Aeroespacial - Aerospace
Aeroespacial é um termo usado para se referir coletivamente à atmosfera e ao espaço sideral . A atividade aeroespacial é muito diversificada, com uma infinidade de aplicações comerciais, industriais e militares. A engenharia aeroespacial consiste em aeronáutica e astronáutica . Organizações aeroespaciais pesquisam, projetam, fabricam, operam ou mantêm aeronaves e espaçonaves .
O início do espaço e o fim do ar são considerados como 100 km (62 mi) acima do solo, de acordo com a explicação física de que a pressão do ar é muito baixa para que um corpo de levantamento gere força de levantamento significativa sem exceder a velocidade orbital.
Visão geral
Na maioria dos países industrializados, a indústria aeroespacial é uma cooperação dos setores público e privado. Por exemplo, vários estados têm um programa espacial civil financiado pelo governo , como National Aeronautics and Space Administration nos Estados Unidos, Agência Espacial Europeia na Europa, Agência Espacial Canadense no Canadá, Organização de Pesquisa Espacial Indiana na Índia, Exploração Aeroespacial do Japão Agência no Japão, Roscosmos State Corporation for Space Activities na Rússia, China National Space Administration na China, SUPARCO no Paquistão, Iranian Space Agency no Iran e Korea Aerospace Research Institute na Coreia do Sul.
Junto com esses programas de espaço público, muitas empresas produzem ferramentas e componentes técnicos, como espaçonaves e satélites . Algumas empresas conhecidas envolvidas em programas espaciais incluem Boeing , Cobham , Airbus , SpaceX , Lockheed Martin , United Technologies , MDA e Northrop Grumman . Essas empresas também estão envolvidas em outras áreas da indústria aeroespacial, como a construção de aeronaves.
História
A indústria aeroespacial moderna começou com o engenheiro George Cayley em 1799. Cayley propôs uma aeronave com "asa fixa e cauda horizontal e vertical", características definidoras do avião moderno.
O século 19 viu a criação da Sociedade Aeronáutica da Grã-Bretanha (1866), a Sociedade Americana de Foguetes e o Instituto de Ciências Aeronáuticas , todos os quais tornaram a aeronáutica uma disciplina científica mais séria. Aeronaves como Otto Lilienthal , que introduziu aerofólios curvos em 1891, usavam planadores para analisar as forças aerodinâmicas . Os irmãos Wright estavam interessados no trabalho de Lilienthal e leram várias de suas publicações. Eles também encontraram inspiração em Octave Chanute , um aviador e autor de Progress in Flying Machines (1894). Foi o trabalho preliminar de Cayley, Lilienthal, Chanute e outros primeiros engenheiros aeroespaciais que realizaram o primeiro vôo sustentado motorizado em Kitty Hawk, Carolina do Norte, em 17 de dezembro de 1903, pelos irmãos Wright.
A guerra e a ficção científica inspiraram cientistas e engenheiros como Konstantin Tsiolkovsky e Wernher von Braun a voar além da atmosfera. A Segunda Guerra Mundial inspirou Wernher von Braun a criar os foguetes V1 e V2.
O lançamento do Sputnik 1 em outubro de 1957 deu início à Era Espacial e, em 20 de julho de 1969, a Apollo 11 realizou o primeiro pouso tripulado na lua. Em abril de 1981, o Ônibus Espacial Columbia foi lançado, o início do acesso tripulado regular ao espaço orbital. A presença humana sustentada no espaço orbital começou com " Mir " em 1986 e é continuada pela " Estação Espacial Internacional ". A comercialização do espaço e o turismo espacial são características mais recentes da indústria aeroespacial.
Manufatura
A fabricação aeroespacial é uma indústria de alta tecnologia que produz "aeronaves, mísseis guiados, veículos espaciais, motores de aeronaves, unidades de propulsão e peças relacionadas". A maior parte da indústria é voltada para o trabalho governamental. Para cada fabricante de equipamento original (OEM), o governo dos EUA atribuiu um código de Entidade Comercial e Governamental (CAGE) . Esses códigos ajudam a identificar cada fabricante, instalações de reparo e outros fornecedores de peças de reposição essenciais na indústria aeroespacial.
Nos Estados Unidos, o Departamento de Defesa e a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) são os dois maiores consumidores de tecnologia e produtos aeroespaciais. Outros incluem a grande indústria de aviação civil. A indústria aeroespacial empregou 472.000 trabalhadores assalariados em 2006. A maioria desses empregos estava no estado de Washington e na Califórnia, com Missouri , Nova York e Texas também sendo importantes. Os principais fabricantes aeroespaciais nos EUA são Boeing , United Technologies Corporation , SpaceX , Northrop Grumman e Lockheed Martin . Esses fabricantes estão enfrentando uma crescente escassez de mão de obra à medida que os trabalhadores qualificados dos EUA envelhecem e se aposentam. Programas de aprendizagem, como o Aerospace Joint Apprenticeship Council (AJAC), trabalham em colaboração com empregadores aeroespaciais do estado de Washington e faculdades comunitárias para treinar novos funcionários de manufatura para manter o abastecimento da indústria.
Locais importantes da indústria aeroespacial civil em todo o mundo incluem o estado de Washington ( Boeing ), Califórnia ( Boeing , Lockheed Martin , etc.); Montreal, Quebec , Canadá ( Bombardier , Pratt & Whitney Canada ); Toulouse , França ( Airbus / EADS ); Hamburgo , Alemanha ( Airbus / EADS ); e São José dos Campos , Brasil ( Embraer ), Querétaro , México (Bombardier Aerospace, General Electric Aviation) e Mexicali , México (United Technologies Corporation, Gulfstream Aerospace ).
Na União Europeia, empresas aeroespaciais como EADS , BAE Systems , Thales , Dassault , Saab AB e Leonardo SpA (anteriormente Finmeccnica) respondem por uma grande parte da indústria aeroespacial global e do esforço de pesquisa, com a Agência Espacial Europeia como uma das maiores consumidores de tecnologia e produtos aeroespaciais.
Na Índia, Bangalore é um importante centro da indústria aeroespacial, onde a Hindustan Aeronautics Limited , o National Aerospace Laboratories e a Indian Space Research Organization estão sediados. A Organização de Pesquisa Espacial Indiana (ISRO) lançou o primeiro orbitador lunar da Índia, Chandrayaan-1 , em outubro de 2008.
Na Rússia, grandes empresas aeroespaciais como a Oboronprom e a United Aircraft Building Corporation (abrangendo Mikoyan , Sukhoi , Ilyushin , Tupolev , Yakovlev e Irkut, que inclui Beriev ) estão entre os principais participantes globais neste setor. A histórica União Soviética também foi o lar de uma importante indústria aeroespacial.
Anteriormente, o Reino Unido tentou manter sua própria grande indústria aeroespacial, fazendo seus próprios aviões e aviões de guerra, mas em grande parte se dedicou a esforços cooperativos com empresas continentais e também se tornou um grande cliente de importação de países como como os Estados Unidos. No entanto, o Reino Unido tem um setor aeroespacial muito ativo, incluindo o segundo maior empreiteiro de defesa do mundo, BAE Systems , fornecendo aeronaves totalmente montadas, componentes de aeronaves, subconjuntos e subsistemas para outros fabricantes, tanto na Europa como em todo o mundo.
Anteriormente, o Canadá fabricava alguns de seus próprios projetos para aviões de guerra a jato, etc. (por exemplo, o caça CF-100 ), mas, por algumas décadas, dependeu de importações dos Estados Unidos e da Europa para atender a essas necessidades. No entanto, o Canadá ainda fabrica algumas aeronaves militares, embora geralmente não sejam capazes de combater. Outro exemplo notável foi o desenvolvimento no final dos anos 1950 do Avro Canada CF-105 Arrow , um caça-interceptador supersônico cujo cancelamento em 1959 foi considerado altamente controverso.
A França continuou a fazer seus próprios aviões de guerra para sua Força Aérea e Marinha, e a Suécia continua a fazer seus próprios aviões de guerra para a Força Aérea Sueca - especialmente para apoiar sua posição como um país neutro . (Veja Saab AB .) Outros países europeus ou se unem na fabricação de caças (como o Panavia Tornado e o Eurofighter Typhoon ), ou então para importá-los dos Estados Unidos.
O Paquistão tem uma indústria de engenharia aeroespacial em desenvolvimento. A Comissão Nacional de Engenharia e Ciência , os Laboratórios de Pesquisa Khan e o Complexo Aeronáutico do Paquistão estão entre as principais organizações envolvidas em pesquisa e desenvolvimento neste setor. O Paquistão tem a capacidade de projetar e fabricar foguetes guiados, mísseis e veículos espaciais. A cidade de Kamra abriga o Complexo Aeronáutico do Paquistão, que contém várias fábricas. Esta instalação é responsável pela fabricação das aeronaves MFI-17 , MFI-395 , K-8 e JF-17 Thunder . O Paquistão também tem a capacidade de projetar e fabricar veículos aéreos não tripulados, armados e desarmados .
Na República Popular da China, Pequim , Xi'an , Chengdu , Xangai , Shenyang e Nanchang são os principais centros de pesquisa e fabricação da indústria aeroespacial. A China desenvolveu uma ampla capacidade para projetar, testar e produzir aeronaves militares, mísseis e veículos espaciais. Apesar do cancelamento em 1983 do Shanghai Y-10 experimental , a China ainda está desenvolvendo sua indústria aeroespacial civil.
A indústria de peças para aeronaves nasceu da venda de peças usadas ou usadas do setor de manufatura aeroespacial. Nos Estados Unidos, existe um processo específico que os corretores ou revendedores de peças devem seguir. Isso inclui aproveitar uma estação de reparo certificada para revisar e "etiquetar" uma peça. Esta certificação garante que uma peça foi reparada ou revisada para atender às especificações do OEM. Depois que uma peça é revisada, seu valor é determinado a partir da oferta e da demanda do mercado aeroespacial. Quando uma companhia aérea tem uma aeronave em solo , a parte necessária para que o avião volte a funcionar torna-se inestimável. Isso pode impulsionar o mercado de peças específicas. Existem vários mercados online que auxiliam na venda de peças de aeronaves.
Na indústria aeroespacial e de defesa, muitas consolidações ocorreram no final do século 20, entrando no século 21. Entre 1988 e 2011, mais de 6.068 fusões e aquisições com um valor total conhecido de 678 bilhões de dólares foram anunciadas em todo o mundo. As maiores transações foram:
- A aquisição da Rockwell Collins pela United Technologies Corporation por 30,0 bilhões. USD em 2018
- A aquisição da Goodrich Corporation pela United Technologies Corporation por 16,2 bilhões. USD em 2011
- A fusão da Allied Signal com a Honeywell em uma troca de ações no valor de 15,6 bilhões. USD em 1999
- A fusão da Boeing com a McDonnell foi avaliada em 13,4 bilhões. USD em 1996
- A aquisição da Marconi Electronic Systems , subsidiária da GEC, pela British Aerospace por 12,9 bilhões. USD em 1999 (agora chamado: BAE Systems )
- A aquisição da Hughes Aircraft pela Raytheon por 9,5 bilhões. USD em 1997
Tecnologia
Várias tecnologias e inovações são usadas na indústria aeroespacial, muitas delas pioneiras na Segunda Guerra Mundial :
- patenteado pela Short Brothers , as asas dobráveis otimizam o armazenamento do porta-aviões desde uma simples dobra até toda a asa giratória do V-22 e a dobra da ponta da asa de 12 pés (3,7 m) do Boeing 777X para compatibilidade com o aeroporto.
- Para melhorar o desempenho em baixa velocidade, um de Havilland DH4 foi modificado por Handley Page para um monoplano com dispositivos de alta elevação : ripas de ponta e flaps de bordo de vão completo ; em 1924, os flaps Fowler que se estendem para trás e para baixo foram inventados nos Estados Unidos e usados no Lockheed Model 10 Electra, enquanto em 1943 os flaps Krueger com dobradiças para a frente foram inventados na Alemanha e mais tarde usados no Boeing 707 .
- O grande Propeller Research Tunnel de 1927 em NACA Langley confirmou que o trem de pouso era a principal fonte de resistência, em 1930 o Boeing Monomail apresentava um trem retrátil.
- O rebite nivelado deslocou o rebite abobadado na década de 1930 e as armas pneumáticas de rebite funcionam em combinação com uma barra de resistência pesada ; não dependendo da deformação plástica, rebites especializados foram desenvolvidos para melhorar a resistência à fadiga como fixadores de cisalhamento como o Hi-Lok, pinos roscados apertados até que um colar se solte com torque suficiente.
- Voado primeiramente em 1935, o Queen Bee era um rádio-controlado alvo zangão derivado do Tiger Moth para Flak formação; o Ryan Firebee era um drone a jato desenvolvido em UAVs de reconhecimento de longo alcance: o Ryan Model 147 Fire Fly e o Lightning Bug; o israelense IAI Scout e o Tadiran Mastiff lançaram uma linha de UAVs no campo de batalha, incluindo o IAI Searcher ; desenvolvido a partir do UAV de longa duração General Atomics Gnat para a CIA, o MQ-1 Predator levou ao MQ-9 Reaper armado .
- No final da Primeira Guerra Mundial, a potência do motor a pistão poderia ser aumentada comprimindo o ar de admissão com um compressor, também compensando a diminuição da densidade do ar com a altitude, aprimorada com turboalimentadores da década de 1930 para o Boeing B-17 e os primeiros aviões pressurizados.
- O desastre de Hindenburg em 1937 encerrou a era dos dirigíveis de passageiros, mas a Marinha dos EUA usou dirigíveis para guerra anti-submarina e alerta aerotransportado na década de 1960, enquanto pequenos dirigíveis continuam a ser usados para publicidade aérea, voos turísticos, vigilância e pesquisa, e o Airlander 10 ou o Lockheed Martin LMH-1 continuam a ser desenvolvidos.
- Como as companhias aéreas dos Estados Unidos estavam interessadas em voar em alta altitude em meados da década de 1930, o Lockheed XC-35 com cabine pressurizada foi testado em 1937 e o Boeing 307 Stratoliner foi desenvolvido como o primeiro avião pressurizado.
- Em 1933, o Plexiglas , um plástico acrílico transparente, foi introduzido na Alemanha e, pouco antes da Segunda Guerra Mundial, foi usado pela primeira vez em pára-brisas de aeronaves por ser mais leve que o vidro, e o dossel em bolha melhorava a visibilidade dos pilotos de caça.
- Em janeiro de 1930, o piloto e engenheiro da Força Aérea Real Frank Whittle registrou uma patente para um motor de turbina a gás com entrada, compressor, combustor, turbina e bico, enquanto um turbojato independente era desenvolvido pelo pesquisador Hans von Ohain na Alemanha; ambos os motores funcionaram dentro de algumas semanas no início de 1937 e a aeronave experimental Heinkel HeS 3 com propulsão Heinkel He 178 fez seu primeiro vôo em 27 de agosto de 1939, enquanto o protótipo Gloster E.28 / 39 com motor Whittle W.1 voou em 15 de maio de 1941 .
- Em 1935, a Grã-Bretanha demonstrou detecção e alcance de rádio de aeronaves e, em 1940, a RAF introduziu os primeiros radares aerotransportados VHF em Bristol Blenheims , em seguida, radar de freqüência de microondas de alta resolução com um magnetron de cavidade em Bristol Beaufighters em 1941, e em 1959 o radar homing O Hughes AIM-4 Falcon se tornou o primeiro míssil guiado dos Estados Unidos no Convair F-106 .
- No início dos anos 1940, os pilotos britânicos de furacão e Spitfire usavam g-ternos para evitar o G-LOC devido ao acúmulo de sangue na parte inferior do corpo em situações de alto g ; Os pesquisadores da Mayo Clinic desenvolveram bexigas cheias de ar para substituir as bexigas cheias de água e, em 1943, os militares dos EUA começaram a usar roupas de pressão da David Clark Company .
- O assento ejetável moderno foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial, um assento sobre trilhos ejetado por foguetes antes de lançar um pára-quedas, que poderia ter sido aprimorado pela USAF no final dos anos 1960 como um autogiro turbojato com 50 nm de alcance, o Kaman KSA -100 SAVER .
- Em 1942, a usinagem de controle numérico foi concebida pelo maquinista John T. Parsons para cortar estruturas complexas de blocos sólidos de liga, em vez de montá-los, melhorando a qualidade, reduzindo o peso e economizando tempo e custo para produzir anteparas ou películas de asas.
- Na Segunda Guerra Mundial, o V-2 alemão combinou giroscópios , um acelerômetro e um computador primitivo para navegação inercial em tempo real, permitindo cálculo morto sem referência a marcos ou estrelas guia, levando a IMUs empacotados para espaçonaves e aeronaves.
- A aeronave supersônica Miles M.52 do Reino Unido deveria ter um pós - combustor , aumentando o empuxo do turbojato queimando combustível adicional no bico , mas foi cancelada em 1946.
- Em 1935, o aerodinamicista alemão Adolf Busemann propôs o uso de asas inclinadas para reduzir o arrasto em alta velocidade e o protótipo do caça Messerschmitt P.1101 estava 80% completo no final da Segunda Guerra Mundial; os posteriores norte -americanos F-86 e Boeing B-47 dos Estados Unidos voaram em 1947, como o MiG-15 soviético , e o cometa de Havilland britânico em 1949.
- Em 1951, o Avro Jetliner apresentava um sistema de proteção contra gelo da Goodyear por meio de resistências eletrotérmicas nas bordas de ataque da asa e da cauda; aeronaves a jato usam sangria de ar quente do motor e aeronaves mais leves usam botas de degelo pneumáticas ou drenam fluido anticongelante nas hélices, nas bordas de ataque da asa e da cauda.
- Em 1954, a Bell Labs desenvolveu o primeiro computador digital transistorizado aerotransportado, o Tradic, para o Boeing B-52 dos Estados Unidos, e na década de 1960 a Raytheon construiu o Apollo Guidance Computer desenvolvido pelo MIT ; o barramento digital aviônico MIL-STD-1553 foi definido em 1973 e, em seguida, usado pela primeira vez no General Dynamics F-16 , enquanto o ARINC 429 civil foi usado pela primeira vez no Boeing 757 / B767 e no Airbus A310 no início dos anos 1980.
- Após a Segunda Guerra Mundial, o promotor inicial da energia fotovoltaica para espaçonaves, Hans K. Ziegler , foi trazido para os Estados Unidos sob a Operação Paperclip ao longo de Wernher von Braun e Vanguard 1 foi sua primeira aplicação em 1958, posteriormente aprimorada em estruturas implantáveis no espaço como o Matrizes solares da Estação Espacial Internacional de 0,33 hectares (0,82 acres).
- Para embarcar em um avião , as jet bridges são mais acessíveis, confortáveis e eficientes do que subir escadas.
- Na década de 1950, para melhorar o empuxo e a eficiência do combustível, o fluxo de ar do motor a jato foi dividido em um fluxo de núcleo e um fluxo de desvio com uma velocidade mais baixa para melhor eficiência propulsiva: o primeiro foi o Rolls-Royce Conway com um BPR de 0,3 no Boeing 707 em 1960, seguido pelo Pratt & Whitney JT3D com 1.5 BPR e, derivado do J79 , o General Electric CJ805 movia o Convair 990 com uma queima de combustível de cruzeiro 28% menor; a taxa de desvio melhorou para o Rolls-Royce Trent XWB 9,3 BPR , o 10: 1 BPR GE9X e o Pratt & Whitney GTF com núcleos de taxa de alta pressão.
Segurança funcional
A segurança funcional está relacionada a uma parte da segurança geral de um sistema ou peça de equipamento. Isso implica que o sistema ou equipamento pode ser operado adequadamente e sem causar qualquer perigo, risco, dano ou lesão.
A segurança funcional é crucial na indústria aeroespacial, que não permite concessões ou negligência. A este respeito, os organismos de supervisão, como a Agência Europeia para a Segurança da Aviação (EASA), regulam o mercado aeroespacial com normas de certificação rígidas. Isso visa atingir e garantir o mais alto nível de segurança possível. Os padrões AS 9100 na América, EN 9100 no mercado europeu ou JISQ 9100 na Ásia abordam particularmente a indústria aeroespacial e de aviação. Essas são normas aplicáveis à segurança funcional de veículos aeroespaciais. Algumas empresas são, portanto, especializadas na certificação, verificação de inspeção e teste dos veículos e peças sobressalentes para garantir e atestar a conformidade com os regulamentos apropriados.
Spinoffs
Spinoffs referem-se a qualquer tecnologia que seja resultado direto da codificação ou produtos criados pela NASA e reprojetados para um propósito alternativo. Esses avanços tecnológicos são um dos principais resultados da indústria aeroespacial, com US $ 5,2 bilhões em receita gerada pela tecnologia spinoff, incluindo computadores e dispositivos celulares. Esses derivados têm aplicações em uma variedade de campos diferentes, incluindo medicina, transporte, energia, bens de consumo, segurança pública e muito mais. A NASA publica um relatório anual denominado "Spinoffs", relativo a muitos dos produtos e benefícios específicos para as áreas acima mencionadas, em um esforço para destacar algumas das formas como o financiamento é utilizado. Por exemplo, na edição mais recente desta publicação, "Spinoffs 2015", os endoscópios são apresentados como uma das derivações médicas das realizações aeroespaciais. Este dispositivo permite uma neurocirurgia mais precisa e subsequentemente econômica, reduzindo complicações por meio de um procedimento minimamente invasivo que abrevia a hospitalização.
Veja também
- Aerodinâmica
- Aeronáutica
- Engenharia aeroespacial
- Aeronave
- Astronáutica
- NewSpace
- Agências espaciais (lista de)
- Exploração espacial
- Nave espacial
- Wikcionário: Aviação, aeroespacial e termos aeronáuticos