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Curiosidades
Quanto tempo leva para projetar um avião?
Escrito por
Rodrigo Sorbilli
em 30 de janeiro de 2020
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A primeira resposta para esta pergunta é: depende de muitos fatores. Mas vamos ser mais objetivos, é claro. Neste post vamos usar como exemplo os mais novos projetos de grandes aeronaves de transporte, sejam elas executivas ou comerciais. Projetar um avião menor pode levar menos tempo do que o projeto de uma aeronave grande, mas esta diferença está realmente associada ao tamanho e complexidade. Apesar disso, as fases de projeto para uma aeronave grande ou pequena são as mesmas.
Primeiramente gostaria de explicar um pouco como funciona o projeto de um avião, e quais as etapas envolvidas. As fases de um projeto podem ser divididas da seguinte maneira seqüencial:
No projeto detalhado adicionei os principais pontos chaves da fase.
Projetar um avião pode ser muito divertido, mas peço que deixe a emoção um pouco de lado. Um avião do ponto de vista de uma fabricante nada mais é do que um produto que ela deseja vender e, obviamente, obter lucro. Assim, se um avião existe é porque existe um mercado para ele.
O projeto de um avião nasce primeiramente da identificação do tipo de aeronave que o mercado vai precisar no futuro. E como vamos ver neste post o tempo para fazer o projeto de um avião não é curto, o que faz com que esta atividade seja muito mais difícil do que a previsão do tempo. E você já viu a previsão do tempo errar? Poise… Imagina a importância e quanto risco está envolvido em uma boa pesquisa de mercado que termina com a previsão do que vai acontecer no mundo e as especificações corretas para o avião.
Veja o gráfico a seguir com o total de entregas de aviões dos dois maiores fabricantes do mundo: Boeing e Airbus. Veja que havia um crescimento contínuo de 2004 até 2008, quando as entregas simplesmente pararam de crescer no mesmo ritmo pelos próximos dois anos. O fato relevante é que houve uma severa crise nos EUA em 2008, e isto impactou as entregas de aviões.
Este é só um dos possíveis fatores. Digamos que uma empresa tenha decidido começar a projetar um avião mais econômico em termos de consumo de combustível em 2005, quando o preço do petróleo já indicava tendência de alta. Este se tornou um fator muito relevante para a rentabilidade das companhias aéreas, principalmente quando o preço do barril de petróleo passou dos US$100,00 em 2008. Mas quem iria imagina que em 2016 o barril estaria valendo menos de US$50,00? Neste novo cenário um avião mais econômico não vai significar uma redução tão significativa nos custos e o produto pode perder atratividade para o mercado.
Além dos fatores econômicos, a pesquisa de mercado deve conseguir especificar quais são os mercados de interesse no mundo, qual o propósito do avião que vai ser projetado e se este avião vai dar lucro para a fabricante. Ao final da pesquisa já devem estar definido o número de passageiros, aeroportos em que o avião deve operar, velocidade máxima, velocidade típica, altitude de cruzeiro, consumo e vários outros itens.
Finalizada a pesquisa de mercado, o avião deixa de ser somente requisitos, e passa a tomar forma. Nesta etapa do projeto tudo acontece de maneira muito dinâmica e a geometria básica do avião é definida. A velocidade e quantidade de soluções de projeto que devem ser avaliadas são enormes, e nesta fase não é possível utilizar metodologias detalhas de projeto. Um bom conhecimento histórico com a utilização de ábacos da influência dos parâmetros geométricos nas características aerodinâmicas e desempenho da aeronave é fundamental.
A configuração do avião deve ser definida juntamente com o grupo moto-propulsor, tipo de estrutura e comandos de voo. A forma da asa, tipos de hipersustentadores, fuselagem, posicionamento do motor, tamanho preliminar das empenagens, trem de pouso, soluções básicas de sistemas e tecnologias a serem utilizadas também devem ser selecionadas. Um processo de otimização multi-disciplinar tem sido amplamente utilizado, beneficiado pelo aumento do processamento computacional. O cumprimento dos requisitos deve ser verificado e, nesta fase de metodologias com menor precisão, é necessário que haja algum tipo de margem. Ao final do projeto conceitual já deve haver uma “três vistas” preliminar do avião.
Na fase de estudos preliminares a forma básica do avião já está definida e é hora de detalhar um pouco mais para verificar se o que foi estimado está correto. As formas aerodinâmicas de todos os componentes, inclusive os perfis da asa, são projetadas nesta fase. São esperadas mudanças na geometria do avião em projeto, mas nada muito radical. As partes tomam forma com o projeto aerodinâmico e ferramentas de maior fidelidade, tais como CFD (Computational Fluid Dynamics) e ensaios em túnel de vento, são utilizadas.
As soluções estruturais devem ser definidas, com um dimensionamento básico que garanta que há espaço para tudo dentro do avião. Também faz parte sistemas de anti-gelo, pressurização, comandos de voo, trem de pouso e combustível. As parcerias com os fornecedores de equipamentos, partes e fabricante do motor já devem começar a ser estabelecidas.
O atendimento aos requisitos de mercado e de certificação deve ser verificado e a forma do avião adequada caso necessário. Ao final desta fase o projeto deve estar com maturidade para embasar uma decisão de seguir para a fase de detalhamento ou não. Normalmente após a decisão o projeto do avião é anunciado ao mundo.
Como usualmente não temos informação na média do início do projeto conceitual e preliminar dos fabricantes, vamos tomar a data de anuncio como referência e considerar que o estudo preliminar e conceitual levou um ano. Estes valores vão aparecer na tabela de tempo de projeto.
No projeto detalhado são utilizadas as ferramentas de maior fidelidade existentes, e o projeto chega ao nível do dimensionamento do tamanho de cada parafuso. Já dá para imaginar que muito mais pessoas terão que ser envolvidas nesta etapa, e não são esperadas mudanças significativas na forma do avião. Os requisitos de projeto e certificação são mais uma vez validados.
No meio desta fase, com os desenhos das partes efetivamente concluídos, é iniciada a fabricação das peças do primeiro protótipo. A campanha de ensaios em voo já é planejada, juntamente com simulações que permitem que os pilotos voem o avião em um simulador.
O “rollout” é uma etapa marcante. O primeiro protótipo já se encontra visualmente pronto e a aeronave é retirada do hangar de montagem sobre as próprias rodas pela primeira vez. O funcionamento de todos os sistemas é testado para garantir a conformidade com o projeto e a segurança do primeiro voo.
No primeiro voo o principal objetivo é pousar em segurança após a verificação preliminar das características de voo e de todos os sistemas. Em caso de projetos mais maduros, em que confiabilidade nos sistemas é alta, diversos ensaios já podem ser realizados no primeiro voo, abrindo o envelope de operação para os próximos ensaios.
Todo avião comercial deve ser certificado conforme uma base de requisitos estabelecida pela agência aeronáutica local. No Brasil esta agência é a ANAC, FAA nos EUA e EASA na Europa. Todos os tipos imagináveis de ensaios são realizados para garantir atendimento aos requisitos de certificação. Serão muitas horas de ensaios em voo e ensaios no solo de diversos sistemas.
Ao final do processo, as agências reguladoras de diversas partes do mundo aprovarão o projeto para o início dos vôos comerciais.
Com o avião certificado, o primeiro avião de série é entregue ao primeiro cliente que começa a operar a aeronave. Isso geralmente acontece pouco tempo após a certificação.
Agora que vocês já têm uma visão geral do processo para projetar um avião podem imaginar que é algo bem trabalhoso. Fizemos uma coletânea dos pontos chaves dos últimos projetos das maiores fabricantes de avião no mundo. A tabela a seguir apresenta as datas de cada ponto chave. Também adicionei o custo total dos projetos que consegui informação.
A próxima tabela apresenta o tempo que levou para cada etapa. Marquei em vermelho o maior tempo e em azul o menor. Veja que o Airbus A380 realmente foi um projeto tão desafiante quanto inovador. Incríveis 18 anos até a entrada em serviço, sendo quase 16 anos até o “rollout”. O menor tempo até o “rollout”e também de entrada em serviço foi do E170 da EMBRAER. Apenas 6 anos.
Na média que eu apresento na última coluna não considerei o menor nem o maior tempo de cada fase para não “contaminar” a média, já que temos poucas aeronaves na tabela. Veja que após o primeiro voo leva quase três anos de ensaio para que o avião seja certificado. E respondendo a pergunta: quanto tempo leva para projetar um avião? Agora sim podemos afirmar: cerca de 9 anos.
Agora que você já sabe quanto tempo leva para projetar um avião, que tal saber um pouco mais sobre Winglets? Clique aqui para ler.
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