Embraer, ITA e FAPESP anunciam investimento em Centro de Pesquisa em Engenharia para acelerar a Mobilidade Aérea do Futuro

A Embraer, o ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) e a FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) anunciaram ontem a aprovação de um investimento compartilhado de R$ 48 milhões ao longo dos próximos cinco anos em um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) para a mobilidade aérea do futuro.

A pesquisa inédita no Brasil reunirá representantes da comunidade científica e profissionais da indústria aeronáutica em atividades fundamentadas em três pilares: aviação de baixo carbono, sistemas autônomos e manufatura avançada. A iniciativa cria um ambiente favorável para a disseminação do conhecimento, formação de recursos humanos altamente qualificados e a produção de publicações científicas de alto impacto.

“Estamos muito entusiasmados com a aprovação do Centro de Pesquisa em Engenharia voltado à mobilidade aérea do futuro, em parceria com o ITA e a FAPESP”, disse Luís Carlos Affonso, Vice-Presidente de Engenharia, Desenvolvimento Tecnológico e Estratégia Corporativa da Embraer. “Tenho certeza que este CPE será um excelente exemplo de cooperação entre empresa, governo e academia com o propósito de contribuir para a definição da aviação zero carbono do futuro, gerando valor para a sociedade como um todo.”

“A parceria da FAPESP com a Embraer e o ITA certamente será profícua e oferecerá respostas para um dos grandes desafios a serem enfrentados pela pesquisa nos próximos anos: a transição para uma economia de baixo carbono associada à manufatura avançada”, diz o presidente da FAPESP, Marco Antonio Zago.

“O ITA foi formado no modelo da hélice tripla, na interseção de academia, governo e indústria”, conta o reitor do ITA, professor Anderson Correia. “Essa iniciativa é mais um ícone desse modelo, que irá ampliar a formação de recursos humanos em áreas estratégicas, para Embraer, a FAB e o a cadeia produtiva do setor. Também vai promover uma integração internacional para atender os desafios da mobilidade aérea futura.”

Nos últimos meses, as instituições descreveram juntas o escopo das pesquisas e as principais atividades para concretização da parceria que propõe soluções tecnológicas inovadoras que potencializarão a competitividade do ecossistema de inovação global.

Parceria como a do CPE orienta e viabiliza as condições de transferência de tecnologia entre os atores industriais, públicos e do terceiro setor, fortalecendo vínculos e inovações por meio de modelos de parceria e gestão da propriedade intelectual, geração de novos negócios, incubação e estímulo à atividade empreendedora para aplicação dos resultados da pesquisa.

Voo de coruja inspira indústria aeronáutica a projetar aviões mais silenciosos

 

A indústria aeronáutica tem sido pressionada pelas agências regulamentadoras de aviação a reduzir os níveis de ruído gerado pelas aeronaves que fabricam, de modo que, até 2030, não seja mais possível ouvir fora do perímetro aeroportuário o ruído de um avião ao decolar ou aterrissar.

Uma das soluções para esse problema foi encontrada por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) nas asas de corujas (Strigiformes).

Ao estudar a aerodinâmica do voo da ave, considerado o mais silencioso, os pesquisadores do Laboratório de Ciências Aeronáuticas da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp, em colaboração com colegas do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e da Universidade Lehigh, dos Estados Unidos, identificaram características nas asas da coruja que, mimetizadas nas asas de aviões, possibilitam projetar aeronaves mais silenciosas.

“Desenvolvemos um modelo numérico matemático para simular algumas características das asas da coruja em asas de aviões e comprovamos por meio de experimentos que isso possibilita projetar aeronaves mais silenciosas”, diz William Wolf, professor da FEM-Unicamp e um dos responsáveis pelo projeto do lado do Brasil.

Wolf é um dos pesquisadores principais do Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais (CCES) e associado ao Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI).

O CCES e o CeMEAI são Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs), financiados pela FAPESP.

De acordo com o pesquisador, os aviões possuem diversas fontes de ruídos aerodinâmicos, gerados pela turbulência no escoamento de ar que passa ao redor das asas. A turbulência gera perturbações que convertem a energia da velocidade do ar em ondas acústicas.

Na decolagem, quando a aeronave precisa de potência máxima para alçar voo, a maior parte do ruído é gerada pelo motor. Já durante o pouso, quando a potência do motor é reduzida, as principais fontes de ruídos aerodinâmicos passam a ser o trem de pouso e as superfícies hipersustentadoras, compostas pelas asas, flaps e slats – dispositivos móveis localizados nas asas com a função de aumentar a área de superfície e elevar a sustentação da aeronave.

“O ruído aerodinâmico é causado pela turbulência nesses pontos da aeronave”, explica Wolf.

Nos últimos anos, os novos motores aeronáuticos ficaram mais eficientes e também maiores e com isso tiveram que ficar mais próximos das asas das aeronaves para ficarem afastados do chão. Essa aproximação gera uma interação entre o ruído gerado pelo motor e os bordos de fuga – a parte posterior das asas –, que causa espalhamento acústico e aumenta o ruído das novas aeronaves, explica Wolf.

A fim de encontrar uma solução para esse problema, os pesquisadores estudaram a morfologia das asas das corujas para identificar as características que tornam o voo da ave silencioso, reduzindo o ruído.

Os pesquisadores observaram que as asas das corujas possuem penas aveludadas, com franjas elásticas e porosas tanto na região frontal como na posterior – os bordos de ataque e de fuga –, que quebram as estruturas de turbulência em porções menores, diminuindo o ruído. Além disso, o bordo de fuga é ligeiramente serrilhado, o que também contribui para reduzir o ruído durante o voo.

“Todos esses elementos encontrados nas asas da coruja atuam de forma a reduzir o ruído da ave”, afirma Wolf.

Com base nessas constatações, os pesquisadores desenvolveram um sistema de asa com enflechamento da região posterior – em que a inclinação é voltada para a parte frontal da aeronave. Essa mudança permitiu reduzir o espalhamento do ruído do motor no bordo de fuga, modificando a difração acústica e diminuindo a geração de ruído.

O estudo, apoiado pela FAPESP, resultou no depósito de patentes na Europa e nos Estados Unidos sobre esse novo conceito de projeto de asas silenciosas. Os estudos foram realizados em parceria com pesquisadores do ITA, da Universidade de Poitiers, na França, e da Airbus.

Ruído em trens de pouso

Os pesquisadores da Unicamp também têm desenvolvido projetos nessa área de pesquisa, chamada aeroacústica, em parceria com a Boeing.

Em colaboração com engenheiros da empresa aeroespacial norte-americana eles avaliaram por meio de simulações computacionais e técnicas estatísticas os efeitos da turbulência no trem de pouso de uma aeronave modelo 777, fabricada pela Boeing.

As análises indicaram que as principais fontes de ruído nesse componente são cavidades nas rodas e na fuselagem das aeronaves, usadas para guardar o trem de pouso durante o voo (leia mais em https://agencia.fapesp.br/25420/).

“Descobrimos que, sob determinadas frequências excitadas pelo escoamento turbulento, algumas dessas cavidades apresentam efeitos de ressonância que geram um ruído muito intenso e que pode ser extremamente perturbador para o ouvido humano”, diz Wolf.

Para fazer as simulações, que demandaram 7,5 milhões de horas de computação, rodando os dados ao longo de seis meses seguidos, foi usado um supercomputador nos Estados Unidos com 3,2 mil núcleos de processamento em paralelo.

“Foi uma das maiores simulações computacionais já feitas pela Boeing. Uma única simulação gerou 50 terabytes de dados”, afirma Wolf.

Aplicações em outras áreas

As descobertas feitas em estudos de aeroacústica têm sido aplicadas em outras áreas, como na indústria automotiva, de ventilação industrial e em projetos de turbinas eólicas.

A exemplo das asas de aviões, as pás de turbinas eólicas e os ventiladores industriais também são diretamente afetados pela turbulência, tanto na parte frontal quanto na posterior. Neste caso, os bordos de ataque e de fuga geram ruído, conforme observaram os pesquisadores em projetos desenvolvidos em parceria com a General Electric (GE), no caso de turbinas eólicas, e a empresa FanTR, fabricante de ventiladores industriais.

Já em automóveis, a turbulência causa tanto o aumento no consumo de combustível, em razão do aumento de arrasto, como na geração de ruído, que incomoda o motorista e os passageiros.

Esse último problema tende a ficar ainda mais evidente nos próximos anos com o desenvolvimento dos veículos elétricos, autônomos e voadores e, por isso, passou a ganhar maior atenção da indústria automotiva e, no caso dos carros voadores, também da indústria aeronáutica, aponta Wolf.

Com o avanço dos veículos elétricos, que geram menos ruído, a indústria automotiva terá que fazer esforços para diminuir o ruído de outras fontes do automóvel. Já no caso dos carros autônomos, com a menor necessidade de prestar atenção na direção, os passageiros poderão a interagir mais no interior do veículo e se dedicar a outras atividades. “Eles passarão a ser mais sensíveis a ruídos externos gerados pela turbulência”, estima o pesquisador.

Por sua vez, os veículos voadores, com decolagem vertical, devem apresentar altos níveis de ruído. “Se os drones pequenos já apresentam alto nível de ruído hoje, imagine diversos carros voadores transportando pessoas em uma cidade como São Paulo”, exemplifica Wolf.

PSA Peugeot Citroën mantém estratégia de pesquisas para o desenvolvimento de novas tecnologias no Brasil

Com o objetivo de manter o contínuo desenvolvimento do Centro de Pesquisa em Engenharia “Professor Urbano Ernesto Stumpf” e de aproximar cada vez mais empresas e instituições com o universo acadêmico de pesquisas, o Grupo PSA Peugeot Citroën e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) realizaram no dia, 23 de abril, com o apoio do TECHNO PARK CAMPINAS, um encontro de apresentação deste Centro. O Centro de Pesquisa em Engenharia “Professor Urbano Ernesto Stumpf” foi inaugurado em novembro de 2014 pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela PSA Peugeot Citroën do Brasil. Seus objetivos são principalmente o desenvolvimento de motores de combustão interna adaptados ou criados especificamente para biocombustíveis, além de estudos sobre a sustentabilidade dos biocombustíveis. Essa iniciativa, que apoia o desenvolvimento de motores movidos a biocombustíveis, já conta com a participação de pesquisadores da Unicamp, USP, ITA e Instituto Mauá de Tecnologia, além de um acompanhamento internacional por um comitê formado por pesquisadores do Institut des Sciences e Technologies (Paris Tech), do Instituto Politécnico de Turim, e das Universidades de Cambridge, no Reino Unido, Técnica de Darmstadt, na Alemanha, e da University College London, também no Reino Unido. Entre os temas investigados estão as novas configurações de motores a biocombustíveis, a redução de consumo, a emissão de gases e seus impactos, e a viabilidade econômica e ambiental dos biocombustíveis. O Centro funciona na Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp, sob a coordenação do pesquisador responsável pelo projeto, Waldyr Gallo, professor-doutor do Departamento de Engenharia Mecânica da UNICAMP, além do executivo Franck Turkovics, Responsável por Inovação de Powertrain do Grupo PSA Peugeot Citroën no Brasil. “O constante desenvolvimento e aprimoramento de novas tecnologias é fundamental para nós. Nossa engenharia local é tratada como referência mundial dentro do Grupo PSA no tema biocombustíveis e materiais verdes. O trabalho com importantes instituições de ensino enriquece e valoriza ainda mais nosso know-how e nos permite evoluir cada dia mais nesse tema.”, declarou Franck Turkovics. “Esperamos que este encontro, promovido pelo Grupo PSA e pela FAPESP, gere oportunidades adicionais para futuras parcerias e novas pesquisas”, completou. Uma relação mais próxima com o TECHNO PARK CAMPINAS é um importante direcionamento na estratégia do Centro de Pesquisa “Professor Urbano Ernesto Stumpf”, pois trata-se de um parque tecnológico já consolidado, e que estimula a cultura empreendedora e a inovação, destacando-se o Cluster de TI e de Biotecnologia nele instalados. Esta aproximação possibilita o desenvolvimento de futuros Projetos de Cooperação Técnica (PCT) entre o dois Centros de Pesquisas.

Boeing, Embraer e FAPESP divulgam Plano de Ação para viabilizar biocombustíveis

Identificar as lacunas e barreiras relacionadas a pesquisa, produção, transporte e uso de biocombustíveis sustentáveis para aviação é o objetivo do relatório elaborado por Boeing, Embraer e FAPESP e apresentado no último dia 10. O documento, intitulado Plano de Voo para Biocombustíveis de Aviação no Brasil: Plano de Ação, aponta rumos para o desenvolvimento de uma indústria de biocombustíveis para o setor aéreo no Brasil e é resultado de uma série de oito workshops realizados entre maio e dezembro de 2012, em São Paulo, Belo Horizonte, Piracicaba, Campinas, São José dos Campos, Rio de Janeiro e Brasília, envolvendo a indústria, companhias aéreas, universidades e institutos de pesquisa, entre outros stakeholders. O relatório visa, ainda, oferecer recursos para atender à meta da indústria de aviação de crescimento neutro de carbono até 2020 e uma redução de 50% nas emissões de CO2 até 2050 – tendo como base os níveis de 2005. Para isso, recomenda os seguintes caminhos:

- preencher lacunas de pesquisa e desenvolvimento na produção de matérias-primas sustentáveis;
- incentivar a superação de barreiras nas tecnologias de conversão, incluindo questões de aumento de escala;
- promover maior envolvimento e interação entre setor privado e governo;
- criar uma estratégia nacional para fazer do Brasil um país líder no desenvolvimento de biocombustíveis de aviação.

Pesquisadores e representantes brasileiros e estrangeiros da indústria aeronáutica, de empresas aéreas, de produtores e de agências governamentais avaliaram as oportunidades e desafios tecnológicos, diferentes matérias-primas, meios de conversão e logística, bem como a viabilidade econômica e sustentável para o desenvolvimento desse tipo de combustível no Brasil. O estudo multidisciplinar foi coordenado pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Os especialistas indicam, por exemplo, a necessidade de pesquisas que levem ao desenvolvimento e uso de matérias-primas sustentáveis, que contenham açúcares, amido e óleo, mas também resíduos como lignocelulose, resíduos sólidos e gases de exaustão.

 “A Boeing está comprometida em trabalhar em parceria com o Brasil para desenvolver tecnologias que possam ser usadas em escala global e essa parceria é mais um passo para a conquista dessa meta”, afirma Donna Hrinak, presidente da Boeing Brasil. O envolvimento dos setores privados e governamentais é destacado como de extrema importância para a viabilidade da incorporação de combustíveis sustentáveis pelas empresas aéreas, além de ser imprescindível uma estratégia nacional para que o Brasil se transforme em líder no desenvolvimento desse tipo de combustível para aviação. 

“Esse projeto confirma o potencial do Brasil para desenvolver e fornecer biocombustíveis de aviação, graças à sua larga experiência em bioenergia”, sintetiza o vice-presidente executivo de Engenharia e Tecnologia da Embraer, Mauro Kern. “O estudo aponta para os desafios que precisam ser superados para que isso se concretize, os quais demandarão intensa colaboração entre os setores envolvidos”. Um dos principais pontos apresentados indica que as pesquisas deverão ser conduzidas conjuntamente entre as instituições envolvidas, o que exigirá estratégias compartilhadas, resultando em pesquisas inovadoras e determinantes para o desenvolvimento e a consolidação dos biocombustíveis de aviação no Brasil.

Para o presidente da FAPESP, Celso Lafer, o projeto é um passo importante para o avanço do desenvolvimento de pesquisas conjuntas entre empresas e universidades. “A FAPESP tem participado ativamente para a criação de uma relação profícua entre universidades, institutos de pesquisa e empresas, apoiando a parceria e a inovação por meio de diversos programas, e a pesquisa para o desenvolvimento dos biocombustíveis de aviação no Brasil certamente será um marco nessa relação”.

 O biocombustível resultante desse processo deve ser do tipo drop-in, ou seja, que possa ser adicionado ao combustível fóssil nas estruturas já existentes, como dutos, tanques e bombas, além dos próprios aviões, sem qualquer tipo de incompatibilidade ou necessidade de modificações. A divulgação aconteceu na sede da FAPESP, com a participação de Donna Hrinak, presidente da Boeing do Brasil, Al Bryant, vice-presidente de Pesquisa e Tecnologia da empresa, Mauro Kern, vice-presidente executivo de Engenharia e Tecnologia da Embraer, Fernando Ranieri, diretor de Desenvolvimento Tecnológico da Embraer, Celso Lafer, presidente da FAPESP, e Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor Científico da Fundação.