Aviação na era digital

A Era da Informação é geralmente entendida como tendo chegado com a Internet como foi desenvolvida nos anos 70 e lançada ao longo dos anos 80, e continua evoluindo até os dias de hoje. Assim também a adoção de técnicas digitais na aviação também chegou progressivamente na mesma época e também continua até hoje.

O uso de computadores digitais no projeto de aeronaves foi desenvolvido por grandes empresas aeroespaciais ao longo da década de 1970 e incluiu técnicas como CAD, CAM, análise de tensão de componentes estruturais usando FEA e modelagem aerodinâmica. Os materiais compósitos se prestam melhor do que o metal às formas aerodinâmicas “orgânicas” fluidas de alta eficiência, e o advento de sofisticados projetos e modelagens auxiliados por computador levou a uma expansão no uso desses materiais e formas.

Os sistemas digitais também apareceram na aeronave e cresceram de forma constante em sofisticação. Os primeiros ensaios do FADEC (Controle de Motores Digitais de Autoridade Plena) ocorreram em 1968, com o primeiro sistema operacional entrando em serviço em 1985. O primeiro sistema fly-by-wire totalmente oficial foi desenvolvido para o General Dynamics F-16 Fighting Falcon e seus introdução em 1978 anunciou uma revolução em assumir a tarefa de garantir a estabilidade em voo dos estabilizadores aerodinâmicos tradicionais. Esse uso da “estabilidade estática relaxada” permitiu que a aeronave se tornasse mais manobrável e recebesse uma “sensação” artificial para ajudar os pilotos em sua tarefa principal. Enquanto isso, o “cockpit de vidro” estava substituindo a tradicional instrumentação eletromecânica analógica por displays gráficos digitais que poderiam exibir qualquer informação selecionada. Os primeiros cockpits de vidro forneciam informações de voo menos críticas na forma do sistema EFIS, com sistemas totalmente em vidro aparecendo a partir de 1988.

A era da Guerra Fria terminou logo após a chegada das tecnologias digitais, trazendo uma diminuição acentuada da aviação militar entre as grandes potências. Mais recentemente, a ascensão das economias indiana e chinesa estimulou o desenvolvimento de aeronaves militares nesses países.

Aeronave

Estabilidade Estática Relaxada
O primeiro sistema fly-by-wire operacional totalmente autoritário foi desenvolvido para o General Dynamics F-16 Fighting Falcon e sua introdução em 1978 anunciou uma revolução em assumir a tarefa de garantir estabilidade em voo dos estabilizadores aerodinâmicos tradicionais. Esse uso da “estabilidade estática relaxada” permitiu que a aeronave se tornasse mais manobrável e recebesse uma “sensação” artificial para ajudar os pilotos em sua tarefa principal.

Materiais compostos
Os materiais compósitos se prestam melhor do que o metal às formas aerodinâmicas “orgânicas” fluidas de alta eficiência, e o advento de sofisticados projetos e modelagens auxiliados por computador levou a uma expansão no uso desses materiais e formas.

Motores
Este período viu um aumento no uso de sistemas de energia elétrica para aeronaves leves e UAVs. As tecnologias facilitadoras incluem a ampla disponibilidade e acessibilidade de novas tecnologias de baterias de alto desempenho, ímãs de terras raras de alta resistência em motores elétricos, queda de custos de células solares e sofisticados sistemas computadorizados de controle e gerenciamento.

Enquanto isso, os motores aeronáuticos convencionais, tanto baseados em pistão como em turbina, continuaram o processo de refinamento, tornando-se cada vez mais confiáveis ​​e eficientes em termos de combustível, ao mesmo tempo em que são menos poluentes.

Aviônica
Os sistemas digitais também apareceram na aeronave e cresceram de forma constante em sofisticação. Os primeiros sistemas digitais eram auto-suficientes com funcionalidade limitada. Os primeiros ensaios do FADEC (Controle de Motores Digitais de Autoridade Plena) ocorreram em 1968, com o primeiro sistema operacional entrando em serviço em 1985.

Sistemas de dados integrados requerem um barramento de dados digital. O barramento MIL-STD-1553 foi definido em 1973. Isso permitiu que o primeiro sistema fly-by-wire totalmente autorizado fosse desenvolvido para o General Dynamics F-16 Fighting Falcon. A introdução desta aeronave em 1978 anunciou uma revolução em assumir a tarefa de garantir a estabilidade em voo dos estabilizadores aerodinâmicos tradicionais. Esse uso da “estabilidade estática relaxada” permitiu que a aeronave se tornasse mais manobrável e recebesse uma “sensação” artificial para ajudar os pilotos em sua tarefa principal. Enquanto isso, o “cockpit de vidro” estava substituindo a tradicional instrumentação eletromecânica analógica por displays gráficos digitais que poderiam exibir qualquer informação selecionada. Os primeiros cockpits de vidro forneciam informações de voo menos críticas na forma do sistema EFIS, com sistemas totalmente em vidro aparecendo a partir de 1988.

Veículos aéreos não tripulados
Antes da Era Digital, os veículos aéreos não tripulados (UAV) ou drones eram de uso limitado, com capacidade de orientação limitada ou uma ligação de controle de rádio vulnerável para um piloto remoto.

O desenvolvimento de sensores leves e de baixo custo, como câmeras digitais e tecnologias de computação móvel, permitiu que os UAVs se tornassem mais sofisticados e adotassem decisões de voo autônomas. Os UAVs estão sendo cada vez mais usados ​​em funções civis e militares.

Os UAV são uma arma de ataque atrativa porque combinam a flexibilidade e o poder de fogo de uma aeronave tripulada com a capacidade de consumo de um míssil. Eles vieram à tona através de seu uso para ataques cirúrgicos ar-terra no Afeganistão. No entanto, tal uso é controverso devido ao risco de causar mortes de civis por engano.

No século 21, os UAVs civis, como o quadcopter, são cada vez mais usados ​​para fins recreativos e para observação aérea por meio de uma câmera digital.

Um micro-UAV é pequeno o suficiente para que vários sejam carregados de uma só vez, e estes estão encontrando aplicações em reconhecimento militar e pesquisa científica.

Aviação Civil
Durante esse período, a aviação civil continuou a se expandir. Aviões de passageiros e motores cresceram e se tornaram mais eficientes, enquanto os sistemas digitais progressivamente assumiram o controle de vôo e outros aviônicos. Os aviões a jato modernos têm cockpits de vidro, motor digital de autoridade plena e controles de voo computadorizados fly-by-wire e, mais recentemente, conectividade de comunicações de Internet móvel.

As principais interrupções das viagens aéreas no século 21 incluíram o fechamento do espaço aéreo dos EUA devido aos ataques de 11 de setembro e o fechamento da maior parte do espaço aéreo europeu após a erupção de 2010 do Eyjafjallajökull.

Aviação geral
Aeronaves ultraleves e ultraleves têm crescido em popularidade, juntamente com outras atividades esportivas, como o parapente.

Em 1986, Dick Rutan e Jeana Yeager voaram o Rutan Voyager pelo mundo sem parar e sem reabastecimento aéreo.

Em 1999, Bertrand Piccard tornou-se a primeira pessoa a circular a Terra em um balão.

Aviação militar
O uso de sistemas digitais fly-by-wire e a estabilidade estática relaxada deram ao avião militar maior capacidade de manobra sem sacrificar a segurança ou a capacidade de voar. Manobras táticas avançadas, como a Cobra de Pugachev, tornaram-se possíveis.

Mísseis
A tecnologia digital permitiu que os sistemas de orientação de mísseis diminuíssem de tamanho e computassem e corrigissem sua trajetória de voo no caminho. O uso de mapas integrados, processamento de vídeo e software de comparação de terrenos (TERCOM) proporcionou aos mísseis de cruzeiro uma precisão sem precedentes.

Furtividade
Durante o período pós-guerra, a detecção de radar era uma ameaça constante para o invasor. Aeronaves de ataque desenvolveram a tática de voar em baixo nível, “sob o radar”, onde eles estavam escondidos por colinas e outros obstáculos das estações de radar. O advento de cadeias de radar de baixo nível, como defesa contra mísseis de cruzeiro, tornou essa tática cada vez mais difícil. Ao mesmo tempo, os avanços em materiais absorventes de radiação eletromagnética (RAM) e técnicas de modelagem eletromagnética ofereceram a oportunidade de desenvolver aeronaves “furtivas” que seriam invisíveis para o radar de defesa. A primeira aeronave de ataque furtivo, o Lockheed F-117 Nighthawk entrou em serviço em 1983. Hoje, stealth é um requisito para qualquer aeronave de ataque avançada.

Atividades terrestres
A Comissão do Centenário de Vôo dos EUA foi criada em 1999 para incentivar a mais ampla participação nacional e internacional na comemoração dos 100 anos de vôo motorizado. Divulgou e incentivou vários programas, projetos e eventos destinados a educar as pessoas sobre a história da aviação.

Fabricação
O uso generalizado de técnicas digitais em todo o projeto e fabricação levou a uma revolução no projeto de aeronaves. Agora, um projetista pode criar uma aeronave, modelar suas características aerodinâmicas e mecânicas, projetar os componentes de produção e fabricá-los no chão de fábrica, tudo dentro de um único domínio digital de ponta a ponta.

O uso crescente de materiais compósitos de fibra também levou a autoclaves cada vez maiores para aplicar e curar a resina que liga as fibras estruturais no lugar. Novas técnicas de teste e inspeção também tiveram que ser desenvolvidas, já que os modos de falha e os sintomas dos componentes compostos tendem a ser muito diferentes daqueles feitos de metal. Por exemplo, camadas de fibra podem se delaminar dentro de um componente multicamadas, enfraquecendo-o sem sinais visíveis de rachadura. Onde uma camada de metal tende a conduzir a corrente de um raio em todas as direções e para proteger componentes sensíveis, a fibra de carbono tende a conduzir ao longo das fibras e a permitir maior energia ao interior, exigindo um projeto mais cuidadoso para proteger componentes críticos de vôo. de relâmpago EMP.

A crescente sofisticação dos sistemas aviônicos levou a tempos de desenvolvimento mais longos. Em particular, o uso de sistemas de voo digitais como o fly-by-wire levou a uma sofisticação e complexidade cada vez maiores do software de controle, que pode levar muitos anos para ser desenvolvido e validado. Durante esse período, qualquer alteração no projeto físico da aeronave pode exigir revisão e revalidação do software associado.

Controle de tráfego aéreo
À medida que os computadores se tornaram mais sofisticados nos anos 2000, eles começaram a assumir aspectos rotineiros da tarefa do controlador de tráfego aéreo. Até então, todo o tráfego aéreo no espaço aéreo próximo era rastreado e exibido, com o controlador de tráfego aéreo responsável por monitorar sua posição e avaliar qualquer necessidade de ação. Sistemas computadorizados modernos são capazes de monitorar as trajetórias de voo de muitas outras aeronaves em um determinado momento, permitindo que o controlador gerencie mais aeronaves e se concentre nos processos de tomada de decisão e acompanhamento.

século 21
A aviação do século 21 tem visto um interesse crescente em economia de combustível e diversificação de combustível, bem como em companhias aéreas e instalações de baixo custo. Além disso, grande parte do mundo em desenvolvimento que não tem um bom acesso ao transporte aéreo vem adicionando aeronaves e instalações, embora o congestionamento severo continue sendo um problema em muitas nações emergentes. Cerca de 20.000 pares de cidades são atendidos pela aviação comercial, contra menos de 10.000 em 1996.

Parece haver um novo interesse em retornar à era supersônica, em que a demanda em declínio e as barreiras burocráticas na virada do século 20 tornaram os vôos não lucrativos, bem como a paralisação comercial final do Concorde devido a um acidente fatal.

No início do século 21, a tecnologia digital permitiu que a aviação militar subsônica começasse a eliminar o piloto em favor de veículos aéreos não tripulados (VANTs) remotamente operados ou completamente autônomos. Em abril de 2001, o avião não tripulado Global Hawk voou da Edwards AFB nos EUA para a Austrália sem escalas e sem reabastecimento. Este é o voo mais longo ponto-a-ponto já realizado por uma aeronave não tripulada, e levou 23 horas e 23 minutos. Em outubro de 2003, ocorreu o primeiro vôo totalmente autônomo através do Atlântico por um modelo de aeronave controlado por computador. Os UAV são agora uma característica estabelecida da guerra moderna, realizando ataques pontuais sob o controle de um operador remoto.

As principais interrupções das viagens aéreas no século 21 incluíram o fechamento do espaço aéreo dos EUA devido aos ataques de 11 de setembro e o fechamento da maior parte do espaço aéreo europeu após a erupção de 2010 do Eyjafjallajökull.

Em 2015, André Borschberg percorreu uma distância recorde de 4481 milhas (7212 km) de Nagoya, no Japão, para Honolulu, no Havaí, em um avião movido a energia solar, o Solar Impulse 2. O vôo levou quase cinco dias; durante as noites a aeronave usava suas baterias e a energia potencial ganha durante o dia.