‘Winglets digitais’ para rotas de vôo em tempo real nascidos da tecnologia da NASA

Antes mesmo de os aviões chegarem à pista, os pilotos devem apresentar um plano para informar aos controladores de tráfego aéreo para onde estão indo e o caminho que irão seguir. Quando os aviões estão no ar, porém, esse plano muda frequentemente. Desde turbulência que causa desconforto aos passageiros e uso adicional de combustível até padrões climáticos inesperados que bloqueiam a trajetória original, os pilotos precisam pensar rapidamente e informar os controladores de tráfego aéreo sobre quaisquer modificações em suas rotas.

No passado, essas mudanças teriam que acontecer repentinamente e com pouco tempo de antecedência. Mas à medida que os aviões se tornam mais conectados digitalmente, as máquinas voadoras podem aproveitar os dados adicionais que recebem, e uma tecnologia desenvolvida pela NASA pode ajudar os pilotos a encontrar sempre o melhor caminho. 

A NASA explorou métodos para melhorar a eficiência das aeronaves desde o seu início. Entre as contribuições mais famosas da agência estão os winglets , flanges verticais virados para cima nas extremidades das asas dos aviões que eliminam a turbulência na ponta da asa e economizam combustível significativamente. A eficiência do combustível é fundamental para o desenvolvimento futuro de aeronaves, pois não só melhora o desempenho e o peso que pode transportar, mas também reduz a quantidade de gases de efeito estufa liberados na atmosfera.

David Wing, principal pesquisador de gerenciamento de tráfego aéreo no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, desenvolve sistemas avançados de autonomia para aeronaves, permitindo que os operadores gerenciem diretamente as trajetórias de voo em céus lotados. Ele percebeu que parte da mesma tecnologia usada para rotas seguras também poderia otimizar rotas para voos já em andamento. Permitir que os pilotos identifiquem um caminho melhor assim que estiver disponível pode economizar tempo e dinheiro.

“O controle de tráfego aéreo existe para manter a aeronave separada com segurança de outras aeronaves”, disse Wing. “Então, o truque é: quando você precisar alterar sua rota, qual rota você pede e quanto isso vai economizar?”

Sob a liderança de Wing, a NASA desenvolveu o Traffic-Aware Strategic Aircrew Requests (TASAR), um software que pilotos e equipes de operações terrestres podem usar para encontrar melhores rotas em trânsito. O TASAR usa um algoritmo genético, um sistema de aprendizado de máquina que encontra a resposta ideal comparando centenas de mudanças de rota e vendo qual delas sai vitoriosa. TASAR pega um mapa da área e desenha centenas de linhas irradiando do avião. Essas linhas representam rotas potenciais que o avião poderia seguir. O software reduz todas as rotas que gera, evitando aquelas que se desviam para zonas de exclusão aérea ou sistemas climáticos perigosos ou que se aproximam muito de outras aeronaves até encontrar a rota mais eficiente que o avião pode seguir. Depois, cabe ao piloto seguir o conselho do computador. As informações são constantemente atualizadas por meio de sensores no avião e conexões com serviços terrestres, que o TASAR leva em consideração.

“Os algoritmos já foram testados e amadurecidos há muitos anos em nossa pesquisa, então estavam em muito bom estado”, disse Wing. “Mas tivemos que conectar esse sistema a uma aeronave real, o que significava que precisávamos ser capazes de acessar dados dos aviônicos de bordo.”

Nos voos de teste da NASA, o software funcionou perfeitamente, mas para que o TASAR conseguisse realizar mais voos, os aviões comerciais precisavam ser capazes de acessar grandes quantidades de dados. No final das contas, uma solução estava próxima.

A empresa iJET construiu originalmente componentes que poderiam manter os aviões conectados às informações mais recentes disponíveis no solo, que muitas vezes não estavam disponíveis no céu. Depois de desenvolver antenas melhores, a empresa logo começou a trabalhar em um novo sistema computacional integrado para que os aviões coletassem dados e permanecessem conectados a fontes de informação terrestres. Ao procurar um “aplicativo matador” para o sistema, a empresa descobriu o TASAR.

“Vimos que a NASA estava chegando à conclusão deste trabalho e tomamos uma decisão comercial para pegar o bastão”, disse Rob Green, CEO da empresa.

Depois de ser adquirida por outra empresa chamada Aviation Partners, a empresa com sede em Seattle foi renomeada como APiJET em 2018 e se tornou a primeira empresa a licenciar o TASAR da NASA. APiJET vinculou o software ao sistema de computador de bordo. A versão do TASAR da empresa é chamada de Digital Winglets, em homenagem à invenção da NASA.

O aplicativo funciona em bolsas de voo eletrônicas, dispositivos de computador aprovados para uso em operações de voo pela Administração Federal de Aviação, mais comumente iPads da Apple. Green disse que não há planos de integrá-lo diretamente ao painel de instrumentos da cabine porque atualizar um aplicativo é mais fácil. Em testes com a Alaska Airlines, Green disse que o programa economizou 2% em combustível, resultando em aproximadamente 28.000 libras de combustível por cem voos.

“Dois por cento pode não parecer muito, mas poucas economias podem realmente resultar na escala das companhias aéreas”, disse Green. 

Várias outras companhias aéreas testaram a tecnologia, e a Frontier Airlines está atualmente testando em campo para uma possível implantação de Winglets Digitais em sua frota. APiJET ainda mantém contato com os desenvolvedores da NASA para pesquisar mais os benefícios do TASAR e desenvolver suas capacidades comerciais.

“Todos que trabalharam no TASAR na NASA deveriam estar realmente orgulhosos de seu impacto direto na economia de combustível e na redução de carbono”, disse Green. “É muita coisa para entender, mas funciona.”

A NASA tem uma longa história de  transferência de tecnologia para o setor privado . A publicação Spinoff da agência traça o perfil das tecnologias da NASA que se transformaram em produtos e serviços comerciais, demonstrando os benefícios mais amplos do investimento da América no seu programa espacial. Spinoff é uma publicação do programa de Transferência de Tecnologia da Diretoria de Missões de Tecnologia Espacial (STMD) da NASA.

Para obter mais informações sobre como a NASA traz a tecnologia espacial para a Terra, visite: www.spinoff.nasa.gov

Fonte: NASA

Foto: David Wing

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