Mobilidade Aérea Urbana – Diferenças Entre eVTOL, eSTOL e eCTOL

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Apesar de viagens de longo alcance ainda serem operadas por motores a combustão em um futuro próximo, há muito potencial para viagens aéreas de curto e médio alcance serem realizadas por veículos limpos, seguros e silenciosos com menores custos de operação e manutenção.

Quais são os diferentes tipos de aeronaves elétricas emergindo no mercado? Existem três tipos, reconhecidos por sua sigla em inglês; eVTOL, eSTOL e eCTOL. Abaixo, explicamos suas diferenças, escopo e principais características.

eVTOL

As aeronaves de Decolagem e Pouso vertical (eVTOL), provavelmente são o tipo mais conhecido dentre as opções. Elas têm capacidade de pousar e decolar verticalmente, assim como helicópteros convencionais, tornando-os um veículo propício para ambientes urbanos com pouco espaço para manobras. A diversidade de desenhos é o que separa os eVTOLs dos outros dois tipos de aeronaves, com modelos de asa fixa e rotativa. Atualmente é possível encontrar quatro arquétipos diferentes.

O design do tipo Multicopter é simples e eficiente, embora não tenha asas, seu alcance é menor. Portanto, seu consumo de energia é maior devido à necessidade de compensar essa ineficiência.

O segundo projeto é o Lift & Cruise, que é a combinação do design do Multicopter para decolagens e pousos verticais, com o de uma aeronave convencional durante o voo. As vantagens de ambas as arquiteturas são maximizadas. No entanto, um dos seus principais desafios é o ruído emitido pelo tipo de rotor utilizado.

Existem outros projetos, como o Tilt Wing e Tilt Rotor, que são capazes de minimizar o impacto do ruído graças ao uso de múltiplas hélices de rotação lenta e aberta. A desvantagem é a necessidade de instalar motores elétricos mais pesados de alto torque, interferindo um pouco no design geral.

Podemos encontrar também no mercado o arquétipo chamado Deducted Vector Thrust. Este projeto utiliza dutos de ventilador nas mesmas asas fixas, controlados por um motor elétrico para operação vertical e horizontal, utilizando o conceito de propulsão elétrica distribuída (DEP). Este sistema é eficiente, mais silencioso e está assumindo a liderança nos projetos eVTOL de última geração.

Por fim, um design que se destaca por seus baixos níveis de ruído é o chamado Slow Rotor Compound, no qual o rotor principal da aeronave é desacelerado para produzir menos resistência com o ar, eliminando quase todo o ruído emitido. É comum que essas aeronaves tenham um rotor principal e asas fixas, aumentando a segurança e eficiência em decolagens e pousos verticais.

As empresas líderes em torno da fabricação desse tipo de aeronave são vários, entre os quais podemos destacar, a Eve, Jaunt Air Mobility, Vertical Aerospace, Lilium, Joby e eHang. Um grande número de especialistas falam do potencial desse tipo de aeronave em todo o mundo e da importância que cada uma teria na mobilidade aérea urbana, especialmente de curto alcance.

eSTOL

https://metrohop.aero

Os chamados veículos elétricos de decolagem e pouso curto (eSTOL) têm como principal diferença do eVTOL sua menor exigência de energia para decolar e pousar. Por serem de asa fixa, os motores são usados somente para empurrar a aeronave para a frente, sem afetar decolagens ou pousos verticais. Em outras palavras, uma aeronave eSTOL requer menos energia para decolar e pousar, podendo armazenar mais carga do que um eVTOL de peso e tamanho semelhantes.

Além disso, os eSTOLs não exigem pistas para decolar ou pousar, já que podem fazê-lo verticalmente, necessitando de aproximidamente 30-50 metros, semelhantes a um helicóptero convencional. Quanto ao seu design, o mais recente em inovação é o chamado Tecnologia Blown Lift, uma técnica aerodinâmica que “engana” a ala ao parecer maior do que realmente é, alcançando decolagens e pousos em poucos metros.

Os líderes em fabricação do eSTOL são a Electra e a Airflow, ambas com tecnologia patenteada e, até mesmo no caso da Electra, com a recente aquisição de um contrato da NASA para o desenvolvimento de seu Blown Lift Technology. Por sua vez, a Airflow também possui sua própria tecnologia denominada Electric Blown Wind Technology, seguindo princípios semelhantes de seu concorrente, porém visando aeronaves maiores com foco em operações comerciais.

eCTOL

electricaviationgroup.com/

As aeronaves elétricas convencionais de decolagem e pouso (eCTOL) são semelhantes ao eSTOL, mas são diferentes em desempenho. O design do eCTOL leva em consideração aeronaves atuais, como o conhecido Cessna Grand Caravan ou o hidrofólio DHC-2 da Havilland Canadá, alimentado inteiramente por motores elétricos. De certa forma, é uma proposta mais simples, já que não há necessidade novos projetos, porém com o desafio de criar motores eficientes o suficiente para converter as atuais aeronaves a combustão em elétricas.

As principais empresas deste tipo de aeronaves são a MagniX e Ampaire. Na verdade, as aeronaves mencionadas acima foram todas testadas pela MagniX, que certamente lidera a eletrificação de aeronaves. Já a Ampaire está realizando testes com Cessna 337 e estuda converter a Twin Otter da Havilland em uma aeronave de propulsão híbrida, apelidada por eles de Eco Otter SX. Vários outros fabricantes de aeronaves anunciaram seus planos para o desenvolvimento de aeronaves eCTOL. Isso inclui Tecnam, Embraer e Pipistrel.

Tipos de Energia/ Combustível

A aviação está mudando assim como as expectativas de seus usuários. Além da necessidade de usar combustíveis verdes com o objetivo de reduzir a emissão de carbono, aumentar a eficiência, especificamente em translados urbanos e de curto alcance, serão sem dúvidas os próximos passos na evolução da aviação global..

Embora não haja incerteza de que hoje possuímos tecnologia disponível para eletrificar a aviação global, ainda existem vários desafios em torno de sua eficiência e armazenamento. As baterias são pesadas, e o peso, na aviação, é algo crítico. Atualmente dispomos de três opções, duas concretas e uma com bastante potencial, mas com dilemas em torno de sua aplicação em grande escala.

Elétrica

Este tipo de energia exige que as baterias das aeronaves sejam consideravelmente carregadas e com o menor peso possível para uma operação eficiente. Estima-se que ainda estamos a pelo menos uma década de atingir sua aplicação massiva, principalmente devido ao longo tempo de carregamento e à necessidade de investir em estações para a recarga. Aeronaves elétricas serão uma ótima escolha para viagens de curta distância e translados urbanos. Atualmente, os fabricantes de eVTOLs e eSTOLs possuem uma faixa de cerca de 100 NM, ou 40-50 minutos de viagens, utilizando motor 100% elétrico.

Híbrida

Hoje, é a combinação mais próxima de “decolar”. Os principais modelos utilizam geradores que são alimentados pelo combustível a jato tipo A1, além de ter a possibilidade de operar a aeronave eletricamente. Hoje é a melhor opção devido à sua disponibilidade e infraestrutura existente, podendo servir como o primeiro passo para a eletrificação total da aviação. Ela pode ser uma boa opção para as aeronaves de médio alcance, em que a decolagem e pouso poderá ser feita no modo elétrico e para a operação do tipo cruzeiro, é utilizado o combustível convencional.

Uma aeronave convencional, como a Caravan, equipada com um motor híbrido poderá usar suas baterias elétricas por até 1 hora, reduzindo os custos de combustível em pelo menos 25%. De acordo com documentos internos compartilhados conosco, no futuro, à medida que a capacidade das baterias aumentar, ela irá sair da faixa atual de 100 NM podendo atingir até 300 NM.

Hidrogênio

A eterna promessa da energia do futuro aparentemente terá que continuar esperando. De fato, em termos de venda de carros, onde há mais informações e dados, a aquisição de modelos elétricos ultrapassa 500 a 1 em relação à venda de carros movidos a hidrogênio. O hidrogênio ainda é muito caro, tem altos custos operacionais e uma oferta instável no mercado. O mesmo vale para futuras aeronaves de mobilidade urbana. Há também dúvidas sobre o quão limpa é esse tipo de energia e alguns dilemas sobre sua capacidade de armazenamento.

Lançamento de Mercado

Quão perto essas aeronaves estão de penetrar nos mercados atuais? Bem, a SMG Consulting criou um índice chamado Advanced Air Mobility Index (ARI), que mostra o quão perto cada empresa está de lançar no mercado. No infográfico abaixo, você pode ver várias das fabricantes e quão perto elas estariam de iniciar sua comercialização, com a Joby Aviation liderando o caminho.

O ARI é uma ferramenta de pontuação, baseada em uma fórmula patenteada que usa informações publicamente disponíveis, assim como conhecimento de especialistas. Ela ajuda a avaliar o progresso dos fabricantes para a entrega de um produto certificado em larga escala de produção. Embora 14 empresas sejam avaliadas, a ferramenta é regularmente atualizada para incluir novos nomes, bem como quaisquer novas informações sobre as empresas já existentes.

A ferramenta é baseada em cinco elementos: a equipe que administra a empresa, financiamento recebido, prontidão tecnológica de seus veículos, o progresso da certificação dos mesmos e a preparação da produção para a fabricação em larga escala.

Conclusão

Na Flapper acreditamos que o futuro da mobilidade aérea é realmente brilhante. Por essa razão, fizemos parcerias com os principais players do mercado mundial, como Eve, Electra Jaunt Air Mobility e MagniX. Temos em mente que podemos contribuir com nossos “grãos de areia” para promover uma aviação geral mais sustentável, limpa e segura.

Acreditamos também que a América Latina tem muito potencial para a implementação, a curto prazo dessas tecnologias. Vários centros urbanos se beneficiariam muito de aeronaves do tipo eVTOL, eSTOL e até mesmo eCTOL. Cidades como São Paulo, Bogotá e Santiago do Chile, possuem alta densidade populacional, com isso há necessidade de transportes dentro de seus centros urbanos mais eficientes.

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