Híbrido de drone com planador para transporte aéreo de mercadorias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/09/2023

O Albacóptero é um cruzamento entre um multicóptero e um planador.
[Imagem: Fraunhofer IVI]

Drone albatroz

Engenheiros alemães apresentaram o projeto de um drone que reúne a agilidade de um veículo multi-hélices - ou multicóptero - com a eficiência de um planador.

O objetivo é transportar bens em ambientes urbanos, mas com a economia de energia e a capacidade de lidar com dificuldades de navegação inspirada no voo planado do albatroz.

"Com o Albacóptero, pretendemos desenvolver uma aeronave experimental que combine a manobrabilidade de um multicóptero com a capacidade de um albatroz de planar longas distâncias com uso mínimo de energia," disse o professor Matthias Klingner, do Instituto Fraunhofer de Sistemas de Transporte e Infraestrutura. "Algumas características excepcionais deste planador VTOL experimental incluem corpos de drones e contêineres de carga feitos de materiais sustentáveis, sistemas de propulsão coaxial de alto desempenho, poderosos sistemas multissensores para perceber o ambiente e monitorar funcionalidades e sistemas eletrônicos de bordo à prova de falhas, incluindo um sistema de piloto automático baseado em IA."

A chamada Mobilidade Aérea Urbana (MAU) só agora começa a ser regulamentada, mas os requisitos têm sido rigorosos tanto para as aeronaves quanto para as tecnologias de sistemas, incluindo sistemas VTOL (decolagem e pouso verticais) seguros e silenciosos, que possam fornecer desempenho de propulsão para garantir o voo em áreas residenciais.

Os multicópteros elétricos oferecem os benefícios da agilidade do VTOL, além de atenderem aos critérios ambientais e de segurança. No entanto, o seu alcance e capacidade de carga útil são muito limitados devido à sua baixa eficiência e baixas densidades de armazenamento de energia.

Asas maiores podem melhorar significativamente o equilíbrio energético das aeronaves, permitindo-lhes planar por longos períodos. Contudo, essas asas dificultariam a decolagem e o pouso em áreas urbanas.

O objetivo da equipe é justamente projetar um drone que resolva esses problemas, mantendo os ganhos de cada uma das plataformas.

Um gêmeo digital do Albacóptero, uma plataforma virtual para desenvolvimento e validação baseados em modelos.
[Imagem: Fraunhofer IVI]

Híbrido de helicóptero com planador

Logo no início do projeto ficou claro que não daria para redesenhar nenhum drone conhecido: Tudo teve que ser reprojetado do zero.

Isso incluiu não apenas redesenhar a estrutura e os componentes aerodinâmicos, mas também fabricá-los de perfis pultrudados, ou seja, termoplásticos reforçados com fibra, e integrá-los na arquitetura da fuselagem.

Vieram então as modificações no sistema de propulsão. "Em contraste com os sistemas eVTOL atuais, que geralmente são equipados com acionamentos diretos, o projeto de propulsão eficiente usado no Albacóptero é baseado em motores síncronos de alta velocidade, com transmissão multiestágio e alta densidade de potência," explica o professor Frank Henning.

"O projeto do sistema de armazenamento em bateria no Albacóptero é baseado em células secundárias resistentes a ciclos que garantem alta reversibilidade nos processos de carga e descarga. Nós realizamos investigações detalhadas sobre a degradação das células e possíveis mecanismos de falha no caso dos tipos de fluxo de ar que ocorrem durante as fases de voo, com requisitos específicos de desempenho," detalhou Tobias Melz, outro membro da equipe.

Apesar de tantos cuidados no projeto, uma atenção especial está sendo dada ao sistema de segurança, que deverá entrar em ação caso alguma peça falhe. Isso foi feito criando um sistema de inteligência artificial para tratar os dados de navegação colhidos pelo sistema integrado de radar, câmeras e LIDAR (radar de luz). Esse sistema faz o que a equipe chama de reconstrução semântica 3D do ambiente, permitindo a adoção de funções inovadoras, como a aterrissagem autônoma em casos de emergência.

Múltiplos veículos para múltiplas aplicações

Uma versão em escala do drone, com envergadura de 7 metros e capacidade de carga útil de aproximadamente 25 kg deverá voar ainda em 2023, com testes de voo em ambientes reais sendo planejados para o início de 2024.

Mas a equipe acredita que uma versão totalmente funcional, licenciada e economicamente viável, ainda leve de cinco a oito anos para virar realidade. E, mesmo assim, não há pretensões de que o Albacóptero seja um veículo para todos os usos.

"Pode-se presumir que, no futuro, a mobilidade aérea urbana se estabelecerá através de uma ampla gama de caminhos, e que as tecnologias aeroespaciais envolvidas serão tão variadas quanto os seus casos de uso em setores como drones logísticos, táxis aéreos, resgate e drones de vigilância e engenharia agrícola," disse Klingner.

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