumas pessoas, o Concorde era uma verdadeira máquina do tempo. Na parte da manhã você poderia sair de Londres e chegar horas antes de onde você havia partido, viajando em velocidade supersônica no sentido contrário à rotação da Terra e ter um dia inteiro de trabalho em Nova York. No caminho de volta, você estaria em casa na hora do jantar.

O Concorde podia voar entre Paris e Nova York em apenas três horas (Air France)

O Concorde podia voar entre Paris e Nova York em apenas três horas (Air France)

Mesmo com toda a economia de tempo que o Concorde proporcionava, ele tinha um grande problema, o que fez com que as vendas do avião supersônico não decolassem. Apenas 20 aeronaves foram construídas. O problema do Concorde não era novo, mas é um problema que tem atormentado os aviões supersônicos desde a sua criação: o estrondo sônico.

Quebrando a barreira do som


Quando uma aeronave ultrapassa a velocidade do som – Mach 1, que equivale a 1.225 km/h ao nível do mar ou 1.062 km/h em altitudes superiores a 12.200 m -, ela “quebra” a chamada “barreira do som” provocando um estrondo sônico (também conhecido como “Sonic Boom”), uma onda de pressão que é criada quando o avião voa a velocidades acima de Mach 1.

Composto por uma série de ondas de pressão menores que se juntam quando a barreira do som é atingida, um estrondo sônico acontece quando há uma mudança súbita na pressão. Na verdade, ele ocorre duas vezes quando uma aeronave sobrevoa um local: em primeiro lugar, quando a pressão aumenta de repente, e em segundo lugar, quando a pressão repentinamente retorna ao normal. Em termos simples, isto pode percebido em primeiro lugar quando o nariz da aeronave passa através da barreira de som e em segundo lugar, quando a cauda o faz.

O estrondo sônico de um avião pode quebrar janelas se for realizado em baixa altitude (US Navy)

O estrondo sônico de um avião pode quebrar janelas se for realizado em baixa altitude (US Navy)

Foi justamente o estrondo sônico que causou o fracasso comercial do Concorde. Isso significa que o jato não podia voar sobre regiões habitadas, pois as ondas de choque resultantes da explosão sônica eram capazes de abalar construções e quebrar janelas na área onde a aeronave sobrevoava. Como resultado, as rotas do Concorde – ou pelo menos aquelas que poderiam ser feitas com economia de tempo – eram restritas àquelas que voavam quase exclusivamente sobre grandes extensões de água. Londres a Nova York, Londres e Paris a Washington e Nova York foram os percursos mais bem sucedidos.

Em um comunicado da NASA à imprensa , Peter Coen, gerente do Projeto de Alta Velocidade da agência, disse: “Há três barreiras específicas para voos civis supersônicos:. O estrondo sônico, as emissões de alta altitude e o ruído nos aeroportos”. O estrondo sônico é o maior empecilho.

Solucionando o problema do estrondo sônico

Nem todos os estrondos sônicos são iguais. Uma variedade de fatores determina a composição do formato das ondas sonoras de uma aeronave, que vão desde a forma e a posição dos componentes estruturais até características do sistema de propulsão. Como resultado, a forma do Sonic Boom pode ser moldada para minimizar a sua intensidade, de acordo com vários engenheiros da NASA, que apresentaram os resultados de suas pesquisas em uma conferência em junho passado, em Atlanta. Eles observaram que a maioria dos conceitos atuais incluem um nariz em forma de agulha, uma fuselagem elegante, e uma asa delta ou asas altamente enflechadas. A agência espacial dos Estados Unidos também trabalha em projetos de aeronaves e acredita que o voo supersônico com um nível aceitavelmente baixo de estrondo sônico será tecnicamente e politicamente possível em menos de 10 anos.

A Nasa está estudando como reduzir o Sonic Boom com um caça F-15 (Nasa)

A Nasa e a Gulfstream estão estudando como reduzir o Sonic Boom com um caça F-15 modificado (NASA)

As empresas que desenvolvem jatos supersônicos, entretanto, estão encontrando outras maneiras de atenuar o estrondo sônico. A Aerion, por exemplo, diz que seu avião pode ser capaz de voar tão rápido quanto Mach 1,2 sobre a terra em grande parte do mundo, por causa de um fenômeno conhecido como “atalho Mach” (“Mach cutoff”), que impede que o estrondo sônico atinja o solo. Condições como a temperatura e ventos determinam o “atalho Mach”, e a tecnologia da Aerion pode medir os dados atmosféricos predominantes para calcular a velocidade exata que fará com que o estrondo sônico volte para cima, sem nunca atingir o chão. Naturalmente, as leis atuais que proíbem o vôo supersônico sobre a terra teriam que mudar para a empresa para colocar este plano em ação.

O presidente da HyperMach, Richard Lugg, também disse: “Nós utilizamos uma grande quantidade de eletricidade para diminuir a onda de choque no nariz do avião.”

Basicamente, o plano da empresa é carregar eletricamente a atmosfera na frente da aeronave. A carga será suficiente para alterar a pressão em torno do nariz, diminuindo o estrondo de 60 a 70 por cento a Mach 4 (4.248 km/h) . A HyperMach planeja testar a teoria nos próximos anos.

Projetos em andamento

Aerion AS2 – A Aerion Corporation tem a maior probabilidade de lançar um novo avião supersônico comercial no mercado, o AS2. A empresa deu um enorme passo em direção a esse objetivo financeiro, juntando forças com a Airbus, o sucessor corporativo do consórcio anglo-francês original que desenvolveu o Concorde. A parceria “nos coloca solidamente no caminho certo em direção ao nosso objetivo de certificar primeiro jato executivo supersônico do mundo em 2021”, diz Robert M. Bass, presidente e principal investidor da empresa com sede em Nevada, nos EUA.

O Aerion AS2, capaz de voar a 1.700 km/h, tem previsão de lançamento para 2022 (Aerion)

O Aerion AS2, capaz de voar a 1.700 km/h, tem previsão de lançamento para 2022 (Aerion)

A Aerion espera que seu AS2 seja capaz de viajar a velocidades entre Mach 1,4 e 1,6 (1.487 a 1.700 km/h) e transporte até 12 passageiros, com um alcance máximo de 7.400 km – equivalente ao alcance do Concorde – o que permitiria que o projeto Aerion chegar à Europa a partir da costa leste dos EUA.

Enquanto o projeto supersônico do Concorde o tornou impraticável para velocidades de cruzeiro subsônicas, a estratégia da Aerion para o AS2 é projetá-lo para voar de forma eficiente a pouco menos de Mach 1, permitindo que ele voe legalmente nos EUA e em qualquer outro país que proíba o vôo supersônico.

As pesquisas da empresa em fluxo laminar natural demonstram que a aeronave pode voar confortavelmente a Mach 0,99. Construído em grande parte de compósito de fibra de carbono para manter baixo o peso, as asas do AS2 são relativamente simples: são largas e têm a espessura muito pequena para proporcionar o fluxo de ar ideal. O resultado: arrasto reduzido e menor consumo de combustível, o que otimiza o alcance e a eficiência.

A fabricante estima que o jato supersônico deverá custar cerca de US$ 110 milhões (Aerion)

A fabricante estima que o jato supersônico deverá custar cerca de US$ 110 milhões (Aerion)

Com a Aerion fornecendo a pesquisa, o projeto e ferramentas de software e a Airbus contribuindo com o apoio técnico e a certificação, as duas empresas esperam receber a certificação em 2021. Ele será vendido por cerca de US$ 110 milhões.

Hypermach SonicStar

Um dos projetos mais ambiciosos é o da empresa Hypermach Aerospace Industries, com sede na Carolina do Norte, nos EUA, que está em conversações com fabricantes sobre a produção de seu jato SonicStar, que promete ligar Nova York a Londres em apenas uma hora.

O jato está sendo projetado para voar a velocidades de até Mach 4,4 (4.673 km/h), mais rápido até que o Lockheed SR-71, que foi o avião militar operacional mais rápido do mundo, capaz de atingir 3.500 km/h.

O presidente da HyperMach, Richard Lugg, espera que o SonicStar entre em serviço em 2023, e reconhece que está chegando um pouco mais tarde do que outros concorrentes. “É como se estivéssemos num outro reino”, diz ele. “Com números Mach superiores, leva mais tempo para amadurecer a tecnologia e há maior risco e custo mais elevado, mas a recompensa é maior também”.

O SonicStar, como prevê o fabricante, poderá voar a 4.673 km/h (Hypermach Aerospace Industries)

O SonicStar, como prevê o fabricante, poderá voar a 4.673 km/h (Hypermach Aerospace Industries)

Uma grande diferença no design da HyperMach é o motor. Há sete anos, a empresa vem trabalhando no que Lugg chama de “revolução na propulsão a jato.” O motor projetado para o HyperMach será híbrido, usando tanto combustível como eletricidade. Lugg diz que isto significa que a aeronave será capaz de voar mais longe do que os outros concorrentes supersônicos.

O SonicStar poderá transportar entre 24 e 36 passageiros e deverá ser capaz de voar de Nova York a Londres em apenas 71 minutos. Seu preço deve ficar na casa dos US$ 220 milhões.

Spike S-512 SSBJ

Outra empresa que recentemente divulgou suas grandes ambições é a Spike Aerospace, sediada em Boston, que em setembro de 2013 anunciou que está trabalhando no projeto chamado Spike S-512 SSBJ, programado para entrar em serviço em 2018.

O Spike S-512 poderá transportar 18 passageiros a mais de 1.900 km/h (Spike Aerospace)

O Spike S-512 poderá transportar 18 passageiros a mais de 1.900 km/h (Spike Aerospace)

Como o Aerion, o S-512 é feito para voar a velocidades subsônicas sobre a terra, acelerando até uma velocidade máxima de Mach 1,8 (1.912 km/h) sobre o mar. O alcance do S-512 é semelhante ao do Aerion – 7.400 km – e promete ligar Londres a Nova York em três a quatro horas e transportar de 12 a 18 passageiros.

Uma grande inovação do Spike é a sua cabine de passageiros sem janelas, com telas embutidas nas paredes interiores que podem ser usadas para exibir imagens de câmeras exteriores. Sem a complexidade estrutural das janelas, “a autonomia melhora, o consumo de combustível é menor e os custos de produção são muito mais baixos”, de acordo com Vik Kachoria, presidente e fundador da Spike. Ele diz que o jato será vendido por US$ 80 milhões, e espera que a aeronave esteja pronta para os compradores em 2020.

Para reduzir custos e melhorar a performance, a Spike planeja um avião sem janelas (Spike Aerospace)

Para reduzir custos e melhorar a performance, a Spike planeja um avião sem janelas (Spike Aerospace)

Kachoria tambpem acredita que será possível voar ainda mais rápido num futuro não muito distante. Ele acredita que aviões supersônicos poderiam mudar o mundo. “Os investidores serão capazes de desenvolver regiões distantes e trazê-las para a atualidade”, observa ele.

Projetos cancelados

SAI Quiet Supersonic Transport – A Skunk Works, divisão da Lockheed Martin conhecida por projetos militares altamente inovadores e muito bem sucedidos como o U-2 e o SR-71 Blackbird, começou a desenvolver o QSST em maio de 2001 sob um contrato de US$ 25 milhões com a extinta firma SAI (Supersonic Aerospace International, LLC).

Projetado para voar a uma altitude de 18.300 metros a uma velocidade de Mach 1,6 a 1,8, com uma autonomia de 7.400 quilômetros, a aeronave foi proposta com asas de gaivota com dois motores e foi projetada para criar um estrondo sônico com apenas 1% daquele gerado pelo Concorde. Este resultado é obtido através do aumento da proporção de comprimento em relação à envergadura, utilizando canards, e garantindo que as ondas de pressão individuais gerados por cada parte da estrutura da aeronave reforcem-se mutuamente de forma menos significativa, produzindo um leve estampido no solo, com intensidade muito menor o que estrondo sônico dos aviões supersônicos convencionais.

Sem interessados, o projeto da SAI acabou cancelado (SAI)

Sem interessados, o projeto da SAI acabou cancelado (SAI)

A SAI analisou propostas de projetos de motores da General Electric, Pratt & Whitney e Rolls-Royce. Cada um dos dois motores do QSST deveria gerar 15.000 kg de empuxo, comparável à potência dos motores para aviões de médio porte.

Se o avião fosse concluído, faria o primeiro voo em 2017, e começaria as entregas aos clientes em 2018.

Sukhoi-Gulfstream S-21

Sukhoi-Gulfstream S-21 foi um projeto de jato executivo supersônico russo-americano. No início de 1990, a Gulfstream Aerospace e a Sukhoi Design Bureau de Moscou iniciaram um esforço conjunto para desenvolver um pequeno jato executivo supersônico, denominado S-21.

O projeto conjunto da Sukhoi e a Gulstream também não teve interessados e foi cancelados (Gulfstream)

O projeto conjunto da Sukhoi e a Gulstream também não teve interessados e foi cancelados (Gulfstream)

Devido a dúvidas em relação à demanda do mercado para o transporte aéreo supersônico comercial, o compromisso com o projeto diminuiu e os atrasos se acumularam. A Gulfstream finalmente dissolveu a parceria, embora a Sukhoi continue o trabalho com o S-21.

A aeronave seria capaz de voar a uma velocidade de cruzeiro sustentada maior que Mach 2. Muitas pesquisas e desenvolvimentos têm sido canalizados para solucionar o problema de instabilidade dos efeitos associados à região transônica, a velocidades próximas a Mach 1.

Tupolev Tu-444

O Tu-444 foi um conceito de jato executivo supersônico da empresa russa Tupolev. A fabricante tem experiência em desenvolvimento de aviões de transporte supersônico com projetos como o Tu-144 (o “Concordski), Tu-144LL e aeronaves militares supersônicas, como os bombardeiros Tu-22 e Tu-160. O projeto foi cancelado e o site oficial foi apagado. Previa-se que a aeronave teria uma velocidade de cruzeiro de Mach 2 e uma autonomia de 7.500 km.

O Tu-444 foi uma tentativa de reeditar o Tu-144, mas em menor escala (Tupolev)

O Tu-444 foi uma tentativa de reeditar o Tu-144, mas em porte executivo para até 10 passageiros (Tupolev)

Os jatos executivos supersônicos são economicamente viáveis?

Alguns especialistas da indústria questionam se existe um mercado para quaisquer aviões supersônicos. A Gulfstream Aerospace deu início e depois abandonou seu projeto supersônico há vários anos, mas mantém um programa de pesquisa e desenvolvimento “modesto”, dedicado à diminuição do estrondo sônico, por exemplo. No entanto, um porta-voz da empresa observa que ele “não acredita que haja viabilidade econômica para um jato executivo supersônico neste momento, devido à proibição do vôo supersônico sobre a terra.”

Mesmo Kachoria, da Spike, admite que poderia levar 15 ou 20 anos para derrubar a proibição de voos supersônico sobre os continentes. E Jens Hennig, vice-presidente de operações da General Aviation Manufacturers Association, observa que os EUA é claramente um mercado chave para a essas aeronaves e “seria difícil fazer um investimento em um jato executivo supersônico que não pode ser utilizado no principal mercado da indústria”.

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