Estamos vendo uma mudança transformacional nos setores de propulsão e energia. A aviação e a geração de energia trouxeram enormes benefícios - conectando pessoas em todo o mundo e fornecendo segurança, eletricidade confiável para bilhões - mas reduzir suas emissões de carbono agora é uma necessidade urgente.

A eletrificação é uma forma de descarbonizar, certamente para aeronaves de pequeno e médio porte. Na verdade, mais de 70 empresas estão planejando um primeiro vôo de veículos aéreos elétricos até 2024. Para aeronaves de grande porte, nenhuma alternativa ao motor a jato existe atualmente, mas novas arquiteturas de aeronaves radicais, como os desenvolvidos pela Cambridge-MIT Silent Aircraft Initiative e o projeto NASA N + 3, mostrar a possibilidade de reduzir o CO ₂ emissões em cerca de 70 por cento.

Um traço comum entre essas tecnologias e aquelas necessárias para energia renovável é sua confiança em tecnologias eficientes, turbomáquinas confiáveis ​​- uma tecnologia que tem sido central em nosso trabalho nos últimos 50 anos. Atualmente estamos trabalhando em aplicações que incluem o desenvolvimento de aeronaves elétricas e híbridas-elétricas, a geração de energia a partir das marés e do calor de baixo grau, como a energia solar, e motores baseados em hidrogênio.

Também estamos trabalhando em tecnologias existentes como forma de reduzir as emissões de carbono, como turbinas eólicas, e desenvolver a próxima geração de motores a jato, como o motor UltraFan da Rolls-Royce, que irá habilitar o CO ₂ redução de emissões de 25 por cento até 2025. Um grande exemplo é a pesquisa do Dr. Chez Hall sobre um possível substituto para o 737. Essa arquitetura futurística de aeronave envolve um sistema de propulsão elétrica embutido na fuselagem da aeronave, permitindo uma redução de até 15% na queima de combustível.

Um elemento-chave para enfrentar o desafio da descarbonização é acelerar o desenvolvimento de tecnologia. E entao, nos últimos cinco anos, nosso foco principal tem sido o próprio processo - perguntamos:"Podemos desenvolver tecnologia mais rápido e mais barato?" A resposta é sim - pelo menos 10 vezes mais rápido e 10 vezes mais barato. Nossa solução é fundir os sistemas digitais e físicos envolvidos. Em 2017, empreendemos um teste pioneiro de um novo método de desenvolvimento de tecnologia. Uma equipe de pesquisadores acadêmicos e designers industriais foi incorporada ao Whittle e recebeu quatro tecnologias para desenvolver.

Os resultados foram surpreendentes. Em 2005, um julgamento semelhante levou o Whittle dois anos. Em 2017, os métodos de teste ágil levaram menos de uma semana, demonstrando um desenvolvimento de tecnologia cem vezes mais rápido.

Nós o descrevemos como "estreitando o círculo" entre o design, fabricação e teste. Os tempos de design para novas tecnologias foram reduzidos de cerca de um mês para um ou dois dias usando sistemas de design aumentados e baseados em aprendizado de máquina. Eles usam um software de simulação de fluxo interno que é acelerado por placas gráficas desenvolvidas para a indústria de jogos de computador.

Os tempos de fabricação para novas tecnologias foram reduzidos de dois ou três meses para dois ou três dias, ligando diretamente os sistemas de design a linhas de impressão 3-D interna e ferramentas de usinagem rápida, em vez de depender de fornecedores externos. Os designers agora podem experimentar novos conceitos na forma física logo após a concepção de uma ideia.

Os tempos de teste foram reduzidos de cerca de dois meses para alguns dias através da realização de uma "análise do fluxo de valor" do processo experimental. Cada operação sequencial foi analisada, permitindo-nos remover mais de 95 por cento das tarefas, produzindo um processo muito mais enxuto de montagem e desmontagem. Os resultados dos testes são automaticamente enviados de volta para o sistema de design aumentado, permitindo que ele aprenda com os dados digitais e físicos.

Existe uma escala de tempo humana natural de cerca de uma semana em que, se você passar da ideia ao resultado, terá um círculo virtuoso entre a compreensão e a inspiração. Descobrimos que, quando a escala de tempo de desenvolvimento de tecnologia se aproxima da escala de tempo humana - como acontece em nosso processo mais enxuto - a inovação explode.

O Laboratório New Whittle abrigará o Centro Nacional de Propulsão e Energia, com inauguração prevista para 2022, com financiamento do Aerospace Technology Institute. Um bem nacional, o Centro foi projetado para combinar uma versão ampliada da capacidade de teste ágil com capacidade de fabricação de última geração para cobrir cerca de 80 por cento das necessidades futuras de tecnologia aerodinâmica do Reino Unido.

A chave para o sucesso do Laboratório Whittle tem sido suas fortes parcerias industriais - com a Rolls-Royce, Mitsubishi Heavy Industries e Siemens há mais de 50 anos, e com Dyson por cerca de cinco anos. Portanto, outro componente do novo desenvolvimento será um "Espaço de Desafio de Propulsão e Energia". Aqui, equipes de toda a universidade irão se localizar junto com a indústria para desenvolver as tecnologias necessárias para descarbonizar os setores de propulsão e energia.

A duração e a profundidade dessas parcerias têm muitos benefícios. Eles permitiram que a estratégia de tecnologia fosse compartilhada no nível mais alto, e novos projetos a serem lançados rapidamente, sem a necessidade de advogados contratados. Equipes de transferência de tecnologia conjuntas da indústria e acadêmicas movem-se perfeitamente entre a indústria e a academia, garantindo que as tecnologias sejam transferidas com sucesso para o produto.

Mais importante, as parcerias fornecem uma fonte de projetos de pesquisa de alto impacto "reais". São essas parcerias industriais de longo prazo que tornaram o Whittle o laboratório de pesquisa de propulsão e energia de maior sucesso acadêmico do mundo.

Estamos em um momento crucial, em termos da história de Cambridge de desenvolvimento de tecnologia de ponta em propulsão e energia, e a necessidade da humanidade de descarbonizar esses setores. Apenas 50 anos atrás, na abertura do Laboratório Whittle original, a pesquisa e a indústria enfrentaram o desafio de tornar as viagens aéreas em massa uma realidade. Agora, o New Whittle Laboratory nos permitirá liderar o caminho para torná-lo verde.

Uma resposta ousada ao maior desafio do mundo

A Universidade de Cambridge está desenvolvendo sua pesquisa existente e lançando uma nova iniciativa ambiciosa de meio ambiente e mudança climática. Cambridge Zero não trata apenas do desenvolvimento de tecnologias mais verdes. Ele irá aproveitar todo o poder da pesquisa da Universidade e experiência em políticas, desenvolvendo soluções que funcionam para nossas vidas, nossa sociedade e nossa biosfera.