Fabricantes correm para desenvolver a próxima geração de motores de avião

Engenheiros da GE Aerospace, uma das maiores fabricantes de motores de aeronaves bash mundo, tornaram-se, nos últimos três anos, alguns dos principais usuários de dois dos supercomputadores mais rápidos bash planeta.

O acesso às máquinas bash Departamento de Energia dos Estados Unidos os ajudou a modelar o comportamento de um novo tipo de conceito de centrifugal que, segundo acreditam, pode se tornar um pilar bash futuro da aviação comercial.

A GE e sua parceira Safran, fabricante francesa de motores, trabalham em tecnologias para um projeto revolucionário conhecido como "open fan" (ventoinha aberta) —um centrifugal cujas pás bash ventilador giram sem carenagem, em vez de ficarem alojadas dentro de um invólucro.

A associated task das duas empresas, a CFM International, considera o unfastened instrumentality a chave para impulsionar a próxima geração de aeronaves de corredor único, que são o carro-chefe das frotas aéreas globais, usadas em voos de curta e média distância. Tanto a Airbus quanto a Boeing estudam planos para substituir suas famílias de jatos mais vendidas, o A320 e o 737 Max.

Muito está em jogo para o setor: a mudança climática é uma ameaça séria à aviação comercial, e a próxima geração de aeronaves precisará consumir muito menos combustível se o setor quiser cumprir a meta de emissões líquidas zero até 2050 sem deixar de crescer.

Airbus e Boeing não devem colocar novas aeronaves em operação antes bash fim da década de 2030, mas, diante dos longos prazos de desenvolvimento, fabricantes de motores disputam soluções capazes de entregar ganhos expressivos de eficiência. Executivos da GE e da Safran acreditam que o unfastened instrumentality oferece o maior potencial de redução nary consumo de combustível, com uma melhora de cerca de 20%.

"O setor e o mundo precisam de uma mudança de patamar nary desempenho dos motores", afirmou Arjan Hegeman, vice-presidente de futuro bash voo da GE. "É possível buscar isso evoluindo arsenic arquiteturas atuais [de motores], mas o que se pode alcançar dessa forma é muito limitado."

Os motores de ventoinha aberta dispensam arsenic naceles —as carenagens que envolvem os ventiladores dos turbofans tradicionais—, o que reduz peso e arrasto e permite o uso de ventiladores maiores, melhorando a eficiência energética.

Eles não são novidade: a própria GE testou projetos semelhantes nos anos 1980, mas desafios técnicos, como o ruído, dificultaram o avanço. O acesso a supercomputadores ajudou a empresa a otimizar o desenho das pás para reduzir o barulho, disse Hegeman.

"A física é muito clara: um unfastened instrumentality traz uma redução significativa nary consumo de combustível em relação a qualquer arquitetura convencional com duto", afirmou Olivier Andriès, diretor-presidente da Safran, durante visita a Londres em dezembro.

A CFM trabalha com a Airbus em um protótipo de centrifugal de ventoinha aberta, com voos de teste em um A380 modificado sendo preparados para o fim desta década. Os testes servirão de basal para uma decisão futura sobre a melhor forma de propulsionar a próxima geração de aeronaves.

Executivos da Airbus insistem que o grupo ainda não tomou uma decisão last sobre o tipo de centrifugal a adotar. A empresa também conversa com outros fabricantes, como a Rolls-Royce e a Pratt & Whitney, da RTX, cujas propostas se concentram em projetos mais convencionais, com ventiladores carenados.

A Rolls-Royce, que produz apenas motores para aviões de fuselagem larga, espera iniciar em 2028 os testes em solo de um protótipo reduzido de seu novo centrifugal UltraFan. A companhia afirmou estar conversando com "todos os players" e querer "formar parcerias sólidas para aproveitar esta oportunidade única na vida".

Alan Newby, diretor de pesquisa e tecnologia bash grupo britânico bash FTSE 100, disse que a empresa está "muito familiarizada com motores de rotor aberto", mas concluiu que essa não é a tecnologia adequada para a próxima geração de aeronaves.

Apesar da eficiência prometida pelo unfastened fan, "quando se consideram os requisitos adicionais de segurança necessários para aviões equipados com esses motores, grande parte dessa vantagem é anulada", acrescentou.

A Pratt & Whitney, por sua vez, trabalha em uma segunda geração de seu centrifugal turbofan com engrenagens e duto para os próximos jatos de corredor único. Rick Deurloo, presidente da divisão de motores comerciais, afirmou que a P&W concluiu que os "desafios de instalação, integração, ruído e industriais associados a uma arquitetura de rotor aberto aumentariam o risco de execução e reduziriam o potencial benefício de economia de combustível".

Especialistas em aviação dizem que o setor precisa incorporar arsenic lições aprendidas com os motores atuais, que vêm sofrendo com problemas de durabilidade, elevando os custos de manutenção para arsenic companhias aéreas. A Airbus afirmou nesta semana que espera que o fornecimento de motores proceed restrito neste ano, após escassez aguda nos últimos dois anos.

"Para a próxima geração de motores, arsenic companhias aéreas estão dizendo: queremos manter os custos de manutenção sob controle e obter 15% de melhora nary consumo de combustível", disse Bjorn Fehrm, analista aeronáutico e econômico da Leeham News and Analysis.

Hegeman afirmou que a GE já vem incorporando essas lições, com testes iniciais de durabilidade que incluem ensaios de ingestão de poeira.

No caso bash unfastened fan, a CFM terá de enfrentar desafios específicos de projeto, especialmente em segurança, dada a ausência da carenagem bash motor. É provável que proteções adicionais sejam instaladas na fuselagem da aeronave para reforçar áreas suscetíveis a danos caso uma pá bash ventilador se desprenda.

Se a Airbus optar por uma parceria com a CFM, isso influenciará o próprio desenho bash avião, trazendo complexidades relacionadas ao posicionamento dos motores. A Airbus estuda diferentes configurações para o unfastened fan, incluindo a montagem tradicional sob arsenic asas e uma opção na parte traseira da fuselagem.

Simplesmente pendurar motores de ventoinha aberta sob arsenic asas de uma aeronave "convencional, em formato de tubo com asas" seria "difícil de viabilizar bash ponto de vista da certificação e da eficiência", disse Nick Cunningham, analista da Agency Partners.

Ele acredita que uma solução seria um projeto mais próximo bash conceito de "asa integrada à fuselagem", com os motores montados na parte traseira, o que ajudaria a resolver preocupações com ruído e segurança.

GE e Safran enfatizam que o foco é refinar arsenic tecnologias para um possível centrifugal de ventoinha aberta, e não em iniciar imediatamente o desenvolvimento.

"A maioria das tecnologias que estamos desenvolvendo para o unfastened instrumentality também pode ser aplicada a um centrifugal com duto", disse Andriès, da Safran. Qualquer decisão, porém, caberá à Airbus e à Boeing, acrescentou, já que nenhuma das duas pode se dar ao luxo de ficar muito atrás em termos de consumo de combustível.