Drone com propulsão elétrica vai cruzar o oceano Atlântico Sul sem escalas

Design da aeronave é inspirado em albatrozes, aves que exploram as turbulências atmosféricas para voar por muito tempo e limitar esforços e gasto de energia; projeto de engenheiros franceses foi apresentado durante a FAPESP Week França

Elton Alisson, de Toulouse | Agência FAPESP – Em maio de 1930 o piloto Jean Mermoz (1901-1936), da companhia francesa Aéropostale, realizou a primeira travessia comercial do Atlântico Sul sem escalas, em um voo de Saint-Louis, no Senegal, até Natal, no Rio Grande do Norte.

Quase cem anos depois desse feito, uma equipe de pesquisadores e estudantes do Instituto Superior de Aeronáutica e Espaço (Isae-Supaero), de Toulouse, pretende repetir o trajeto de quase 3,2 mil quilômetros cruzado por Mermoz. Desta vez, porém, em uma aeronave não tripulada: um drone de propulsão elétrica com técnicas de voo inspiradas no albatroz – nome dado a diferentes espécies de aves que fazem parte da ordem Procellariiformes e família Diomedeidae.

O projeto, intitulado “Drone Mermoz”, foi apresentado na sessão sobre aeronáutica da FAPESP Week França, que terminou hoje (12/06) em Toulouse, capital da região da Occitânia, no sul do país.

A sessão sobre aeronáutica da FAPESP Week França foi realizada no Instituto Superior de Aeronáutica e Espaço, na cidade de Toulouse (foto: Louis Derigon)

“Há uma série de desafios tecnológicos que teremos de superar para atingir essa meta [de realizar a primeira travessia de uma aeronave totalmente elétrica do mundo]. Uns estão sendo ‘atacados’ separadamente e outros em conjunto”, disse Nikola Gavrilovic, pós-doutorando no Isae-Supaero e participante do projeto.

Os pesquisadores pretendem desenvolver um sistema de aeronave não tripulada de longo alcance, com células a combustível de hidrogênio, capaz de voar de Dacar, no Senegal, a Natal, que seja suficientemente leve para se enquadrar nessa categoria de cerificação e que permita a realização de voos além da linha de visão.

Os sistemas de aeronaves não tripuladas elétricas têm sido desejados para realização de missões militares, civis e comerciais porque podem voar por períodos consideráveis, sem a necessidade de pousos frequentes e com baixo ruído. Porém, a geração atual apresenta limitações em termos de alcance e resistência devido à baixa densidade de energia de suas baterias de lítio, explicou Gavrilovic.

“Não é possível utilizar as atuais baterias de lítio, que possuem densidade de energia baixa para essa finalidade”, afirmou.

A fim de superar essas limitações das baterias de lítio, os engenheiros franceses estão empregando células a combustível de hidrogênio, que têm valor atraente para sistemas de aeronaves não tripuladas devido à capacidade de fornecer, aproximadamente, cinco vezes mais potência por hora de voo para o mesmo peso que as baterias de lítio. Além disso, oferecem maior confiabilidade e menor necessidade de manutenção em comparação a pequenos motores de combustão interna.

“A tecnologia de célula a combustível existe desde a década de 1960 e permite aumentar significativamente a densidade de armazenamento de energia. Alguns dos problemas para utilizá-la na aviação, contudo, é que, assim como produz muita eletricidade, também gera muito calor. Um dos desafios nesse sentido, além do armazenamento da energia, é a evacuação do calor gerado”, ponderou Gavrilovic.

Nikola Gavrilovic, pós-doutorando no Isae-Supaero (foto: Louis Derigon)

Hidrogênio na aviação

A fim de demonstrar a viabilidade e a confiabilidade do drone de propulsão elétrica, os pesquisadores desenvolveram um protótipo que gera energia a partir de hidrogênio líquido.

Segundo eles, o armazenamento sob a forma líquida desse combustível, considerado uma das fontes de energia mais promissoras para descarbonizar a aviação, permite triplicar a quantidade de hidrogênio embarcado para o mesmo volume, o que possibilita multiplicar a distância percorrida pelo drone.

“Desenvolvemos um reservatório para o hidrogênio líquido que mantém a temperatura do combustível abaixo de seu ponto de ebulição, de -253 ºC. Também está sendo avaliado um sistema para utilização de hidrogênio sob a forma de gás”, contou.

Em novembro de 2023, os pesquisadores realizaram um voo experimental com o protótipo para medir diferentes parâmetros da aeronave relacionados ao sistema de propulsão, como o desempenho e consumo de energia.

O protótipo do drone apresenta um design inspirado em albatrozes. Essas aves exploram as turbulências atmosféricas para voar por muito tempo e limitar esforços e gasto de energia durante o período. Dessa forma, conseguem planar por milhares de quilômetros, sem bater as asas, empregando uma técnica por meio da qual, ao subir rapidamente contra o vento e descer na direção dele, ganham energia do gradiente de vento vertical. Isso permite que percorram quase mil quilômetros por dia, com o mínimo de esforço.

“Podemos replicar essa estratégia na aeronave que estamos desenvolvendo”, avaliou Gavrilovic.

O drone será conectado a um sistema que permitirá a comunicação via satélite. “Isso possibilita carregar e atualizar a rota em função de diferentes condições meteorológicas”, explicou o pesquisador.

A meta é que a versão final da aeronave pese menos de 25 quilos.

Mais informações sobre a FAPESP Week França em: fapesp.br/week/2025/france.