Transformando Voos Elétricos em Realidade

A aviação é responsável por cerca de 2,5% das emissões globais de CO ² e engenheiros aeronáuticos em todo o mundo estão trabalhando para transformar o voo em uma empresa mais limpa e ecológica. O voo elétrico, no entanto, requer inovação contínua em duas áreas significativas: baterias mais leves e com maior densidade de energia e fricção mecânica reduzida.

Há progresso na frente da bateria na forma de lítio de estado sólido e baterias de grafeno. Na frente de redução de fricção, o trabalho recente da Timken em sistemas de acionamento de veículos elétricos (EV) baseados em terra e forte legado de produtos aeroespaciais a tornam uma parceira ideal para o avanço do voo elétrico.

“Estamos bem no início dessa revolução, e a Timken é a parceira preferida de muitos dos principais fabricantes de aeronaves”, afirma Ryan Evans, diretor de pesquisa e desenvolvimento da Timken. “Nossas tecnologias de produtos aeroespaciais, incluindo tratamentos térmicos especiais, escolhas de materiais e know-how tribológico, nos dão uma vantagem nos problemas de redução de fricção inerentes ao voo elétrico.”

Dr. Ryan Evans
Diretor de Pesquisa e Desenvolvimento

O Dr. Ryan Evans é diretor de P&D da The Timken Company. Presidente da Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE) (2022-23) e membro da ASM, Evans fez contribuições significativas nas áreas de revestimentos de película fina, lubrificação, caracterização avançada de materiais e tribologia no departamento de P&D da Timken. Ele é autor de mais de 40 publicações técnicas e possui 14 patentes.

“Os produtos Timken resistentes ao desgaste, termicamente gerenciados, de alta velocidade, alta densidade de potência e alta carga se encaixam perfeitamente no que os projetistas de aeronaves estão procurando.”

Mike Gromosiak
Gerente de Produto Aeroespacial

Mike Gromosiak é gerente de produtos aeroespaciais da The Timken Company. Anteriormente o engenheiro-chefe de veículos móveis na estrada, Gromosiak tem uma vasta experiência na indústria automotiva, incluindo a crescente transição mundial para veículos elétricos. Hoje, ele aplica esse conhecimento a outro mercado centenário da Timken: a indústria aeroespacial.

“A tribologia de pares de materiais é outra área em que oferecemos experiência significativa. Em nosso laboratório de reologia, mapeamos lubrificantes para o segmento de mercado de veículos elétricos e também para motores a jato.”

Voo elétrico até agora

Aviões movidos a energia solar têm feito manchetes ocasionais desde a década de 1980, mas são principalmente aeronaves experimentais ou de treinamento de um ou dois lugares.

Os helicópteros evoluíram mais rapidamente. Hoje, grandes empresas em todo o mundo estão trabalhando em embarcações elétricas de decolagem e pouso vertical (eVTOL) de quatro lugares para mobilidade aérea urbana. O maior obstáculo parece ser desenvolver a infraestrutura e os regulamentos de tráfego aéreo para tornar os táxis aéreos do estilo Jetsons seguros para as vias aéreas públicas.

Em 2022, a startup aeroespacial Eviation introduziu o voo elétrico no mercado regional com o Alice, seu avião de nove lugares. Após uma viagem inaugural bem-sucedida, a empresa recebeu centenas de pedidos em todo o mundo, com certificação e entregas previstas para 2027.

Tecnologias capacitadoras da Timken

A redução do atrito tem sido o principal impulsionador dos negócios da Timken, então Evans e seus colegas veem o voo elétrico como um de uma série de grandes avanços dos quais a empresa participou desde sua fundação.

Por quase 40 anos, os engenheiros da Timken trabalharam para aumentar a densidade de potência dos rolamentos , primeiro para veículos convencionais e híbridos e agora para veículos elétricos. Essa tecnologia também desempenha um grande papel no setor aeroespacial. “Os produtos Timken resistentes ao desgaste, termicamente gerenciados, de alta velocidade, alta densidade de potência e alta carga se encaixam perfeitamente no que os projetistas de aeronaves estão procurando”, diz Evans.

Novos projetos de rolamentos bipartidos e híbridos de cerâmica para o setor aeroespacial são capacitadores de tecnologia adicionais, adequados exclusivamente para espaços apertados e padrões de redução de peso exigidos para aeronaves elétricas. “Mudar para rolos de cerâmica oferece uma redução de massa de 16 a 17% e cabe no mesmo espaço que um rolamento de aço”, diz Mike Gromosiak, gerente de produto aeroespacial da Timken.

“A tribologia de pares de materiais é outra área em que oferecemos experiência significativa”, diz Gromosiak. “Nosso laboratório de reologia de classe mundial já mapeou lubrificantes para o segmento de mercado de veículos elétricos – e também para motores a jato.”

Evans e Gromosiak apontam também para a validação de produtos e soluções de teste da Timken. “A velocidade é importante quando você está desenvolvendo novas tecnologias, e nossos equipamentos de teste de alta velocidade podem agilizar o processo para os clientes executando em velocidades realistas de aplicativos”, diz Evans. A Timken também tem um modelo de cálculo de vida de rolamento híbrido em andamento.

O futuro do voo elétrico

Evans espera ver as aeronaves elétricas revolucionarem os voos comerciais e reduzirem sua pegada de carbono nas próximas décadas. “Haverá uma evolução em escala”, diz ele, “de drones a táxis aéreos, aviões de passageiros e talvez até grandes jatos de passageiros um dia”.

“Vejo uma demanda por produtos de alta engenharia e peças mecânicas para fazê-lo funcionar”, diz ele. “À medida que reduzimos o atrito e reduzimos os componentes, as necessidades da bateria diminuem e essa é uma ótima direção para todos.”

Leia sobre a história de inovação aeroespacial da Timken.

Published: 2023/02/2