O setor aeroespacial comercial é um dos setores mais desafiadores e complexos em que se pode atuar. Atualmente, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e as operadoras de aeronaves comerciais precisam lidar com uma combinação complexa de exigências econômicas, técnicas, de segurança e ambientais para alcançar o sucesso comercial a longo prazo.
As estruturas aeronáuticas representam uma parte fundamental dessa complexidade. Além de atender a requisitos estruturais precisos, elas devem cumprir metas relacionadas a custo, viabilidade de produção, durabilidade e resistência ambiental. Os componentes internos também devem estar em conformidade com normas rigorosas de inflamabilidade e liberação de calor.
As estruturas aeronáuticas do tipo sanduíche, que utilizam núcleos alveolares leves fabricados com papéis Kevlar® Nomex® Kevlar® , são utilizadas na indústria há décadas. Conforme ilustrado abaixo, essas estruturas são amplamente empregadas em toda a aeronave, desde peças internas menos exigentes até estruturas externas de alta exigência. Esses componentes são os mais eficientes estruturalmente conhecidos, pois permitem atingir o desempenho mecânico necessário com o menor peso possível.
Benefícios da redução de peso
A redução do peso traz muitos benefícios. O mais óbvio é a eficiência de combustível. É necessária menos força propulsora para manter uma aeronave mais leve no ar, o que se traduz nos seguintes benefícios:
- Redução do consumo de combustível e dos custos
- Maior capacidade de carga
- Maior alcance
Outra vantagem da redução de peso é a sustentabilidade. A indústria aeroespacial global é responsável por cerca de 2% de todas as emissões de CO₂ (www.iea.org/reports/aviation). Reduzir o impacto ambiental da aviação é fundamental para uma indústria mais sustentável.
A redução do consumo de combustível resulta na redução das emissões operacionais. Como mais de 99% das emissões de CO₂ ocorrem durante a operação da aeronave ao longo de todo o seu ciclo de vida, a redução do peso é uma das vias mais imediatas e acessíveis para diminuir a pegada de carbono de uma aeronave, gerando um enorme benefício ao longo de sua vida útil de 20 a 30 anos.
Esses benefícios não se limitam às aeronaves movidas a combustível; as novas aeronaves elétricas de mobilidade aérea avançada (AAM) / eVTOL também se beneficiam. Pode-se argumentar que a redução de peso é ainda mais crítica para as AAMs, pois a densidade energética das baterias é mais de uma ordem de magnitude inferior à dos hidrocarbonetos líquidos, limitando significativamente o alcance e a carga útil (ou seja, o número de passageiros ou de carga). Cada quilo de peso economizado é precioso para o caso de negócios da AAM.
Papel Kevlar® de 1 mil
Em resposta à necessidade de uma maior redução de peso, Arclin no mercado um produto ultraleve de papel Kevlar® , destinado ao uso em estruturas sanduíche do interior da cabine de aeronaves – especialmente aeronaves comerciais e aeronaves de acesso avançado (AAMs). Como o interior da cabine de passageiros representa cerca de 15% do peso de uma aeronave, a redução de peso das peças internas contribui diretamente para a diminuição do consumo de combustível, ao mesmo tempo em que proporciona custos operacionais mais baixos, redução da pegada de carbono e aumento do alcance e/ou da carga útil.
A utilização de materiais compósitos de última geração costuma acarretar um custo elevado, uma vez que esses materiais se encontram numa fase inicial do seu ciclo de vida e são produzidos em pequenas quantidades; no entanto, o papel Kevlar® de 1 mil Arclin é produzido em instalações comerciais já existentes, tal como os outros tipos de N636. É importante ressaltar que não deve ser necessária nenhuma alteração significativa no processo de fabricação das peças.
Demonstrador Ultralight de 5 kg com parede lateral
Um projeto recente entre Arclin alemã Composites Technology Center GmbH (CTC, uma empresa da Airbus) e a Euro-Composites, fabricante global de estruturas alveolares para o setor aeroespacial, comprova as vantagens do papel Kevlar® de 1 mil.
O principal objetivo do projeto era reduzir o peso total de um painel lateral típico de uma aeronave de corredor duplo. Um painel lateral é normalmente fabricado com um núcleo alveolar revestido por laminados de pré-impregnados fenólicos/de fibra de vidro em cada lado, além de uma folha decorativa na superfície visível do painel.
Além dessa redução significativa de peso, não só os custos de implementação na fábrica são reduzidos, uma vez que o processo permanece inalterado, como também são reduzidos os custos de mão de obra associados à preparação das peças: as peças de parede lateral em escala real fabricadas com papel Kevlar® de 1 mil apresentam uma redução considerável do efeito de transparência do padrão alveolar, permitindo uma preparação manual mínima da superfície antes da aplicação da folha decorativa.