Voar mais rápido do que a velocidade do som ainda parece futurista para pessoas comuns, mais de 15 anos após o término dos últimos voos supersônicos comerciais. Os aviões que fizeram essas viagens, as 14 aeronaves conhecidas coletivamente como Concorde, voou de 1976 a 2003. Viajou três vezes mais rápido do que aeronaves de passageiros normais, mas as companhias aéreas que voaram não conseguiram lucrar com suas viagens.

A razão pela qual o Concorde não era lucrativo era, na verdade, um efeito colateral de sua velocidade. Quando o avião acelerou além da velocidade do som - cerca de 760 mph - ele criou ondas de choque no ar que atingiriam o solo com um baque forte e repentino:um "boom" sônico. É tão alarmante para as pessoas em terra que os regulamentos federais dos EUA proíbem todas as aeronaves comerciais de voar mais rápido do que a velocidade do som em terra.

Essas regras, e a quantidade de combustível que o avião pode carregar, efetivamente limitou o Concorde a voos transatlânticos. Operar o avião ainda era tão caro que uma passagem só de ida entre Londres e Nova York poderia custar mais de US $ 5, 000. E o Concorde costumava voar com metade dos assentos vazios.

O principal benefício da viagem supersônica é a redução do tempo de voo. Um voo de três horas através do Atlântico tornaria possível uma viagem de um dia dos EUA para Londres ou Paris, essencialmente salvando um dia inteiro de trabalho. Como engenheiro aeroespacial estudando veículos aéreos de alta velocidade, Acredito que os avanços recentes em tecnologia e as novas tendências em viagens aéreas comerciais podem tornar o vôo supersônico economicamente viável. Mas os regulamentos terão que mudar antes que os civis possam voar pelos céus mais rápido do que o som.

Vencendo o boom

Enquanto uma aeronave voa pelo ar, ele cria ondas de perturbação de pressão que viajam na velocidade do som. Quando a própria aeronave está voando mais rápido do que o som, as perturbações são comprimidas juntas em uma perturbação mais forte chamada onda de choque. Os padrões de ondas de choque em torno de aeronaves supersônicas foram recentemente fotografados em experimentos da NASA. Quando uma aeronave supersônica voa no alto, algumas das ondas de choque podem atingir o solo. Este é o estrondo sônico, o que é experimentado como um baque surpreendente.

Os voos comerciais são regulamentados nos EUA pela Federal Aviation Administration. Para proteger o público de estrondos sônicos, os regulamentos atuais da FAA proíbem o vôo sobre a terra de qualquer aeronave comercial em velocidade supersônica.

Contudo, A NASA está trabalhando para reduzir significativamente o estrondo sônico em seu programa X-59. Por meio da modelagem cuidadosa da aeronave, o objetivo é enfraquecer as ondas de choque ou impedir que atinjam o solo.

Com as demonstrações de voo programadas para começar em 2021, o sucesso no projeto da NASA pode remover uma barreira importante para o vôo supersônico.

Barulhento no chão, também

Meu pai me levou para ver o Concorde decolar no início dos anos 1970, e o que me lembro depois de todos esses anos é o barulho. Hoje em dia, Reconheço que o ruído de aterrissagem e decolagem em aeroportos é uma segunda barreira para aeronaves supersônicas. O ruído do aeroporto também é regulamentado nos EUA pela FAA, e as regras atuais exigem que as aeronaves supersônicas atendam aos mesmos padrões de ruído do aeroporto que as aeronaves subsônicas. O Concorde estava tão alto, Contudo, que deveria ser concedida uma exceção a essas regras.

As aeronaves subsônicas mais recentes usam motores a jato muito grandes que oferecem alta eficiência de combustível. Esses motores também reduzem muito o ruído do aeroporto, acelerando um grande volume de ar a uma velocidade menor do que os motores menores. Os novos motores são tão silenciosos que os reguladores conseguiram duas vezes diminuir a quantidade de ruído que os aviões podem fazer desde que o Concorde parou de voar.

Esses padrões são agora muito mais difíceis de serem atendidos por aeronaves supersônicas. Isso porque as aeronaves supersônicas não podem usar os grandes novos motores, o que aumenta muito o arrasto em alta velocidade. Este, por sua vez, requer mais combustível para ser transportado a bordo do avião e queimado durante o vôo, que é pesado e caro. Essencialmente, no projeto de aviões supersônicos, um compromisso deve ser encontrado entre ruído e eficiência.

Desenvolvimentos positivos

Contudo, algumas inovações recentes para redução de ruído em aeroportos em aeronaves subsônicas também produzirão reduções para veículos supersônicos em comparação com o design da década de 1960 do Concorde. Esses avanços incluem o uso de divisas nos bicos dos motores a jato para reduzir o ruído do jato, misturando de forma mais eficaz o gás do motor com o fluxo de ar externo.

Também, com a maior velocidade e precisão das simulações de computador, agora é mais fácil explorar novos projetos de fuselagem de redução de ruído.

Além dos avanços tecnológicos desde a aposentadoria do Concorde, também ocorreram mudanças importantes nos padrões de viagens aéreas comerciais. Especificamente, tem havido um aumento significativo no uso de jatos comerciais executivos e sua propriedade por indivíduos ricos. Então, uma abordagem promissora para a reintrodução de aeronaves comerciais supersônicas é o desenvolvimento de jatos para pequenas empresas. Esta é a abordagem adotada por Aerion.

Atualizando as regras

A tecnologia e as forças do mercado estão tornando as aeronaves supersônicas mais aceitáveis ​​e acessíveis - mas as regras de aviação relevantes não mudaram desde a era do Concorde. Em sua Lei de Reautorização de 2018, a FAA é obrigada a revisar os regulamentos para aeronaves supersônicas em explosão sônica e ruído de aeroporto.

Recentemente, a atual administração dos EUA sinalizou que deseja alterar as regras para facilitar o voo comercial supersônico. Uma primeira etapa importante envolve a simplificação do processo de teste de aeronaves supersônicas pela FAA.

Na minha opinião, a proibição total atual de qualquer vôo sobre a terra em velocidade supersônica é muito restritiva. Aeronaves voando em baixas velocidades supersônicas não geram um boom significativo. E, o projeto NASA X-59 pode resultar em aeronaves supersônicas com booms muito mais fracos. Em vez de proibir totalmente os booms, seria melhor definir níveis máximos de boom, para equilibrar os benefícios do voo supersônico com os detrimentos barulhentos.

Além disso, Eu acredito que as regras atuais de ruído em aeroportos, exigir que a aeronave supersônica não seja mais barulhenta do que os aviões subsônicos, impor uma carga excessiva aos desenvolvedores de aeronaves supersônicas. Primeiro, como mencionado anteriormente, o Concorde fornece um precedente para criar um caso especial para aeronaves supersônicas. Segundo, por muitos anos após sua reintrodução inicial, o número total de aeronaves supersônicas partindo de qualquer aeroporto será uma pequena fração de todo o tráfego. Por exemplo, um estudo realizado para a Aerion indicou vendas potenciais de 30 aeronaves supersônicas por ano durante 20 anos no mercado de pequenas empresas. Os regulamentos devem acomodar tanto o que a tecnologia de aeronaves supersônicas pode razoavelmente fornecer quanto o que as comunidades aeroportuárias irão tolerar.

O momentum está crescendo por meio de mudanças na tecnologia e no mercado que podem trazer de volta o vôo comercial supersônico, se os regulamentos continuarem. Embora no início possa ser acessível apenas a alguns selecionados, a experiência adquirida no desenvolvimento e operação dessas aeronaves inevitavelmente levará a novas inovações que reduzem os preços das passagens e abrem a oportunidade de voar mais rápido do que a velocidade do som para um segmento mais amplo da sociedade.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.