ENGENHARIA AERONÁUTICA

A importância da aviação se deu a partir do fluxo cada vez maior de pessoas e produtos ao redor do mundo no início do século XX, o que tornava iminente a necessidade de um invento que “reduzisse as distâncias”. Muitos sonhadores, munidos de conhecimento e força de vontade, dedicaram o seu tempo e muitas vezes suas vidas para a realização daquilo que seria um dos inventos que mais revolucionariam o século.

A engenharia aeronáutica difere das outras engenharias fundamentalmente por ser responsável pelo desenvolvimento de um veículo muito especial, a aeronave. Muito além disso, a engenharia aeronáutica cuida também de setores como a manutenção, o controle aéreo, veículos lançadores e de sistemas integrados dentro da aeronave.

EVOLUÇÃO HISTÓRICA

O sonho de voar provavelmente remete à pré-história, quando o homem selvagem passou a observar o voo dos pássaros, porém o primeiro registro de um voo bem sucedido é o do balão de ar quente construído pelo português nascido no Brasil Bartolomeu de Gusmão, em 1709. A partir deste invento, o estudo sobre aviação se desenvolveu muito ao redor do mundo inteiro, e várias máquinas voadoras mais leves do que o ar foram criadas. Esta técnica foi aperfeiçoada com a criação do dirigível em 1852, o qual apresentava lemes e motores permitindo um controle de direção, ao contrário das outras máquinas existentes na época. O mais famoso dirigível criado foi o holandês Zeppelin.

O primeiro registro de um avião que alçou voo a partir do solo sem auxílio de meios externos (rampas ou trilhos) se deu na França em 1906 com o brasileiro Alberto Santos Dumont. Com o advento do “14 Bis”, a técnica no campo da engenharia aeronáutica desenvolveu-se rapidamente. O desenvolvimento da aviação também está fortemente ligado a conflitos, onde se despontou como elemento crucial estratégico. Principalmente no período entre guerras (1918-1939), também chamado de “Era de ouro da aviação” por alguns historiadores, houve o constante aprimoramento das aeronaves, que deixaram de ser fabricadas com madeira e passaram a ser feitas de alumínio, além de receberem motores com potência muito superior aos anteriormente utilizados na primeira guerra.

Outro fator que contribuiu para a evolução dos aviões nesse período foi o mundialmente conhecido acidente com o Zeppelin Hindenburg. O dirigível era movido a hidrogênio, altamente inflamável, e recoberto por uma película de nitrocelulose revestida com uma camada de alumínio, também inflamável. Com o acúmulo de eletricidade estática foi gerada uma faísca que iniciou um incêndio responsável pela morte de 36 pessoas.

No Brasil o primeiro aeroporto surgiu em 1920, em Campo de Marte - SP. Apesar disso, o desenvolvimento da indústria aeronáutica nacional teve seu verdadeiro grande salto com a criação da Embraer (Empresa Brasileira de Aeronáutica) em 1969.

Hoje, a região centro-oeste desponta como centro das atenções devido à vinda da fábrica da Rekkof (antiga Fokker) para Anápolis. O início do funcionamento da fábrica está previsto para 2013.

Figura 1. O 14-bis em pleno voo no dia 23 de outubro de 1906 [1]

CRIAÇÃO DO MINISTÉRIO DA AERONÁUTICA E INSTITUTO DE TECNOLOGIA DA AERONÁUTICA

Foi criado, em 20 de janeiro de 1941, o Ministério da Aeronáutica pelo Decreto Lei n.º 2961 que, considerando o desenvolvimento alcançado pela aviação nacional, incentivava o desenvolvimento e ampliação das atividades desta, além de coordená-las técnica e economicamente, considerando o progresso e a segurança nacional. Graças a II Guerra Mundial, que estava em andamento, sentiu-se a necessidade de montar uma sólida base técnica no país e formar seus próprios engenheiros especializados, além de incentivar a indústria aeronáutica.

Em 16 de janeiro de 1950 o Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) foi criado pelo Decreto Lei n.º 27.695, e passou a ministrar o curso de engenharia aeronáutica, sendo que a primeira turma havia iniciado seus estudos na Escola Técnica do Exercito, atual Instituto Militar de Engenharia (IME).

EMBRAER

No dia 19 de Agosto de 1969, foi assinado pelo então presidente da república Arthur da Costa e Silva o decreto nº 770, que criava a Empresa Brasileira de Aeronáutica S.A. (Embraer). A construção em série do avião Bandeirante, bimotor turboélice comercial com capacidade de carga pouco menor que duas toneladas e que seria mais tarde exportado para a Europa, marcou o início das atividades da Embraer, que introduziu a empresa no mercado aeronáutico nacional e mundial.

A Embraer continuou a desenvolver projetos aeronáuticos ao longo dos anos, e sobreviveu ate mesmo à forte crise na década de 1990, que obrigou o governo a privatizar a empresa, que depois sofreu uma reestruturação. Hoje é a empresa que mais absorve o contingente de engenheiros aeronáuticos do país, e produz aviões militares, comerciais e agrícolas, sendo a terceira maior produtora mundial de jatos civis do mundo, atrás somente da Boeing e Airbus.

ENGENHARIA MECÂNICA NA ENGENHARIA AERONÁUTICA

A Engenharia Aeronáutica está baseada em diversas áreas pertinentes à Engenharia Mecânica, dentre elas pode-se ressaltar os estudos termodinâmicos, aerodinâmica, estudos de fluidos, mecânica clássica, estudos de materiais, vibrações e fadiga.

- O projeto de um Flap, painel que altera o formato da asa e cede sustentação à aeronave, deve levar em conta todos os esforços que as peças estarão sujeitas durante sua operação em voo. Deve contabilizar a força de arrasto aerodinâmico para que não quebre e um ajuste de engrenagens deve ser estudado com intuito de reduzir ao mínimo possível o esforço nos motores elétricos.

- Os materiais que compõem as asas e suas formas devem ser cautelosamente escolhidos para que efeitos vibracionais não causem danos à estrutura como, por exemplo, por fadiga.

- Cálculos de impacto em trens de pouso e sistemas de molas a eles relacionados estão fortemente ligados à engenharia mecânica.

- De acordo com a especificação da aeronave, o formato da asa e o fluxo sobre a estrutura serão levados em conta na montagem de um avião de passeio ou aeronaves de combate, tendo um perfil mais ou menos estável de acordo com o seu propósito.

- A termodinâmica será essencial para determinar potências das turbinas para que a aeronave possa levantar voo.

- Apesar de atualmente as empresas de aviação estarem tentando automatizar a maioria dos sistemas que compõe uma aeronave, eles ainda são em sua maioria sistemas mecânicos, constituídos por engrenagens, sistemas hidráulicos e pneumáticos. Basta olhar pela janela do avião durante seu passeio e observar a asa.

Além dos sistemas de controle, muitos dos sistemas de instrumentos indicadores são ainda mecânicos. O tubo pitot por exemplo, famoso por ser o causador do acidente envolvendo o avião da Air France no Atlântico, é responsável pela medição da velocidade da aeronave a partir da pressão estática e pressão total ( dinâmica + estática ) de acordo com a equação de Bernoulli p + ρ.g.y + ½.ρ.v2 = constante . O instrumento nesse caso foi incapaz fazer a medição devido a um congelamento no rasgo por onde passaria o ar. Deixando a tragédia de lado, é fácil perceber a relação que a aeronáutica tem com a engenharia mecânica quando se percebe que é a equação de Bernoulli uma das bases da Mecânica dos Fluidos.

Figura 2. Tubo de Pitot instalado em pequena aeronave [2]

INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS

Nos primórdios da indústria aeronáutica, a mecânica era responsável por quase toda a parte funcional das aeronaves. Com o tempo, outras áreas da engenharia foram crescendo dentro da produção, garantindo um maior desempenho das aeronaves. Podem-se destacar alguns avanços importantes para a engenharia aeronáutica e toda esfera que a cerca.

- Os comandos primários de vôo: Airelons, Estabilizador, Flap, Profundor e Ruddes eram ativados com o auxilio de cabos e roldanas. Posteriormente, houve a introdução do sistema hidráulico e elétrico através dos programas de Controltabs, que facilitavam o manuseio da superfície de comando, o que proporcionou a construção de aeronaves de grande porte.

- Em seguida foi criado o sistema Fly-by-Wire, em que os mesmos comandos primários passaram a ser realizados através de inputs eletro-eletrônicos, permitindo assim maior aproveitamento do espaço interno, além da diminuição do peso das aeronaves. Outro avanço foi o desenvolvimento de turbinas que maximizavam a razão potência/consumo de combustível, além da produção de motores mais leves, diminuindo ainda mais o peso das aeronaves e tornando assim possível um maior aproveitamento da parte interna.

- Houve também grandes avanços nos materiais de fabricação das aeronaves. As primeiras asas tinham estruturas de madeira e revestimento de pano (tela). Em seguida a produção passou a ser feita em um composto de duro alumínio. Atualmente, o que se tem de mais moderno na fabricação aeronáutica é o composto de carbono, que diminui muito o peso das aeronaves.

- Uma das inovações tecnológicas recentes é o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT). O VANT vem se mostrando muito útil e promissor no controle remoto de fronteiras e na fiscalização de queimadas. O Polícia federal já utiliza essa tecnologia em sua patrulha. Sabe-se que o VANT foi muito importante na guerra ao terror no Iraque, demonstrando a clara superioridade tecnológica norte americana. Um projeto de criação de um VANT desenvolve fortemente o setor de controle e automação. Esse setor é muito incentivado pelo mercado. Competições nacionais e internacionais de criação de VANT’s (SAE Aerodesign) mostram o quanto essa tecnologia vem sendo requisitada. Universidades brasileiras como a UnB participam efetivamente da competição todos os anos.

Figura 3. VANT MQ-1C Warrior, derivado do conhecido MQ-1 Predator [3]

PERSPECTIVAS

A Engenharia Aeronáutica apresenta excelentes perspectivas de mercado para um futuro bem próximo no Brasil. Neste ano, a empresa holandesa Rekkof Aircraft (ex-Fokker) demonstrou interesse em construir uma fábrica no centro-oeste. O presidente mundial da empresa, Jaap Jacobson, esteve em Goiás para assinar um protocolo de intenções para instalação de uma unidade de montagem em Anápolis-Go.

Numericamente, a proposta é muito atrativa. Estima-se que seriam investidos mais de R$ 1,2 Bilhão e que seriam gerados cerca de 9 mil empregos – diretos e indiretos. A Rekkof tem como objetivo reerguer o nome da empresa, falida em 1996. Para tanto, foi encontrado em Goiás tudo aquilo que ela necessita, disse o presidente da empresa no Brasil, Paulo Almada.

Segundo o governador de Goiás, Marconi Perillo, o estado dará todo o suporte para a instalação da empresa em Anápolis. A previsão é de que o processo de implantação da unidade tenha duas fases: a primeira, destinada à produção de peças e; a segunda, à fabricação das aeronaves. A partir de 2013 seriam montadas 60 aeronaves e no ano seguinte, seriam 160.

Tal acontecimento pode ser considerado um novo marco no setor industrial, já que se trata da segunda fábrica de aviões no País.

Figura 4. Presidente mundial da Rekkof (Jaap Jacobson) e governador de Goiás assinando o protocolo de intenções.

REFERÊNCIAS

Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues, EVOLUÇÃO HISTÓRICA, acesso em 10/12/2011, disponível em: http://www.engbrasil.eng.br/index_arquivos/aula4.pdf

João Carlos Camargo, O ACIDENTE DO HINDENBURG, acesso em 10/12/2011, disponível em: http://www.ifi.unicamp.br/ceneh/boletim/boletim7/B7-%20O%20Acidente%20do%20Hindenburg.pdf

Samuel B., REKKOF CONSTRUIRÁ FÁBRICA EM ANÁPOLIS, acesso em 10/12/2011, disponível em: http://www.aereo.jor.br/2011/03/16/rekkof-construira-fabrica-em-anapolis/

[3]E.M.Pinto, VANT MQ-1C WARRIOR ENTRA EM OPERAÇÃO, acesso em 11/12/2011, disponível em:
http://pbrasil.wordpress.com/2010/01/23/vant-mq-1c-warrior-entra-em-operacao/

DECRETO-LEI N. 2.961 – DE 20 DE JANEIRO DE 1941, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www6.senado.gov.br/legislacao/ListaPublicacoes.action?id=103316&tipoDocumento=DEL&tipoTexto=PUB

EMBRAER, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www1.embraer.com.br/timeline/

[2]Jonas Liasch, TUBO DE PITOT: COMO FUNCIONA?, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://culturaaeronautica.blogspot.com/2011/04/tubo-de-pitot-como-funciona.html

Glauber Luciano Kítor, EQUAÇÃO DE BERNOULLI, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/equacao-de-bernoulli/

ATUAÇÃO PROFISSIONAL DO ENGENHEIRO AERONÁUTICO, acessado em 11/12/2011, disponível em: http://www.eesc.usp.br/aeronautica/index.php?option=com_content&view=article&id=76%3Aatuacao-profissional-do-engenheiro-aeronautico&catid=38%3Agraduacao&Itemid=204&lang=pt-br

ELEB ENTREGA MILESIMO REM DE PUSO DA FAMILIA DE JATOS ERJ 145, acesso em 11/12/2011, disponivel em: http://www.revistafator.com.br/ver_noticia.php?not=8187

[1]Ricardo Ogata, SANTOS DUMONT E O DIA DO AVIADOR, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www.aereo.jor.br/2010/10/23/santos-dumont-e-o-dia-do-aviador/

[4]CONFIRMADO: REKKOF EM ANÁPOLIS, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://forum.contatoradar.com.br/index.php/topic/73468-confirmado-rekkof-em-anapolis/

APLICAÇÕES DA FIBRA DE CARBONO, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAYuEAA/aplicacoes-fibra-carbono

Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues, FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA AERONÁUTICA, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www.engbrasil.eng.br/index_arquivos/cap1.pdf

Arthur Porto, EMPRESA HOLANDESA APRESENTA PROJETO DE NOVA FÁBRICA DE AVIÕES EM ANÁPOLIS, acesso em 11/12/2011, disponível em: http://www.jornalopcao.com.br/posts/ultimas-noticias/empresa-holandesa-apresenta-projeto-de-nova-fabrica-de-avioes-em-anapolis

AUTORES

O presente artigo foi elaborado no âmbito da disciplina "ENM 168980 Introdução a Engenharia Mecânica" da Universidade de Brasilia, pelos seguintes alunos.

• Leonardo Ferreira e Silva, 11/0127561
• Kevin Araujo de Almeida, 11/0126521
• Daniel Ramos Fonseca, 11/0150023
• Igor Carvalho Santos de Oliveira, 11/0121589
• Bernardo Dantas Brixi, 11/0110234