Recentemente no canal do Youtube AvWeb, o editor Paul Bertorelli, também editor da tradicional publicação Aviation Consumer, voltada para a aviação geral de pequeno porte, divulgou um vídeo onde faz uma interessante análise do porquê os motores de aviões de pequeno porte permanecem praticamente os mesmos há 60 anos.
Nesta curiosa análise, podemos extrapolar e traçar algum comparativo com o que ocorre com os motores automobilísticos atuais, uma certa resistência com os elétricos e híbridos, e talvez permita traçarmos alguma previsão do que observaremos em um futuro próximo.
Também podemos traçar um paralelo do por quê verdadeiras revoluções tecnológicas no mercado automobilístico sucumbem em pouco tempo enquanto concepções antigas sobrevivem até hoje, muitas vezes remendados mas realizando a sua função básica de levar uma pessoa e coisas do ponto a até o ponto b.
A seguir, com algumas poucas adaptações para transformar o que foi dito em um vídeo num formato texto, bem como a tradução, transcreverei o que disse Paul Bertorelli no seu interessante vídeo.
DA
POR QUE OS NOVOS CONCEITOS DE MOTORES DE AVIÃO RARAMENTE PROGRIDEM?
Por Paul Bertorelli
Da Aviation Consumer para o canal AvWeb.
“Esta é a foto do melhor motor a pistão da aviação geral disponível atualmente, o Continental IO-550. O melhor significa muita potência, funcionamento suave e econômico, isto é, se um motor consumindo 16 galões de combustível por hora pode ser considerado econômico.
Equipando um Cirrus SR-22T, são 190 nós ou 12 milhas por galão. Não é nenhum Toyota Prius mas voa três vezes mais veloz.
Esta por sua vez, é a imagem do mais sofisticado o motor aeronáutico a pistão da aviação geral disponível atualmente, o Austro AE330. Ele equipa o bimotor Diamond DA-62, que no meu ponto de vista é a melhor e mais bem concebida aeronave da aviação geral disponível atualmente. Se você tiver US$1.200.000 a Diamond faz um para você.
No meu vídeo anterior sobre falhas de motor uma série de espectadores comentaram que motores de origem automobilística não funcionam em aeronaves ou são confiáveis por não serem projetados para trabalhar a 70% de potência continuamente. Trata-se de uma opinião mas ao mesmo tempo um mito.
O Astro AE-330 é um motor automobilístico de ciclo Diesel que, com embora com poucas modificações, nada mais é que um motor Mercedes-Benz, que trabalha 70% de potência, por 1.800 horas de maneira contínua, totalmente Fadec, com injeção eletrônica e capacidade diagnóstica interna. Agora, se é tão bom, porque não existem mais em operação?
Essa é uma longa história moldada pela inércia da indústria e do mercado. Os consumidores que atestam querer novos e sofisticados produtos não são realmente aventureiros para comprar novos conceitos de motores, ainda não plenamente desenvolvidos ou que não funcionem muito bem.
É divertido ver alguns motores aeronáuticos, verdadeiros dinossauros, criados na década de 1960 mas funcionando tão bem, mesmo com suas peculiaridades, mas com todos sabendo quanto eles custam, qual o desempenho e quão confiáveis eles são.
Assim, na hora de assinar um cheque para a compra de um motor novo, não são muitos clientes que se importam com a ausência de duplo comando de válvulas ou sistemas OBD.
Embora aviação geral não ande lado a lado com a última palavra em termos de tecnologia de motores, não é por falta de tentativas. Comecemos pelo Rotax V-6.
Planejado para ter o nome de Rev, foi concebido para ter duas versões, uma de 225 hp e outra de 300 hp. Anunciado com pompa em 2003, em 2006 já era um projeto sepultado, enterrado pela própria Rotax, uma decisão provavelmente correta.
Este motor supostamente deveria satisfazer o apetite daqueles que desejam motores tipo automobilístico com alta tecnologia. Tratava-se de um V-6 com comando de válvulas no cabeçote, injeção de combustível e ignição eletrônica, tudo que se espera em um motor.
A Cirrus tentou colocá-lo num SR 20 no lugar do Continental IO-360, ligeiramente fraco para a aeronave. A Rotax investiu na sua fábrica da Áustria para produção desse motor, mas por que não vemos o SR 20 equipado com esse motor?
Boa pergunta, mas tudo que podemos falar é que esse motor precisava de maior desenvolvimento. Requeria um melhor acerto e naquela época a matriz canadense, a Bombardier, vendia a fábrica austríaca e o interesse no V-6 deixou de existir.
Paralelo a isso, talvez o desenvolvimento de um projeto ambicioso requeresse uma maior assistência técnica de campo, manutenção e garantia, mas naquela época a Rotax não gozava de boa reputação neste quesito e os mecânicos reclamavam da família 900, embora eles não fossem motores difíceis e sim diferentes.
Em 2002, no show aéreo de Berlim, quando a Diamond apresentou o DA42, a empresa violou uma regra não escrita no design de aviões: É arriscado introduzir um motor desconhecido e não testado num projeto também desconhecido e não testado.
Ainda que a célula não fosse totalmente desconhecida (é baseada no monomotor DA40) o motor era algo além: era um Thielert Centurion 1,7-L, uma adaptação do motor Mercedes Benz OM-640 diesel, empregado no seus modelos Classe A, e beneficiados por milhares de euros em investimentos e com o que há de mais recente em termos de projeto de motores, como duplo comando de válvulas, 4 válvulas por cilindro, turbocarregador, injeção eletrônica no duto e controles eletrônicos. Era um motor à prova de boletins de serviço.
A Thielert insistia que o Centurion não era um motor automobilístico e que metade dos componentes eram produzidas pela empresa, com peso aliviado para uso aeronáutico. Mas aí começaram os problemas: o Diamond foi bem-recebido pelo mercado, especialmente pelas escolas de pilotagem que precisavam de um bimotor leve para treinamento e a despeito de estarem longe de atingir os 200 nós, os motores eram suaves e fáceis de usar.
Mas em 2007 os proprietários começaram a reclamar de aeronaves retidas em solo por problemas de motores. Cabeçote trincado, problema de lubrificação dos pistões e pelo menos 22 paradas de motor.
A maior dor de cabeça era a caixa de redução. Deveria ser removida e inspecionada a cada 300 horas e a mão de obra requerida para o trabalho era claramente subestimada pelo fabricante.
A Thielert prometeu o aumento no intervalo de manutenção das caixas de redução mas logo em seguida a empresa decretou falência. Os negócios não deram certo porque a empresa prometeu coisas demais e teve que arcar com muita garantia. E este fiasco quase levou a Diamond junto, pois os proprietários passaram a exigir que a empresa arcasse com os reparos dos motores que a Thielert não pôde (ou não quis) reparar.
Essa situação irritou tanto ao fundador da Diamond Aviation, Christian Dries, levando-o a criar sua própria empresa para produção de motores, a Austro Engines.
Quando visitei a empresa, Christian Dries mostrou-me uma série de motores OM-640 no chão da fábrica, quase igual aos modelos Thielert e me disse “você não pode aprimorá-los”. E a Austro não tentou.
Eles (Austro) pegam os motores diretamente das linhas de produção da Mercedes Benz, retiram alguns componentes automobilísticoss, instalam a caixa de redução e outros componentes aeronáuticos e assim possuem seu próprio motor.
Recentemente a Austro passou a produzir o bloco do motor. Assim, existe uma boa razão para a empresa não ter sucesso na produção de seu motor e outra para eles terem sucesso.
A Austro manteve o bloco do motor original em ferro fundido, o que representa um peso de quase 51 kg a mais do que o Thielert, o que pode ser um problema, em especial nos bimotores onde o ganho de peso é dobrado, enquanto Um fabricante procura construir uma célula mais leve. Mas Christian Dries decidiu colocar esses motores em suas aeronaves, investindo dinheiro para certificar tanto o seu monomotor quanto o seu bimotor como aeronaves mais pesadas visando acomodar seus motores mais pesados.
Antes da falência da companhia, a Thielert tentou colocar no mercado o Centurion 4.0. Tratava-se também de um Mercedes Benz diesel, um V-8, 32 válvulas usados nos carros Mercedes Classe S.
Pesando 285 kg, era 90 kg mais pesado que um Continental IO-550 de potência semelhante. Novamente a Cirrus considerou esse motor para o seu SR 22, mas tal qual a Diamond, a empresa teria que reprojetar a aeronave para comportar o peso maior. Era possível? Sim, mas vale a pena? Talvez não muito. Vamos olhar os números dos motores em questão e ver como o grande V-8 se comporta em relação ao Continental IO-550.
O maior peso do V-8 implica menor potência por kg de massa. Mas se ele perde potência por peso, ele ganha eficiência no consumo de combustível. Assim, por massa de combustível, o ciclo diesel ganhará em autonomia é isso pode ser provado no mundo real.
Nos Estados Unidos, o galão do querosene aeronáutico custa cerca de 50 centavos a menos do que o galão da gasolina aeronáutica 100LL, o que se traduz uma vantagem cerca de US$ 18 por hora. Na Europa por sua vez é uma grande vantagem pois a gasolina aeronáutica custa cerca de US$10,00 o galão. Entretanto nunca ficou claro para mim por que um comprador pode comprar uma aeronave de um milhão de dólares preocuparia tanto com preço de combustível, exceto no caso das escolas de pilotagem.
O que realmente se esperava com o lançamento dos motores de ciclo Diesel seria o desaparecimento da gasolina aeronáutica de 100LL (Low Lead – baixo chumbo). Jornalistas do setor como eu vêm dizendo isso há 40 anos e ainda assim ela não vai embora, contudo, em alguns lugares do mundo, ela esteja difícil de encontrar. Já o QAV (querosene aeronáutico), queimado pelos motores de ciclo Diesel, estão em todo lugar.
Outra vantagem das aeronaves à diesel é que elas são fáceis de operar. O ritual de partida de um IO-550…bem… primeiro você injeta combustível, ajusta a mistura. Avance a manete de potência (mas não muito), dê a partida…mas ele não pega. Injeta-se mais combustível (mas não muito) ajuste a manete de potência, torça enquanto da a partida e ai ele pega normalmente.
Se o motor está quente, existe um procedimento padrão para partida entretanto ninguém sabe qual é ele, e geralmente envolve dar a partida com a manete de potência toda a frente, fazendo um barulhão e assustando a quem está em volta. Se tiver realmente frio, aí é necessário levar um aquecedor e deixá-lo esquentando o motor por 15 minutos… sim continuamos fazendo isso.
Com os motores Diesel, basta apertar um botão. Se estiver realmente frio, basta deixar as velas aquecedoras ligadas por 40 segundos. Não há manete de mistura e no Diamond, não há manete de controle de hélice. Nos bimotores, se há parada de motor, basta desligá-lo e a hélice embandeira sozinha.
É estranho pensar que passados 20 anos no século 21, os bimotores a gasolina ainda possuam seis alavancas de controle de motores. Literalmente uma locomotiva possui apenas duas.
A ideia de manete única é um objetivo existente há 40 anos e se apresentou para nós pela primeira vez em uma outra grande ideia de motor, brilhante no papel: o Porsche Mooney.
Em 1985 duas companhias pensaram que os compradores ficaram satisfeitos em ver os motores Porsche na fuselagem esguia do Mooney. A Mooney por sua vez ainda deu uma alongada na fuselagem do seu M20 para o projeto.
Adicione a esta lista um motor 6-cilindros com comando de válvulas no cabeçote, ignição eletrônica, ventilador axial para arrefecimento comando automático de mistura e controle de passo de hélice.
Quem poderia querer um motor estranho de Porsche em uma aeronave? Poucos quiseram exceto 41 almas aventureiras que compraram antes da Porsche deixar o segmento após alguns anos.
Tal qual o Thielert diesel, o motor Porsche teve alguns sérios problemas como molas de válvulas, e após um bom suporte Inicial, a Porsche prometeu solucionar os problemas; entretanto, ela nunca os fez.
Os proprietários ficaram irritados e processaram a empresa, e em alguns casos, a Porsche pagou a substituição dos motores pelo nada menos que…o Continental IO-550!
Uma outra leva de Porsche Mooney destruída pelo furacão Charlie que atingiu a Flórida em 2004 enquanto aguardavam pela conversão.
Quando a Mooney foi adquirida pelos chineses, eles compraram a fábrica, o ferramental e os direitos de produção e junto a isso, um caso de amnésia: a empresa lançou o M-10 um treinador triplace equipado adivinha por qual motor? Sim o mesmo Thielert Centurion, exceto por pequenas diferenças, agora que ele já era produzido pela Continental Engines, empresa que salvou a Thielert da falência em 2013.
Em apenas três anos, a Mooney encerrou o projeto M-10, mas até hoje ele continua um avião bonito equipado com um motor avançado. A empresa se conscientizou de que não há mercado suficiente para um treinador que custe mais de US$ 300.000.
A Cessna também teve acesso ao mundo do Diesel quando em 2007 anunciou a versão Diesel do venerável Skyhawk. Aeronave também era aprovada, através de certificado suplementar, para empregar o motor Thielert Diesel.
Entretanto, a Cessna também passou pelo vendaval dos problemas enfrentados pelo motor Thielert e tendo em vista a bagagem que a empresa possui em identificar problemas quando eles estão vindo, a empresa discretamente abandonou o projeto.
Isso não impediu que a Cessna tentasse mais uma vez mas agora com o 182 Skylane em 2012. Agora com o SMA SR-305. Eles tentaram fazer uma aeronave funcional mas o motor padecia de uma série de problemas de partida e funcionamento em clima frio.
De toda forma, através de certificados suplementares, uma série de empresas passaram a oferecer conversões para o 172 Skyhawk para o agora aprimorado Thielert Continental diesel, entretanto o volume de aeronaves modificados foi pequeno.
Um exemplo de que o mercado nem sempre abraça novas tecnologias consiste no Redbird Redhawk. Essa empresa fez, em 2013, uma ambicioso projeto de reconstrução de antigos Cessnas 172 com a versão aperfeiçoada do Thielert Centurion, além de uma nova aviônica.
Na época em que foi lançado, o custo de operação do Redhawk era apenas ligeiramente menor que a versão a gasolina, entretanto, esse custo abaixou quando a TBR (Time Between Repleacement — tempo entre as substituições) do motor Diesel foi aumentada.
A Redbird vendeu apenas 15 aeronaves e é aqui que a coisa fica interessante: a empresa submeteu seu produto a uma concorrência para renovação da frota de uma grande escola de pilotagem. E eles ganharam a concorrência só que não conseguiram vender. E por que não conseguiram?
Provavelmente por que as grandes escolas de pilotagem não estão preocupadas com o custo por hora de voo e sim com previsibilidade, confiabilidade, além da disponibilidade da aeronave para uso, além de não querer investir ir em uma nova infraestrutura para operação de motores Diesel. Isso para não falar da memória sobre os problemas enfrentados pelos motores Thielert no Diamond.
Outro fator que pesou foram os problemas enfrentados pelo Redhawk com partes e peças de motor, que tinha que ser enviada da Alemanha, numa época que não havia suporte nos Estados Unidos.
A Piper passou a oferecer o motor Continental diesel no modelo Archer DX. (N.d.A.: O Piper Archer é o nosso Embraer EMB-712 Tupi, só que aqui existiu apenas o modelo movido a Avgas) e encontrou alguns compradores para eles, mas não muitos.
(N.d,A.: A Piper lançou o Pilot 100i um triplace de treinamento, uma versão do Archer, equipado com o Lycoming IO-360, de 5,9-L, um projeto básico de mais de 60 anos! Nada de motores Diesel de alta tecnologia e complexidade)
Além do Thielert, Mercedes Benz, Continental e Porsche, tivemos a Honda e Toyota. Em meados da década de 1990, a Toyota se associou um grupo de engenheiros da Hamilton Standard para homologar o motor V-8 do Lexus para aeronaves. O motor se tornou o FV4002TC e não apenas o motor foi certificado, como teve sua produção seriada aprovada. A Cirrus poderia até ter comprado, exceto pelo fato que ela não se interessou.
Poderia ter sido um excelente motor aeronáutico, quase um IO-550 de alta tecnologia, Mas por que não foi? Eu não posso fazer nenhuma afirmação do porquê mas desconfio que alguém dentro da Toyota deve ter dito “Vocês estão loucos? Tudo esse risco e passivo para vender apenas 300 motores por ano enquanto vendemos cerca de cem mil Lexus por ano?”.
Dois anos e meio depois, Honda em parceria com a Continental Engines desenvolveu um 4-cilindros arrefecido a líquido, na faixa dos 225 hp, para equipar aeronaves de quatro lugares. O motor era equipado com o mesmo sistema Fadec do Toyota Lexus desenvolvido pela Hamilton Standard. Mas tal qual aconteceu com os outros motores, a Honda perdeu o interesse.
Você pode pensar que o desenvolvimento de novos motores aeronáuticos sejam simplesmente um buraco negro. Existe três exceções: O Rotax 912is, o Lycoming IO-390 e o novo mas pouco celebrado Lycoming IE2 TEO-540.
O 912is é a versão aprimorada do 912, equipada com injeção de combustível e ignição eletrônica. O IO-390 é uma versão concebida a partir do IO-360, inicialmente para a aviação experimental e que encontrou seu nicho no Cirrus SR20, mesmo que tenha levado 18 anos.
O IE2 TEO-540 é baseado no IO-540 e é um caso intrigante: totalmente eletrônico, equipa o Tecnam P-2012 Traveller e será alvo de uma futura matéria sobre ele.
Uma coisa em comum a todos esses bem-sucedidos motores citados acima é que eles não são projetos totalmente novos e sim melhorias em projetos bem-sucedidos. O Continental IO-550 também é outro bom exemplo — e nada de comandos de válvulas no cabeçote em nenhum dos casos.
Historicamente os novos motores não falharam por conta de falta de técnica ou pela origem automobilística que não pôde ser adaptada ao uso aeronáutico. Eles falham por falta de aprimoramento, e falta de aprimoramento neste caso significa falta de investimento financeiro.
Muitas vezes os consumidores não sabem o que querem até eles verem ao vivo. Pegue o caso da (aeronave) Cirrus: as pesquisas da empresa detectaram que ninguém desejava os glass cockpit (paineis digitais) mas todos compraram quando foram disponibilizados.
No caso dos motores, podemos pensar no diagrama de Venn. Em uma das circunferências temos os recursos. O EPS V-8 diesel é um bom exemplo: um excelente motor no papel que sucumbiu a falta de fundos.
Na outra circunferência temos que o motor deve “fazer melhor” do que aquele que veio antes. Neste caso temos os motores Porsche que além de não cumprirem aquilo que se propuseram, ainda tinham rendimento e características piores ao antecessor. O SMA Diesel é outro exemplo de motor que não está funcionando adequadamente.
Finalmente, a outra circunferência representa a garantia e o suporte técnico do fabricante. O exemplo da Thielert e da Porsche mostraram a importância desse fator.
Fazendo uma retrospectiva, o motor Austro Engine AE300 nunca deveria ser bem-sucedido. Ele é caro, pesado e de fabricação complexa. Muita gente, incluindo eu, não acreditava que o ele pudesse ser bem-sucedido afinal… Bloco de ferro em um motor de avião?
Hoje a Diamond é dona do mercado de bimotores leves vendendo mais aviões que a Piper, Tecnam e Textron juntas. E todos a diesel. A razão do sucesso da Austro foi a teimosia de Christian Dries que uniu os três círculos do diagrama mesmo contra todas as adversidades e conseguiu atingir a sua proposta.
Se você quer construir um novo motor aeronáutico e ser bem-sucedido com ele, é evidente os objetivos que ele deve atingir. E esses objetivos passam pela integração dos três círculos do diagrama.”
Paul Bertorelli
