O avião experimental X-57, desenvolvido pela Nasa, deve voar pela primeira vez este ano. Ele tem impressionantes 14 hélices ao longo de suas asas e é movido inteiramente por eletricidade. Isso parece ótimo, considerando que temos que abandonar os combustíveis fósseis, mas nossa demanda por aviação está crescendo. Mas quanto mais perto o avião da Nasa nos levará desse objetivo?

Encontrar uma alternativa aos combustíveis de aviação, como o querosene, será fundamental se quisermos continuar voando. O X-57 usa baterias de lítio para alimentar os motores elétricos de suas hélices. Mas a energia que você obtém das baterias, em relação ao seu peso, é 50 vezes menor do que a obtida com o combustível de aviação.

O X-57 é uma aeronave Tecnam P2006T modificada, de quatro lugares, de fabricação italiana. Ele se baseia em uma combinação de muitas hélices, pequenos motores e muitas baterias espalhadas por uma aeronave, conhecida como “propulsão distribuída”. Essa abordagem representa uma área empolgante de pesquisa e desenvolvimento que pode ser encontrada em muitos projetos experimentais de aeronaves elétricas.

O que há de diferente no X-57 é que as asas foram completamente redesenhadas com hélices posicionadas para otimizar o fluxo de ar ao seu redor. Quando uma hélice não é necessária, suas pás podem ser dobradas para trás para reduzir o arrasto.

A tecnologia da hélice em geral está tendo um renascimento. Os designs estão se tornando não apenas mais eficientes, mas também menos ruidosos e mais acessíveis. A velocidade e o ângulo de inclinação das hélices podem até ser alterados durante o voo para se adaptar às diferentes velocidades da aeronave necessárias para decolagem, pouso e cruzeiro.

A densidade do ar muda com a altitude e afeta o impulso que você obtém de uma hélice. Agora que podemos fazer hélices que funcionem efetivamente em todas as altitudes e velocidades, podemos realmente aproveitar ao máximo a energia armazenada nas baterias. Novos projetos, como a primeira hélice de 11 pás (no avião Piper Cheyenne), podem atingir um empuxo muito alto mesmo em alta densidade do ar.

Algumas aeronaves até usam “impulso vetorial”, permitindo que os motores e as hélices girem, o que dá a opção de decolagem e pouso vertical. Essas aeronaves podem se assemelhar mais a helicópteros do que a aviões, e podem significar que aeroportos convencionais com longas pistas e grandes terminais serão coisa do passado.

Tecnologia de bateria

O X-57 usa baterias de íon de lítio comuns. Isso ocorre porque o projeto está abordando principalmente o potencial para novas configurações de hélice e asa, em vez de desenvolver a bateria perfeita.

Mas esse será um desafio importante para os desenvolvedores de aeronaves elétricas superarem. As baterias de lítio são praticamente as melhores que temos até agora, mas ainda são pesadas. O metal de lítio também é perigoso, pois pega fogo facilmente.

Há vantagens em usar baterias. Seu peso permanece constante durante todo o voo, o que significa que não precisam ser armazenados nas asas, como tradicionalmente tem sido o combustível de aviação. Com combustível líquido, o peso do avião reduz significativamente à medida que o combustível é consumido e manter o combustível nas asas garante que o equilíbrio da aeronave não seja alterado.

No entanto, é realmente a densidade de energia – a quantidade de energia que uma bateria contém em comparação com seu peso ou tamanho – que importa. Novos avanços estão sendo feitos constantemente, como baterias criadas com base na tecnologia quântica. Mas, embora carreguem mais rápido do que as baterias normais, não substituem as baterias de lítio e é improvável que transformem as perspectivas de voos movidos a eletricidade.

O que realmente esperamos é uma revolução na tecnologia de baterias, que forneça uma densidade de energia comparável ao combustível de aviação.

X-57 é o futuro?

Com um alcance de cerca de 160 km e um tempo de voo de cerca de uma hora, não se espera que o avião elétrico X-57 seja uma tecnologia substituta para voos de longa distância. Pelo menos não imediatamente. Em vez disso, voos curtos com cerca de dez passageiros são um alvo bom e potencialmente possível para voos iniciais movidos a bateria.

Aviões movidos a hidrogênio também são de grande interesse porque a densidade de energia do hidrogênio é quase três vezes maior que a do combustível de aviação convencional. Mas o hidrogênio é um gás e precisa ser armazenado em tanques de combustível pressurizados para reduzir seu volume.

Isso exigiria uma reformulação completa do projeto de aeronaves. Algum trabalho foi feito com hidrogênio armazenado como um líquido a -253°C. O hidrogênio para a aviação é, portanto, empolgante, mas provavelmente impraticável.

Os combustíveis sintéticos estão prontos para substituir os combustíveis de aviação – a um preço. Talvez à medida que as tecnologias se desenvolvam, elas se tornem mais baratas, mas ainda é provável que o custo de voar aumente à medida que nos afastamos dos combustíveis fósseis. As baterias quase certamente alimentarão nossos voos de curta distância em um futuro próximo e, se houver uma revolução na tecnologia de baterias, o futuro da aviação mudará completamente.

Eventualmente, seremos confrontados com um ultimato: ou descobrimos como fazer aviões que não precisam de combustíveis fósseis, ou paramos de voar.

Hugh HuntProfessor de Engenharia Dinâmica e Vibração, Universidade de Cambridge

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons.

Leia o artigo original.