Sud Aviation/BAC Concorde: origens, detalhes técnicos e operacionais
A perspectiva da retomada do desenvolvimento de aviões comerciais supersônicos, a ser efetivada pelo “Overture”, da empresa norte-americanca Boom Technology, cuja entrada em serviço está planejada para ocorrer no fim desta década, reacendeu o interesse por este tipo de aeronave. Neste primeiro de dois textos, o “Poder Aéreo”, também dedicado à tecnologia aeronáutica como um todo, aborda as origens e os desafios técnico-operacionais do Sud Aviation/BAC Concorde, que é não apenas o modelo pioneiro do transporte aéreo supersônico, mas também o paradigma a ser seguido
Depois da Segunda Guerra Mundial, o “Royal Aircraft Establishment”, baseado em Farnborough, esteve na vanguarda da investigação supersônica na Grã-Bretanha e tomou a iniciativa nas discussões que conduziram à criação, em 1956, do “Supersonic Transport Aircraft Committee”, um órgão que pode ser considerado como tendo sinalizado o caminho para o futuro desenvolvimento do transporte supersônico na Grã-Bretanha. Foi um comitê verdadeiramente nacional, com representação dos ministérios, das companhias aéreas e de todas as importantes empresas britânicas de aeronaves e de motores aeronáuticos.
Sérgio Santana*
Sob os auspícios do STAC, a investigação sobre vários aspectos do projeto de transporte supersônico foi realizada por subcomitês técnicos. Em março de 1959, o trabalho havia progredido a tal ponto que o comitê foi capaz de relatar suas recomendações gerais sobre os dois tipos de aviões supersônicos que considerava que deveriam ser desenvolvidos. Um deles era uma aeronave de 100 assentos com velocidade de cruzeiro de Mach 1.2 (1.273km/h) e alcance máximo de 1.500 milhas (2.413km). O outro era uma aeronave de 150 lugares navegando a Mach 1.8 (1.909km/h) com alcance transatlântico de aproximadamente 3.500 milhas (5.631km).
O conceito britânico
Após a recepção do relatório, o Ministério da Aviação submeteu contratos para o estudo de diversas configurações possíveis para aeronaves de longo alcance. Por enquanto, o tipo de médio alcance foi colocado na prateleira, e coube aos franceses reviverem a proposta de tal aeronave posteriormente.
A partir da pesquisa do túnel de vento e do trabalho teórico realizado no âmbito destes primeiros contratos de estudo de viabilidade, ficou claro que a forma esbelta da asa delta tinha vantagens sobre todas as outras formas consideradas. Além disso, e contrariamente às previsões anteriores, a eficiência aerodinâmica desta forma de aeronave tendeu a melhorar até cerca de Mach 2.2 (2.334km/h)
Restava decidir qual seria a melhor combinação fuselagem-asa para explorar o potencial da forma delta. Um estudo de viabilidade conjunto, concedido à Hawker-Siddeley Aviation Ltd. e à Bristol Aircraft Ltd., resolveu a questão. A primeira empresa investigava uma proposta de fuselagem integrada numa asa de seção profunda enquanto a Bristol estudava uma proposta de fuselagem discreta associada a uma asa fina. Quando os resultados dos dois estudos foram comparados, descobriu-se que a configuração “discreta” apresentava vantagens definitivas sobre a versão “integrada” para uso em um avião supersônico de primeira geração na faixa de tamanho e velocidade contemplada.
Sob um contrato de estudo de projeto, a BAC propôs o Bristol Type 198, uma aeronave delta esbelta semelhante em configuração àquela que a Bristol – fundida na recém-formada BAC em 1960 – havia feito para seu estudo de viabilidade. Era movido por seis turbojatos Olympus montados sob a asa, tinha alcance transatlântico e carga útil para 130 passageiros e seu peso máximo de decolagem era de cerca de 380.000 lb (172.368kg).
Dúvidas sobre o peso do Bristol 198, que aumentou a intensidade do estrondo sônico, e reservas sobre os problemas de projeto das entradas de ar e economia da instalação de seis motores, fizeram com que o governo pedisse uma proposta para um transporte menor. Assim surgia o Type 223, um design totalmente britânico, com quatro motores Olympus, capaz de transportar 100 passageiros em alcance transatlântico e com peso máximo de decolagem de 250.000lb (113.400kg).
Quando o contrato de estudo de concepção foi assinado em 1960, o governo impôs como condição que a BAC explorasse ativamente as possibilidades de colaboração internacional no projeto. Já era evidente que haveria grandes exigências em termos de financiamento, mão-de-obra e instalações de pesquisa e desenvolvimento de um avião supersônico, e havia vantagens óbvias em partilhar a carga com outra nação se fosse possível chegar a um acordo sobre os princípios básicos de concepção.
Assim, foram feitas abordagens pela BAC aos Estados Unidos, Alemanha e França. Houve pouco interesse nos EUA, onde naquela época havia uma convicção generalizada de que o transporte civil supersônico de primeira geração deveria ser baseado no bombardeiro Mach 3 North American B-70 “Walkyrie”. A reação da Alemanha foi que a sua indústria ainda não estava preparada para enfrentar o desafio de um avião supersónico e que necessitaria de mais tempo para considerar tal medida.
O conceito francês
A resposta francesa foi muito diferente. A sua indústria estava receptiva e justificadamente orgulhosa do Sud-Aviation SE-210 Caravelle, que foi o primeiro jato comercial com motores traseiros, enfrentando muito ceticismo na Grã-Bretanha e nos EUA sobre esta configuração antes de a aeronave provar seu valor.
A França também estava pesquisando a viabilidade de desenvolver um transporte supersônico, e o seu pensamento andava em linhas paralelas ao dos britânicos. A fabricante do Caravelle teve um papel de destaque nesta atividade: assim como a Bristol foi incorporada pela BAC, ela também passou a fazer parte do grupo nacionalizado SNIAS, conhecido como Aerospatiale. Foram esses dois grupos que se tornariam parceiros de fuselagem do Concorde.
A Sud-Aviation e a Dassault já haviam anunciado que estavam concentrando seus esforços em uma aeronave de médio alcance. O nome que deram à sua proposta, Super-Caravelle, foi significativo, mas não foi apenas a sua recente experiência no Caravelle que influenciou o seu pensamento. Eles consideraram que o longo alcance seria um objetivo inicial difícil para qualquer transporte supersônico e que seria melhor concentrar-se primeiro no alcance médio mais facilmente atingível, ampliando o alcance à medida que a experiência operacional fosse adquirida.
Os britânicos, por outro lado, eram da opinião firme de que o alcance transatlântico era um requisito fundamental para a operação supersônica. Quaisquer que fossem as dificuldades (aceitava-se que seriam grandes), era no mercado de longo alcance que residiam as melhores perspectivas para um transporte supersônico, porque era apenas em rotas superiores a 1.500 milhas (2.413km) que as vantagens de poupança de tempo da maior velocidade de cruzeiro começariam a se mostrar.
Quando, de acordo com o contrato de estudo de projeto de 1961, a BAC levantou a questão da colaboração com a Sud-Aviation, a empresa francesa estava bastante preparada para discussões sérias, mas com base no fato de que haveria dois tipos diferentes de aeronaves. Mais tarde, em 1961, a BAC e a Sud-Aviation apresentaram propostas para aeronaves de longo e médio alcance, mas estas ainda mostraram as diferenças na abordagem dos principais problemas de projeto. Por esta altura, também tinha havido consultas diretas entre os governos francês e britânico sobre o assunto e as propostas das empresas não iam suficientemente longe para satisfazer o desejo dos governos de um trabalho conjunto.
O compromisso anglo-francês
No entanto, os líderes das duas equipas de design tinham-se consultado regularmente e estavam gradualmente a chegar a uma melhor compreensão do ponto de vista e da motivação um do outro. Este movimento constante em direção a um acordo foi um processo longo e por vezes cansativo, mas ajudou a lançar as bases para os anos de trabalho conjunto que temos pela frente.
No Farnborough Air Show, em setembro de 1962, o acordo estava tão próximo que um modelo da aeronave proposta foi mostrado no estande da BAC. Isto atraiu muita atenção da imprensa e do público, e houve alguma especulação de que o esperado acordo anglo-francês para construir um SST (SuperSonic Transport, transporte supersônico) poderia ser anunciado, o que somente aconteceu dois meses depois.
Os quatro homens que estiveram mais preocupados com a direção dos estudos e discussões conjuntas de projeto foram, do lado britânico, o Dr. A. E. (mais tarde Sir Archibald) Russell, diretor técnico da Divisão Filton da BAC, e o Dr. W. J. Strang, engenheiro-chefe de Divisão Filton e, do lado francês, Pierre Satre e Lucien Servanty, diretor técnico e engenheiro-chefe respectivamente da Sud-Aviation. Cada um dos quatro era um engenheiro aeronáutico de renome internacional.
Em outubro, num pequeno escritório em Paris, foi dado o passo final nas prolongadas negociações. Bill Strang e Lucien Servanty ficaram fechados por um dia inteiro, com um único desenhista e prancheta, e foram instruídos a apresentar um desenho comum de arranjo geral de três vistas para as aeronaves de longo e médio alcance, o que conseguiram.
A proposta conjunta
O que finalmente emergiu das discussões entre empresas foi um monoplano de asa delta delgada, com dimensões comuns, mas layouts internos diferentes para as versões de médio e longo alcance. A aeronave de médio alcance teria capacidade para 100 passageiros e decolaria com no máximo 220.000lb (99.972kg)., e a de longo alcance tinha capacidade para 90 passageiros e peso total de 262.000lb (118.843kg).
Foi feita uma revisão das instalações de design, pesquisa e produção e disponíveis para o projeto conjunto, e foi alcançado um acordo geral sobre a atribuição de responsabilidades entre as duas empresas. Finalmente, em 29 de novembro de 1962, um acordo foi assinado em Londres por Julian Amery, Ministro do Abastecimento, e Geoffroy de Courcel, embaixador francês na Grã-Bretanha, pelo qual os dois governos se comprometeram a financiar o desenvolvimento e a construção de um avião supersônico. Tudo seria compartilhado – custos, trabalho e receitas de vendas.
Antes da assinatura do contrato, a BAC e a Sud-Aviation haviam concordado em princípio sobre como o trabalho de desenvolvimento e produção da fuselagem do avião supersônico deveria ser compartilhado entre elas. Uma das primeiras tarefas das empresas foi agora converter este entendimento geral num acordo definitivo. Tiveram que produzir um plano aceitável e prático para permitir que o trabalho de design e produção fosse dividido e alocado, em uma divisão 60/40, para França e Grã-Bretanha. Foram necessárias longas reuniões e negociações muito difíceis para chegar a acordo sobre um compartilhamento na produção, mas, em geral, a divisão de responsabilidades se manteve enquanto a aeronave foi fabricada.
O trabalho na fuselagem foi dividido em 60/40 em favor da França porque o equilíbrio do trabalho no motor pesava a favor da Grã-Bretanha. Em novembro de 1962, o motor selecionado para o Concorde, a versão supersônica do Bristol-Siddeley Olympus, já estava em desenvolvimento. Os motores já existiam e funcionavam no banco de testes, e quaisquer ajustes que pudessem ser feitos no novo programa para permitir o desenvolvimento conjunto anglo-francês do Olympus 593, o conteúdo do trabalho britânico seria maior do que o francês.
O acordo sobre a repartição da fabricação da fuselagem permitiu à BAC e à Sud-Aviation iniciarem a atribuição de trabalho dentro dos seus próprios grupos. Cada uma das fábricas em questão recebeu total responsabilidade pelo projeto detalhado e pela fabricação do componente ou componentes que lhe foram atribuídos. As fábricas da BAC que receberam trabalhos de submontagem do Concorde foram Weybridge, Filton, Hurn e Preston, as fábricas da Sud-Aviation foram St Martin, Toulouse, Bouguenais, St Nazaire e Bourges.
Também foram feitos planos para o estabelecimento de duas linhas de montagem final, uma na Grã-Bretanha e outra na França. Na produção em série, os Concordes de números ímpares eram montados na fábrica de St Martin em Toulouse e os pares na fábrica de Filton da BAC. Não há, no entanto, duplicação na fase de submontagem. Por exemplo, todas as fuselagens do nariz (Seções 10 e 11) eram construídas em Weybridge, todos os componentes centrais da asa da fuselagem (Seção 14) eram produzidos em Marignane.
No projeto estrutural, a BAC foi responsável pela fuselagem dianteira, incluindo a cabine de comando, as naceles do motor, as entradas de ar e os suportes do motor, a fuselagem traseira, deriva e estabilizador vertical. Tinha também a responsabilidade de projetar os seguintes sistemas: elétrico, oxigênio, combustível, instrumentação do motor, controles do motor, incêndio, distribuição de ar-condicionado e degelo. A participação da Sud-Aviation na estrutura compreendia toda a seção central da fuselagem, as asas incluindo os elevons e o trem de pouso. A empresa francesa também recebeu a responsabilidade de projetar os sistemas hidráulicos, de controle de voo, de navegação, de rádio e de ar-condicionado.
O trabalho conjunto
Com esta divisão claramente definida de responsabilidades gerais e a atribuição firme de responsabilidades de subconjuntos, o trabalho poderia ser iniciado numa ampla frente. O número de pessoas destacadas no projeto aumentou de forma constante até que o total, incluindo as pessoas empregadas por subcontratados e fornecedores, atingiu quase 50.000. A maioria desses milhares conseguiu prosseguir com seu trabalho sem consultar ninguém, exceto seus superiores imediatos. Mas os seus esforços só poderiam ser eficazes enquanto houvesse uma direção coordenada no topo e uma ligação estreita a todos os níveis executivos em toda a organização internacional. Esta organização funcionou bem porque algumas dezenas de pessoas, franceses e britânicos, aprenderam a trabalhar em parceria.
Sem um tratamento firme, um aspecto dos acordos de colaboração poderia ter sido uma fonte de sérios atritos. Embora nunca tenha sido definido com precisão, havia um entendimento geral de que a Sud deveria liderar no lado do design do projeto e que a BAC deveria ser líder no lado da fabricação. Mas os primeiros meses de trabalho conjunto deixaram claro que seria necessária uma direção conjunta. Portanto, os dois líderes do projeto, General Andre Puget, Presidente da Sud-Aviation, e Sir George Edwards, presidente da BAC, decidiram tomar todas as principais decisões executivas em conjunto, tendo conversado sobre o problema entre eles. No papel, o comitê tinha um presidente e um vice-presidente; na prática, tinha dois presidentes.
A barreira linguística
Como a Sud-Aviation vinha construindo Caravelles para o mercado internacional, muitos de seus executivos de engenharia e vendas falavam bem inglês, e isso lhes dava uma vantagem sobre seus homólogos britânicos, cujo francês estava, em sua maioria, no enferrujado sexto ano padrão. Desde então, vários homens da BAC adquiriram conhecimentos práticos de francês, especialmente na sua área profissional, de modo que muitas reuniões podiam ser conduzidas bilinguemente, com franceses e britânicos falando na sua própria língua sem tradução imediata.
Padrões de medição duplos
À medida que o projeto avançava, mais e mais pessoas em ambos os países ficaram convencidas de dois pontos – que o Concorde valia a pena e que a Grã-Bretanha e a França tinham muito mais hipóteses de levar o programa ao sucesso trabalhando em conjunto do que se o fizessem sozinhos. No fundo, foi a força destas convicções que permitiu à equipe do Concorde avançar obstinadamente através de todas as crises e adversidades da década que se seguiu.
Uma questão técnica frequentemente colocada é: o que acontece com os dois padrões de medição na França e na Grã-Bretanha? A solução simples para este problema foi permitir que ambos os lados trabalhassem na escala a que estão habituados. Um sistema comum de numeração de desenhos de engenharia foi estabelecido antes do início da fabricação do protótipo da aeronave. Os desenhos franceses foram dimensionados em medidas métricas e os desenhos britânicos em pés e polegadas. Nos pontos de interface da estrutura, os desenhos relevantes foram dimensionados em ambas as escalas.
Um requisito menor, mas não sem importância, era encontrar um nome adequado para a aeronave. Quando a colaboração começou, o design era referido pelos britânicos como “SST” ou “223”, uma referência ao número de tipo Bristol. Nenhum dos títulos pode ser considerado inspirado ou inspirador. Os franceses usaram os termos “TSS” (transport supersonique) ou, com bastante frequência, “Super-Caravelle”. Houve quem na Grã-Bretanha sentisse que não podia aceitar as implicações deste último nome.
Numa tarde de domingo, em janeiro de 1963, a sugestão de que a aeronave deveria se chamar “Concorde” surgiu de uma conferência familiar informal na casa de um executivo da BAC. Chegou-se a ela pelo simples processo de folhear o Thesaurus de Roget. Nessa discussão familiar, a primeira reação à sugestão do “Concorde” foi a pergunta: “Com o ‘e’, claro?” Ao que a resposta foi: “Sim”.
Quando, em novembro de 1962, os governos britânico e francês concordaram em desenvolver e construir um avião supersônico, eles e os fabricantes sabiam que teria de haver um exaustivo programa de pesquisa e desenvolvimento antes que a aeronave pudesse ser certificada para operação de passageiros. Mesmo aqueles mais próximos do projeto não previram naquela altura a complexidade e o custo em grande escala deste programa.
A equipe de engenharia do Concorde estava trabalhando nas fronteiras do conhecimento técnico e se preparando para se aventurar em áreas até então não exploradas pelos projetistas de aeronaves comerciais. Eles não podiam saber onde suas pesquisas os levariam ou que problemas imprevisíveis poderiam estar por vir. No caso, o programa de testes do Concorde exigiria mais de uma década de investigação no terreno e quase 5.000 horas de desenvolvimento de voo, de longe o programa mais completo e abrangente alguma vez montado em apoio a um tipo de aeronave civil.
Nos primeiros anos do programa, o esforço de investigação concentrou-se principalmente em aerodinâmica, materiais e estruturas. Enquanto isso acontecia, a organização de engenharia enfrentou a difícil tarefa de formular um projeto preliminar da aeronave, suficientemente detalhado para permitir o início de discussões de marketing com clientes potenciais.
Aerodinâmica e materiais
Todo projeto de aeronave supersônica apresenta ao aerodinamicista uma série de problemas difíceis, incluindo dois que são de suprema importância. Um deles são os aspectos aerodinâmicos da instalação do motor. A eficiência propulsiva é um fator crítico no projeto de aeronaves subsônicas, mas é ainda mais crucial para o sucesso de uma aeronave supersônica e mais difícil de alcançar devido às demandas de fluxo de ar amplamente variadas do motor em diferentes fases de um voo supersônico.
O segundo desafio surge não de uma instalação específica, mas da configuração total da fuselagem. Para satisfazê-lo, o aerodinamicista tem de produzir um compromisso satisfatório entre dois requisitos inerentemente conflitantes: a necessidade de arrasto mínimo no voo supersônico e a necessidade de controlabilidade e facilidade de manuseio no voo subsônico, particularmente na aterrissagem e na decolagem. Trim tabs, spoilers e outras superfícies móveis externas usadas no controle de aeronaves subsônicas não podem ser utilizadas em um projeto de avião supersônico, pois causariam um arrasto inaceitável.
Estas considerações tiveram uma influência profunda na adoção de uma fuselagem longa e aerodinâmica e de uma asa delta delgada como configuração básica do Concorde. Comprovar a validade desta forma aerodinâmica exigiu 5.000 horas de estudos em túneis de vento subsônicos, transônicos e supersônicos, apoiados por computadores de grande capacidade e muita pesquisa. Deste longo processo, o desenho original emergiu refinado e ampliado, mas não alterado fundamentalmente.
Estudos de solo, apoiados por experiências de voo posteriores, justificaram plenamente a decisão anterior de evitar qualquer forma de asa de geometria variável como meio de alcançar o compromisso de desempenho supersônico-subsônico. No projeto de aeronaves militares supersônicas, onde a economia operacional é de importância secundária, a “asa oscilante” é uma solução preferida para este problema. No atual estado da técnica, contudo, o peso e a complexidade do mecanismo de dobradiça de asa oscilante excluem-no para operação comercial.
Entre a fase de concepção do protótipo e a definição final da aeronave padrão para a entrada em serviço, foram introduzidas diversas alterações de configuração, principalmente nas áreas do nariz, da asa e da fuselagem traseira. No Concorde, as janelas frontais são a seção superior retrátil do nariz. Elas são abaixadas para máxima visibilidade frontal no pouso e na decolagem e levantadas em vôo supersônico para afilar o nariz e proteger os vidros do cockpit contra calor e pressão. Nos protótipos, a seção que as continham era construída em liga de alumínio, com recortes que proporcionavam um grau limitado de visão frontal quando era levantada. A seção totalmente envidraçada, introduzida na aeronave de pré-produção e nos modelos de série, proporcionava excelente visibilidade na cabine de comando.
A asa do Concorde é uma forma aerodinâmica muito complexa, com um grau de curvatura e conicidade calculado com precisão em toda a própria estrutura da asa e uma combinação de inclinação e torção ao longo do bordo de ataque. Grande parte dos estágios posteriores do programa de pesquisa aerodinâmica foi dedicada a refinamentos detalhados na curvatura externa, nas pontas das asas e no bordo de ataque.
Na fuselagem, a principal mudança na configuração foi a extensão e remodelagem da seção da cauda. Em comparação com os protótipos, a linha superior da fuselagem se estende além da deriva e agora corria quase horizontalmente, com a linha inferior subindo para encontrá-la na cauda. Esta mudança teve um efeito significativo na redução do arrasto supersônico e proporcionou um bônus no aumento da capacidade de combustível.
Uma das decisões iniciais de projeto do Concorde foi a seleção da liga de alumínio como material estrutural básico, uma decisão intimamente ligada à escolha de Mach 2 como velocidade de cruzeiro de projeto. Esta política acabaria por se revelar sólida, mas só poderia ser implementada após uma avaliação meticulosa das ligas de alumínio disponíveis. Para este propósito, muitos milhares de amostras foram testados quanto às propriedades mecânicas, resistência à fadiga e resistência à corrosão.
Um novo requisito, diretamente relacionado à operação supersônica, envolveu testes de resistência à fluência ou deformação do metal causada pela interação entre cargas mecânicas e altas temperaturas. Para verificar possíveis materiais quanto à resistência à fluência, as amostras foram submetidas a longos períodos de testes 24 horas por dia em instalações especialmente projetadas e controladas automaticamente.
Por fim, optou-se por uma liga de alumínio à base de cobre, conhecida na Grã-Bretanha como RR58 e na França como AU2GN. Esta liga foi originalmente desenvolvida para uso em pás de turbinas a gás, mas os fornecedores puderam dar garantias de que ela poderia ser produzida em qualquer formato – chapa, tarugo, forjamento – e em qualquer tamanho de unidade que o projeto do Concorde pudesse exigir.
Os muitos outros tipos de materiais usados no Concorde tiveram que ser rigorosamente testados para provar sua adequação para aplicação em aviões supersônicos. Eles incluem os componentes de titânio, aço inoxidável e Inconel usados nos compartimentos do motor, as janelas do cockpit e da cabine de passageiros e uma variedade de plásticos, tintas, selantes, adesivos e materiais não ferrosos.
Testes exaustivos
Feita a seleção do material, ficou claro o caminho para iniciar o programa planejado de pesquisa estrutural. Mais uma vez, os fatos do voo supersônico introduziram novas complicações no programa de testes. Para ter algum valor real, os testes de laboratório precisavam reproduzir o perfil térmico de um voo supersônico típico; o aumento repentino da temperatura do revestimento da fuselagem durante a aceleração para o regime supersônico, a absorção de calor durante o cruzeiro supersônico e o resfriamento repentino da superfície da aeronave durante a desaceleração para a velocidade subsônica.
Todo o programa estrutural do Concorde culminou no teste de duas fuselagens completas em vastos novos laboratórios construídos com este objetivo em vista. Uma fuselagem foi submetida a testes de carga estática no CEAT, Toulouse, e a segunda submetida a testes de fadiga no laboratório de estruturas do já mencionado Royal Aircraft Establishment.
Os testes estáticos da fuselagem no CEAT começaram em setembro de 1969, sendo a primeira fase do programa a imposição de cargas de projeto progressivas à temperatura ambiente. Quando a estrutura foi liberada nessas condições, os testes foram repetidos em condições de temperatura transitórias e constantes, representativas da operação real em voo. A grandeza da escala do teste pode ser verificada a partir das seguintes estatísticas: 80 macacos hidráulicos servo-controlados impuseram as cargas de teste; a simulação de aquecimento cinético foi fornecida por 35.000 lâmpadas infravermelhas; 70.000 litros de nitrogênio líquido foram utilizados para resfriamento, possibilitando a redução da temperatura do revestimento de +120°C para -10°C em 15 minutos; e, por fim, a instrumentação de teste foi capaz de registrar e processar 8.000 pontos de dados a cada dois segundos.
O programa de testes foi concluído com sucesso em 1972 e, como resultado, a fuselagem foi liberada para 385.000lb de peso (174.636kg); progressivamente, mais testes estáticos permitiram que a estrutura chegasse a um peso de decolagem de 400.000lb (181.400kg).
Os testes estáticos comprovaram a integridade de uma estrutura de fuselagem em relação às inúmeras cargas transitórias pesadas, aerodinâmicas e mecânicas, às quais seriam submetidas em condições de voo.
No laboratório do RAE, o corpo de prova do teste de fadiga era envolto em uma espécie de “luva” externa, proporcionando um duto anular ao redor da fuselagem através do qual o ar quente e frio é bombeado para reproduzir o ciclo de temperatura de voo. Água quente é usada para aquecer o ar e amônia líquida refrigerada para resfriá-lo. A circulação é feita por meio de cinco motor-ventiladores de 2.300 CV. Cem macacos hidráulicos servo-controlados são empregados para submissão do corpo de prova a forças g e cargas internas – representando pressurização da cabine e ar-condicionado e movimentação de combustível.
Para reduzir o tempo de teste de fadiga, foram fornecidos aquecimento e resfriamento internos da amostra, e as temperaturas máximas aplicadas estão em um nível mais alto (120°C contra 100°C) do que aquelas encontradas em vôo. Foi estabelecido em testes anteriores que os efeitos de fadiga de uma imersão a uma determinada temperatura durante um determinado período pode ser reproduzidos com exatidão num período mais curto a uma temperatura mais elevada. Os efeitos de um ciclo de uma hora na plataforma RAE são, portanto, equivalentes aos de um voo típico de três horas.
Os testes de fadiga começaram em agosto de 1973 e, no final de 1974, o requisito de certificação de 6.800 ciclos foi atendido, depois aumentado para 7.000 ciclos.
Uma variedade de outros testes foram feitos em diferentes partes da estrutura. Por exemplo, o trabalho de desenvolvimento no cockpit e nas janelas da cabine incluiu testes estáticos até a falha, ciclos de fadiga sob condições de temperatura realistas e testes à prova de falhas nos quais um elemento da janela falhou deliberadamente – enquanto o restante estava sob carga. As janelas da cabine foram submetidas a testes de impacto de pássaros e toda a estrutura a testes de impacto de granizo. Uma característica importante do programa foram os testes de fadiga acústica na França e na Grã-Bretanha para estabelecer a resistência da cauda e da estrutura da deriva ao ambiente de alto ruído do jato.
Tal como a estrutura da aeronave, todos os sistemas Concorde tiveram de ser concebidos para operar numa gama muito mais ampla de temperaturas que a operação supersnica envolve. Esses sistemas foram testados individualmente e desenvolvidos em bancos de teste em escala real especialmente construídos.
Existiam instalações de teste importantes para os sistemas hidráulico, elétrico, de controles de voo, gerenciamento de combustível, motor e ar-condicionado. O uso dessas plataformas permitiu que muitos problemas de projeto de sistemas fossem resolvidos antes dos protótipos voarem e, assim, economizou muito tempo valioso de desenvolvimento de voo.
A plataforma hidráulica ficava no centro de design da Aerospatiale em Blagnac, Toulouse, sendo uma réplica completa do sistema de controle de voo com os sistemas hidráulicos e elétricos associados. Ao lado desta plataforma estava o simulador de voo do Concorde, até então uma das instalações mais avançadas do gênero no mundo.
Embora o simulador tenha sido usado até certo ponto para treinamento de tripulantes de voo, ele era principalmente uma ferramenta de projeto. Antes do início dos testes de voo, ele foi amplamente utilizado para investigação das características de voo e estudos de resposta do sistema de controle, e foi vinculado ao Controle de Tráfego Aéreo no aeroporto de Orly, em Paris, para permitir que as autoridades de tráfego aéreo estudassem técnicas de integração de aviões supersônicos nos padrões operacionais existentes. Na fábrica da BAC em Filton existia uma forma mais simples de simulador de voo empregada para o estudo de casos de projeto específicos, onde também havia um enorme banco de testes de sistemas de combustível, que consistia basicamente em uma plataforma móvel na qual estava montada uma reprodução completa do sistema de tanques de combustível da aeronave. Durante um ciclo de teste, a plataforma era movida para simular as atitudes e acelerações que a aeronave experimentaria em voo, e nas temperaturas e pressões reais do combustível e nas razões de subida e descida. A utilização desta plataforma permitiu que modificações no sistema de gestão de combustível fossem introduzidas no início do programa.
Foram construídas duas sondas em escala real para testes de sistemas elétricos, uma para o sistema de geração e outra para o sistema de distribuição. Existiam outros sistemas importantes, principalmente aqueles para o sistema de admissão de ar do motor e para rodas e freios.
Propulsão
A velocidade de cruzeiro do Concorde de 1.350 mph (2.172km/h) era equivalente à velocidade inicial de um projétil de fuzil calibre .303. O objetivo era projetar e construir uma aeronave de passageiros capaz de manter essa velocidade por mais de duas horas seguidas. Um dos problemas mais importantes enfrentados pelos designers foi, portanto, produzir um motor capaz de atingir este nível de desempenho.
A carga útil representa cerca de sete por cento do peso total de descolagem de um transporte supersônico, enquanto um típico avião subsônico moderno pode transportar cerca de 24 por cento do seu peso de decolagem como carga útil. Se, na entrada em serviço, o empuxo dos motores subsônicos estiver um ou dois por cento abaixo do estimativas de projeto, os efeitos na carga útil serão adversos, mas não catastróficos. Um déficit semelhante na eficiência dos motores supersônicos significaria a diferença entre operar com lucro ou com prejuízo.
Assim, os projetistas do motor do Concorde começaram seu trabalho sabendo que praticamente não tinham margem para erro. Eles tinham que acertar, e a “coisa” que eles tinham que acertar era um problema muito mais difícil do que qualquer outro encontrado anteriormente no projeto de motores civis. Essas dificuldades decorrem do fato de que os requisitos de fluxo de ar do motor variam consideravelmente nas fases subsônica, transônica e supersônica do voo.
Nesta área de vital importância, os fabricantes de fuselagens e motores trabalharam em estreita colaboração desde o início. A coordenação geral do projeto era de responsabilidade da BAC, sendo também é responsável pelo projeto da entrada de ar. O turbojato Olympus 593 era de responsabilidade conjunta da Rolls-Royce Bristol Engine Division e da SNECMA, a empresa francesa de motores aeronáuticos.
Em um motor de turbina a gás, o ar é aspirado através de uma entrada e comprimido (e, portanto, aquecido) por um compressor acionado por uma turbina na parte traseira do motor. O ar comprimido quente passa para uma câmara de combustão onde o combustível é injetado, a mistura ar-combustível é inflamada e os gases quentes são ejetados através do tubo de jato traseiro para fornecer impulso para a frente. Entre a câmara de combustão e o tubo de jato, os gases de exaustão também acionam a turbina.
O motor Olympus utilizado no Concorde era um turbojato twinspool, o que quase equivale a dizer que são dois motores em um, já que possui dois compressores independentes, cada um ligado à sua própria turbina.
Se a compressão do ar de admissão pudesse ser aumentada, a sua temperatura aumentaria e será necessário menos combustível para produzir uma quantidade equivalente de energia de impulso. Para alcançar uma taxa de compressão mais elevada, os designers da Olympus adotaram a nova solução de utilizar um compressor de baixa pressão e um compressor de alta pressão funcionando em série.
O motor Olympus era muito mais antigo que o Concorde. No curso do desenvolvimento do voo da primeira versão do Olympus, uma aeronave Canberra, equipada com dois dos motores, quebrou o recorde mundial de altitude já em 1953. O Vulcan com motor Olympus começou o serviço da RAF em 1956, e o empuxo do motor foi constantemente aumentado a partir de 11.000lb (4.989kg) do Mk 101 até 20.000lb (9.071kg). para o Mk 301.
Mas a evolução do Olympus ainda tinha um longo caminho a percorrer, e o próximo passo seria levá-lo além da fronteira do subsônico para o supersônico. Um motor supersônico, mais tarde designado Olympus 320 (com alterações nos materiais, para atender às temperaturas operacionais mais altas), foi desenvolvido para a aeronave militar BAC TSR2 (as iniciais significam “Tactical Strike Reconnaissance”), que voou em setembro de 1964, mas foi cancelada em abril de 1965.
O ponto decisivo quando se tratou da escolha do motor para o transporte supersônico da Europa não foi apenas o recorde do Olympus, mas a sua disponibilidade. Outros concorrentes ainda estavam na fase de desenho, mas o Olympus 320 havia sido construído, executado na bancada de testes e testado em voo primeiro em um Vulcan e depois no próprio TSR2, havendo uma evolução no seu empuxo: o Olympus 593 demonstrou um empuxo de mais de 40.000lb (18.143kg).
Um desenvolvimento da Olympus deve ser destacado com menção especial. Os dois protótipos do Concordes eram equipados com as primeiras versões do Olympus 593B, que produzia muita fumaça na decolagem e no pouso. Para responder às críticas sobre os escapes, a Rolls-Royce e a SNECMA decidiram em 1969 desenvolver para o Olympus um tipo de câmara de combustão que já tinha demonstrado, nos motores Viper, Sapphire e Pegasus, a sua capacidade de eliminar fumaça. A introdução desta câmara de combustão do tipo “anular”, em conjunto com um novo sistema de vaporização de injetores de combustível, tornou o escape do Concorde praticamente livre de fumaça.
O voo supersônico traz novos problemas para o projetista da fuselagem devido ao aumento da temperatura da estrutura que ele cria; isso traz novos problemas ao projetista do motor devido às temperaturas operacionais mais altas necessárias para produzir maior empuxo. Em Mach 2 (2.122km/h) o ar entrará no duto de admissão a cerca de -60°C, será comprimido e estará a cerca de 130°C quando atingir a face do motor, e sairá do compressor de alta pressão a 550°C.
Para lidar com essas temperaturas extremamente altas, os materiais usados no modelo subsônico do Olympus foram substituídos. O compressor de baixa pressão e os primeiros estágios do compressor de alta pressão foram fabricados em titânio; isso não apenas economiza peso, mas é robusto o suficiente para suportar gelo, pássaros e outros “objetos estranhos” que são ingeridos pelo motor. Para resistir às temperaturas ainda mais elevadas no interior do motor, ligas à base de níquel são utilizadas na fase final do compressor de alta pressão, na câmara de combustão, nas pás da turbina e no conjunto de reaquecimento.
O Olympus possuía um design modular, podendo ser dividida em 12 conjuntos principais para acelerar os procedimentos de revisão. A inspeção interna do motor poderia ser feita sem retirá-lo da nacele, por meio do boroscópio.
O sistema de entrada de ar do motor era uma das partes mais notáveis do Concorde e sua eficiência era de fundamental importância para o desempenho geral da aeronave. Inspirando ar em velocidades de até Mach 2,2 (2.334km/h) a admissão deve entregá-lo em um fluxo uniforme à face do motor a uma velocidade de Mach 0,5 (530km/h). Assim, em cruzeiro supersônico, há uma desaceleração quádrupla do ar de admissão, de 1.350 mph (2.172km/h) para cerca de 350 mph (563km/h) no comprimento da admissão, uma distância de 11 pés (3.35m). Além disso, o fluxo de massa de ar devia ser ajustado com precisão aos requisitos dos motores que variam consideravelmente ao longo da faixa de velocidade.
Essas variações necessárias no fluxo de massa de ar só podem ser alcançadas alterando o tamanho da entrada de ar, tornando-a uma entrada de geometria variável em vez de fixa. No Concorde a variação da geometria da captação é obtida pela utilização de duas rampas móveis na parte superior da entrada e uma porta de descarga na parte inferior, que também possuía uma pequena aba que abria para dentro, servindo como entrada auxiliar de ar quando necessário. O controle automático das rampas móveis era efetuado eletronicamente. Sensores de pressão na admissão forneciam informações contínuas a partir das quais a unidade de controle era capaz de calcular a posição correta das rampas e acionar o mecanismo de rampa de acordo com a necessidade do momento.
Na decolagem e na subida as rampas ficavam na posição totalmente aberta, a porta de saída estava fechada e sua aba de entrada está aberta (a configuração das entradas de ar no pouso é semelhante). À medida que a velocidade subsônica aumenta na subida, o flap é gradualmente recolhido, mas as rampas permaneciam abertas até que a aeronave atingisse uma velocidade de cerca de Mach 1,3 (1.379 km/h). À medida que a velocidade supersónica aumenta acima desse ponto, as rampas são automaticamente reduzidas e isto cria uma série de ondas de choque controladas na entrada. Essas ondas de choque reduzem a velocidade do ar de admissão até uma velocidade subsônica antes de atingir o motor.
Quando o motor do Concorde foi projetado, foi considerado uma inovação ousada propor o uso de pós-combustor em um motor de aeronave civil. Até então, esse recurso era usado apenas em aviões militares. O sistema de pós-queimador está situado na saída do motor, sendo usado para fornecer empuxo adicional na decolagem, sem grande penalidade de peso, como também na aceleração transônica para reduzir o consumo total de combustível de voo, pois embora o seu uso durante a fase de aceleração aumente o consumo imediato de combustível, há um benefício em chegar mais rápido à velocidade de cruzeiro supersônica na qual o consumo é mais baixo.
Em uma aeronave supersônica, o sistema de escapamento deve incorporar recursos de geometria variável para fornecer as variações necessárias no fluxo de gases de escapamento. Esta é a única área do motor do Concorde que passou por uma grande remodelação desde o projeto original. Aeronaves subsônicas expelem seus gases através de um bico convergente que, ao forçar os gases a passarem por um orifício menor, aumenta o empuxo que produzem. A eficiência do motor em uma aeronave supersônica pode ser melhorada com a instalação de um segundo bocal divergente para permitir a expansão dos gases, e um sistema de bocal de escape convergente-divergente foi parte integrante do projeto do motor Concorde desde o início.
O bocal de exaustão secundário padrão de produção, conhecido como TRA (para “Thrust Reverser Aft”), é notável como uma área do Concorde na qual os projetistas norte-americanos deram uma contribuição direta. Neste bocal, os componentes principais são dois “baldes”, em forma de concha, que abrem e fecham verticalmente através dos jatos de cada par de motores. Para atender às severas condições de operação, as peças eram feitas de um material alveolar de aço soldado especial, cujos fabricantes trabalharam em estreita colaboração com os engenheiros da SNECMA e da BAC no projeto desta parte.
Na decolagem o bocal secundário é parcialmente fechado, e durante esta fase o movimento dos “baldes” de exaustão, em conjunto com o funcionamento dos silenciadores, reduz os níveis de ruído de decolagem. Durante a aceleração transônica, as peças são movidas progressivamente para a posição totalmente aberta, que se mantêm durante o cruzeiro supersônico. Para impulso reverso, os baldes são fechados ao longo do fluxo de gás, desviando-o assim na direção para frente, para cima e para baixo.
Decidindo sobre uma velocidade máxima
Em qualquer projeto de transporte supersônico, a decisão mais crítica é a escolha da velocidade de cruzeiro, pois esta tem uma influência profunda na configuração aerodinâmica da aeronave, na sua estrutura e no tipo de material utilizado. Trabalhando de forma independente, os engenheiros franceses e britânicos optaram por uma velocidade de cruzeiro Mach 2.2 (2.334km/h). Mais tarde, no projeto do Concorde, isso foi ligeiramente reduzido, por razões estruturais, para Mach 2 (2.122km/h). Há duas razões básicas pelas quais os franceses e os britânicos – e os russos – pensaram que Mach 2,2 ou algo próximo disso era a velocidade certa para viagens aéreas supersônicas. Primeiro, variação das temperaturas da estrutura com a velocidade; e dois, eficiência geral.
Aeronaves supersônicas voam mais devagar que o som e mais rápido que o som. Portanto, a estrutura do Concorde e todos os seus sistemas tiveram de ser concebidos para funcionar eficientemente numa gama de temperaturas muito mais ampla do que a de qualquer avião comercial anterior. Eles tiveram que lidar com temperaturas tão baixas quanto -45°C, encontradas voando em velocidades subsônicas na gelada atmosfera superior, até + 150°C, encontradas em vôos supersônicos, pois a temperatura da estrutura de uma aeronave aumenta rapidamente com a velocidade de cruzeiro.
Em Mach 1 (1.061km/h) a temperatura média da estrutura ainda está um pouco abaixo de 0°C, mas em Mach 2 (2.122km/h) sube para cerca de 120°C, superior ao ponto de ebulição da água. Quando a velocidade de cruzeiro de Mach 3 (3.183km/h) é atingida, a temperatura da estrutura subiu para cerca de 300°C, aproximando-se do ponto de fusão do chumbo e bem acima do ponto de fusão do estanho! Os testes de materiais já estavam em andamento em ambos os países, e as indicações eram de que o limite superior de temperatura que poderia ser aceito para uma estrutura de alumínio era em torno de Mach 2.2. Fazer algo muito mais rápido do que isso significaria projetar a estrutura em aço inoxidável ou liga de titânio. Isto significaria um período de desenvolvimento muito mais longo e aumentaria enormemente os custos de desenvolvimento.
Naquela época, os projetistas de aeronaves e engenheiros de produção já especificavam e usavam ligas de alumínio há mais de 40 anos e estavam totalmente familiarizados com suas virtudes e limitações. Esse foi um motivo poderoso para a decisão de construir o Concorde em alumínio. Outra foi a vantagem mínima de tempo que um avião comercial Mach 3 apresentaria em relação a um tipo Mach 2.2. Um avião Mach 2.2 reduziria pela metade o tempo de voo subsônico através do Atlântico Norte, de sete horas para três horas e meia, mas o avião Mach 3 reduziria apenas mais 20 minutos do tempo do Mach 2.2.
O projeto das asas
O formato final da asa do Concorde é o resultado de uma série de compromissos de design. O delta delgado básico é um bom formato para voo supersônico porque pode ser projetado e construído para baixo arrasto em altas velocidades, mas está longe de ser o formato ideal para velocidades subsônicas.
No projeto do Concorde, a opção de usar uma asa de geometria variável para obter o melhor dos mundos supersônico e subsônico foi firmemente rejeitada por razões de peso e complexidade. Foi necessário um programa contínuo de pesquisa e desenvolvimento que se estendeu por vários anos para desenvolver o formato final da asa. Este foi necessariamente um processo demorado porque todas as mudanças sucessivas tiveram que ser exaustivamente testadas, primeiro nos túneis de vento e depois no ar. Aumentos na área da asa e remodelagem sutil das pontas e bordos de ataque da asa proporcionaram melhor controlabilidade em baixa velocidade e uma melhor relação sustentação-arrasto em velocidades subsônicas.
O design da asa foi outro fator que favoreceu a adoção de Mach 2,2 como limite superior para a velocidade de cruzeiro. A essa velocidade foi alcançado um ponto de equilíbrio entre requisitos aerodinâmicos supersônicos e subsônicos conflitantes.
Os dois centros
Há ainda outro problema de projeto peculiar às aeronaves supersônicas – os meios usados para compensar a aeronave em vôo. Isto envolve o “centro aerodinâmico” da aeronave, o ponto ao longo do comprimento da aeronave através do qual atuam as forças de sustentação, e também o “centro de gravidade”, que é o ponto através do qual atua o peso da aeronave. Ao “compensar” uma aeronave, medidas devem ser efetivadas para manter o equilíbrio entre esses dois centros.
Em um avião subsônico, o centro aerodinâmico se move apenas dentro de limites bastante estreitos e o ajuste pode ser feito aerodinamicamente. Os movimentos dos compensadores, ou de um estabilizador horizontal em movimento, alterarão o fluxo de ar sobre as superfícies de controle para fazer as pequenas mudanças necessárias na posição do centro de gravidade. Nesta área, como em muitas outras, o problema do design supersônico é mais complicado.
Quando uma aeronave supersônica acelera da velocidade subsônica através da faixa transônica até a velocidade supersônica, seu centro aerodinâmico se move para trás. No Concorde, a curvatura da asa e a linha do bordo de ataque ajudam a reduzir esse movimento, mas ainda é considerável. Se nenhuma ação fosse tomada para alterar o centro de gravidade, o resultado de mover o centro de sustentação para trás seria elevar a cauda da aeronave e, assim, colocá-la em uma atitude de nariz para baixo, resultando em maior arrasto e mais difícil controle.
Fazer o ajuste por métodos aerodinâmicos como na aeronave subsônica não é viável porque qualquer deflexão das superfícies de controle de vôo teria que ser feita durante o cruzeiro supersônico e causaria um arrasto inaceitável. No Concorde, o método usado para manter o centro de gravidade no lugar certo é bombear combustível entre os tanques principais e os tanques de compensação dianteiro e traseiro, conforme necessário.
É verdade que o projeto supersônico está cercado de novos problemas, mas as características do fluxo de ar do delta delgado lhe dão pelo menos uma vantagem natural sobre o projeto subsônico. A asa delta tem seu próprio “dispositivo de alta sustentação” e não há necessidade do complicado arranjo de fendas e flaps que pode ser visto em uma asa subsônica quando a aeronave decola ou pousa.
Para fazer sua aproximação de pouso a uma velocidade segura, uma aeronave delta assume um ângulo de ataque bastante acentuado. Na decolagem também está em um ângulo mais acentuado do que um avião subsônico. Nestes ângulos de incidência elevados, o fluxo de ar sobre o bordo de ataque da asa se rompe e forma um vórtice. Se esta formação de vórtice permanecer estável (e a borda principal do Concorde for projetada para mantê-la estável) ela produzirá sustentação adicional apenas nessas duas fases do vôo – pouso e decolagem – quando a aeronave subsônica tem que usar meios mecânicos para obter sustentação adicional.
O nariz móvel
Além do motor e do sistema de combustível, o nariz inclinado ajustável do Concorde é outra característica de design que difere marcadamente da prática subsônica. Um nariz móvel foi necessário no projeto porque devia ter perfil aerodinâmico para o voo supersônico, ao mesmo tempo que necessitava dar aos pilotos uma boa visão da pista do aeroporto durante o pouso e a decolagem. É longo e afunila em uma ponta afiada. O Concorde pousa e decola com o nariz mais para cima do que uma aeronave subsônica e, se fosse fixo, o nariz longo dificultaria a visão da pista.
Para contornar esse problema, a unidade do nariz foi feita de forma que pudesse ser abaixada durante o pouso e a decolagem e levantada nas demais fases do voo. O nariz móvel é composto por duas seções: a estrutura principal do nariz e a seção superior envidraçada da fuselagem dianteira, que pode ser abaixada e levantada de forma independente.
No cruzeiro supersônico, todo o nariz é levantado, o que minimiza o arrasto aerodinâmico na parte frontal, também protegendo-a contra o aquecimento cinético e a pressão do ar. Na decolagem e na fase inicial da subida subsônica, o nariz é abaixado para sua posição intermediária, 5° de inclinação. No cruzeiro subsônico, o nariz é levantado. Na aproximação, no pouso e também durante o taxiamento na pista o nariz fica na posição abaixada, 12,5° de inclinação.
Com o nariz abaixado, que foi exaustivamente testado nas condições climáticas mais extremas, a visão dos pilotos do Concorde na pista era melhor do que a da cabine de comando da maioria dos outros aviões comerciais.
Finalmente o voo
Numa manhã extremamente fria de dezembro de 1967, o primeiro protótipo, 001, foi lançado na sua sala de montagem em Toulouse. Esta primeira aparição pública do avião pretendia, através da televisão, jornais e revistas, dar ao mundo, e em particular aos contribuintes franceses e britânicos, uma oportunidade de ver o Concorde “em carne e osso”, e com isso foi sem dúvida bem-sucedido. Mas ainda havia muito trabalho a ser feito na aeronave e meses de verificações meticulosas e testes de solo seriam necessários antes que o primeiro transporte supersônico do mundo ocidental estivesse pronto para fazer seu voo inaugural.
Desde a fase do primeiro corte do metal, foram necessários quase quatro anos para que 001 decolasse, um longo tempo, é certo, mas tendo em conta os múltiplos problemas neste novo campo e o fato de os protótipos estarem a ser construídos não foi uma conquista fácil.
Domingo, 2 de março de 1969, foi um dia emocionante para os homens que projetaram e construíram o Concorde. Neste primeiro voo, o Concorde 001 transportou as esperanças e aspirações de milhares de pessoas que contribuíram para o projeto tecnológico mais ambicioso da história da Europa até entaõ. Convidados de companhias aéreas e centenas de jornalistas de todo o mundo reuniram-se em Toulouse para a ocasião. Os cinegrafistas e comentaristas de TV esperaram para transmitir o voo a milhões de telespectadores em toda a Europa e nos outros cinco continentes.
O vôo teve que ser adiado no dia anterior por causa da forte neblina. Na manhã de domingo, a neblina parecia tão pesada, úmida e fria como sempre. Mas os meteorologistas e o piloto do avião de caça Mirage, que decolou para relatar as condições “lá em cima”, estavam confiantes de que desta vez o sol venceria.
E logo aconteceu. Alto-falantes informaram à multidão que esperava que a tripulação do Concorde estava a bordo e que as verificações pré-voo estavam em andamento. Um por um, os quatro motores Olympus ganharam vida. Os bombeiros e os veículos de resgate foram posicionados. Caminhões especiais, equipados com buzinas estridentes, corriam para cima e para baixo na pista, assustando grandes bandos de pássaros. A aeronave desceu pela taxiway e virou lentamente para se alinhar na pista principal
Durante o que pareceu uma eternidade, os motores continuaram a funcionar. Então veio um som crescendo e, com os freios liberados, a aeronave branca em seu trem de pouso alto começou a se mover ao longo da pista, lentamente no início, mas ganhando velocidade. Muita respiração foi presa, muitos punhos cerrados com força. O nariz levantou e houve luz do dia sob a roda do nariz.
A multidão assistiu enquanto o Concorde subia no céu azul, seguida pelo Mirage. Nuvens gêmeas de fumaça escura marcaram sua passagem. Ela reduziu-se a uma mancha branca e depois desapareceu. Foi um voo curto, de apenas 40 minutos, mas deu a Andre Turcat e sua tripulação uma amostra de como seria pilotar um Concorde. Posteriormente, ele informaria que a aeronave se comportava melhor do que o simulador havia previsto.
Na arquibancada, os jornalistas entraram em contato com a torre de controle e foram avisados quando 001 se aproximava. Ela apareceu e, pela primeira vez, eles viram aquela característica “ave marinha” mergulhar para pousar. Uma nuvem de fumaça informou que os trens de pouso principais estavam em contato com a pista, a roda do nariz desceu, o impulso reverso foi acionado e o paraquedas da cauda se soltou de seu alojamento e se projetou atrás da aeronave.
O “Zerô-zerô-un” taxiou até parar em frente ao prédio do aeroporto e as escadas dos passageiros foram posicionadas. Em poucos minutos, a figura alta de Turcat apareceu no topo da escada, seguida por sua tripulação. Dos terraços lotados ouviu-se um rugido de aplausos e gritos de “Chefe”. Andre Turcat desceu para aceitar sorridentemente os abraços e apertos de mão dos líderes do Concorde que esperavam para parabenizá-lo.
O voo do 002
O primeiro voo do 002 montado na Grã-Bretanha ocorreu em 9 de abril de 1969. Ao redor do campo de aviação de Filton, Bristol, havia as mesmas grandes multidões e, mais uma vez, centenas de jornalistas presentes para contar ao mundo sobre isso. Depois de decolar de Filton, o 002, teve que pousar na base aérea da RAF em Fairford, já que a pista da fábrica em Filton foi considerada muito curta para teste de vôo do Concorde.
Tal como aconteceu com 001, houve praticamente a mesma sensação de tensão enquanto os preparativos pré-voo eram feitos, e praticamente a mesma emoção enquanto a aeronave corria ao longo da pista e subia no ar. Quando pousou em Fairford, houve mais parabéns, mais entrevistas, mais sorrisos.
Duas ocasiões públicas, dois grandes dias. Eles vieram e partiram, e entre as equipes de desenvolvimento de voo o sentimento era: “Alcançamos o que o público tinha todo o direito de esperar de nós – agora podemos continuar com o trabalho de testar o avião.”
Testes posteriores
Naquela época estava previsto que os voos seriam divididos entre sete Concordes; os dois protótipos, as duas aeronaves de pré-produção e as três primeiras aeronaves padrão de produção. A primeira parte do programa seria dedicada ao desenvolvimento de voos para provar o projeto e estabelecer as características de desempenho da aeronave e seus sistemas. Quando este trabalho fosse concluído, o programa continuaria com voo de certificação, além de prova de rota e voo de resistência para demonstrar as capacidades da aeronave como transporte de passageiros.
Todas as primeiras quatro aeronaves eram puramente veículos de teste, nada mais que laboratórios voadores. Cada um dos protótipos carregava cerca de 12 toneladas de instrumentação eletrônica de teste, grande parte dela desenvolvida especialmente para esse fim. Esta instrumentação foi capaz de registrar medições de 3.000 parâmetros diferentes, incluindo pressões, temperaturas, acelerações e atitudes, e as informações foram gravadas em fita magnética na aeronave para posterior análise nos centros de processamento de dados em solo. Enquanto a aeronave estava em vôo, certas informações básicas eram continuamente telemetradas para estações de monitoramento terrestre.
Na parte dianteira da cabine dos protótipos estavam situados os três painéis para os observadores de voo. Nestes painéis os observadores monitoravam o comportamento da aeronave e dos sistemas de motores, sendo as informações exibidas em instrumentos duplicando os da cabine de comando. Uma vez realizados os voos iniciais de manejo subsônico, foram iniciados os testes de vibração, uma preliminar necessária para as fases transônica e supersônica do programa.
Em 1º de outubro de 1969, o primeiro vôo supersônico do Concorde foi feito no 001. A aeronave atingiu a velocidade de Mach 1,5 (1.591km/h) e voou supersônicamente por nove minutos. Em geral, os relatórios dos pilotos sobre o progresso dos dois protótipos foram encorajadores. As características de manuseio em solo foram consideradas muito boas e houve elogios pela facilidade e precisão do controle em vôo. (Isso continuou a ser uma característica constante dos relatórios dos pilotos do Concorde desde então.) Quando o nariz foi levantado, a ausência de ruído na cabine de comando foi considerada impressionante e até, na primeira experiência, bastante surpreendente.
O Mach 2
Em novembro de 1970, ambas as aeronaves atingiram Mach 2 pela primeira vez, com poucos dias de diferença. No mesmo mês, foi ultrapassada a marca das 300 horas. A essa altura, ambas as aeronaves estavam equipadas com motores Olympus 593B, o que lhes permitiu manter velocidades de cruzeiro Mach 2 em longas distâncias. Esta nova capacidade de cruzeiro sustentado de Mach 2 significou que os pilotos do Concorde estavam entrando em um domínio de voo de teste que até então era inexplorado. O tempo de voo supersônico de um Concorde é muito mais longo do que o voo supersônico de uma aeronave militar, e os problemas de projeto decorrentes da alta temperatura da estrutura são mais graves.
A maior parte dos voos supersônicos do Concorde foram realizados sobre o mar, mas foi necessário tomar providências especiais para alguns voos supersônicos terrestres até 002. Para medições de desempenho supersônico, era necessário ter uma rota em linha reta de cerca de 800 milhas náuticas (1.481km) e proteger a tripulação. e a aeronave durante todo esse percurso deveria estar sob vigilância radar e dentro do alcance dos serviços de resgate aéreo e terrestre. Para cumprir estas condições e, ao mesmo tempo, causar perturbações ao menor número de pessoas no terreno, foi escolhida uma rota que seguia na direcção norte-sul sobre partes das costas ocidentais da Escócia e do País de Gales, e sobre a Cornualha.
Ficou claro que se tratava de exercícios de teste e que não se esperava que fossem realizados mais de 50 voos, distribuídos por um período de vários anos. Seria dado aviso sobre voos iminentes e reclamações por danos supostamente causados pelo estrondo sônico da aeronave seriam consideradas pelo governo. Como era de se esperar, os primeiros voos provocaram muitas reações críticas. Quando ouvido pela primeira vez, o estrondo sónico é certamente um som surpreendente e, apesar das garantias dadas pelo governo de que isto fazia parte de um programa de testes de voo, havia suspeitas de que se tratava de uma conspiração para “acostumar as pessoas ao ruído”.
Um dos primeiros testes feitos após Mach 2 ter sido atingido foi verificar o efeito na controlabilidade nesta velocidade de cortar primeiro um motor e depois dois motores do mesmo lado da aeronave. Este teste já foi feito muitas vezes, com e sem leme automático, e foi demonstrado que o controle não é afetado.
O primeiro incidente sério no programa ocorreu em janeiro de 1971, quando o 001, voando em velocidade supersônica, sofreu uma oscilação no motor que fez com que uma das rampas móveis na entrada de ar do motor se soltasse. Fragmentos de metal foram ingeridos no motor e danos consideráveis foram causados, mas todos esses danos estavam contidos na carcaça do motor. O motor danificado foi desligado e a aeronave retornou com três motores para Toulouse, onde fez um pouso normal.
Uma investigação intensiva foi feita sobre o incidente e suas causas, e ações corretivas de projeto foram implementadas para evitar uma recorrência. Descobrir perigos potenciais e eliminá-los é um dos principais objectivos de um programa de desenvolvimento de voo. É por isso que, durante o programa de desenvolvimento, a aeronave é deliberadamente empurrada para além dos limites do seu envelope de voo normal, e é por isso que as combinações de falhas mais matematicamente improváveis são criadas para fins de estudo.
Mais tarde, em 1971, o 001 fez os primeiros voos intercontinentais do Concorde quando voou de Toulouse para Dakar em 25 de maio e de Dakar para Le Bourget, Paris, em 26 de maio para a abertura do Paris Air Show. O vôo Dakar-Paris de 2.500 milhas (4.022km) foi realizado em 2 horas. 52min., incluindo 2h. 7min. em velocidade supersônica.
Em 4 de setembro, o Concorde 001 partiu de Toulouse para a mais longa surtida que já havia feito a partir da base, uma viagem de demonstração pela América do Sul. No espaço de 15 dias, a aeronave visitou Rio de Janeiro, São Paulo e Buenos Aires e realizou 16 voos. Quase uma centena de convidados sul-americanos voaram a velocidades Mach 2, e o 001 provou ser perfeitamente capaz de se enquadrar nos padrões normais de controle de tráfego nos aeroportos, mesmo nas condições climáticas muito adversas experimentadas em vários dias durante o passeio.
Acontece que durante 1971, o protótipo 001 realizou a maioria dos feitos dignos de nota, mas a vez de 002 estava por vir. Ao longo daquele ano, as duas aeronaves acumularam juntas o total de horas de vôo, ampliaram as fronteiras do conhecimento, resolveram problemas e testaram as soluções. Em suma, tinham cumprido a sua tarefa exigente e essencial.
Primeira reação dos passageiros
Além dos convidados sul-americanos, um punhado de outras pessoas privilegiadas voaram nos dois protótipos do Concorde durante 1971 e assim se tornaram os primeiros passageiros, além dos observadores de testes e engenheiros de desenvolvimento, a experimentar o voo com o dobro da velocidade do som. Entre os primeiros estava o presidente Georges Pompidou da França, que voou em 001 de Paris para Toulouse, percorrendo uma seção supersônica sobre o Golfo da Biscaia no caminho. Mais tarde no programa, o Duque de Edimburgo voaria em 002 e assumiria os controles em Mach 2 por um tempo.
Reação da imprensa
No Paris Air Show, em maio e junho de 1971, uma série de voos de demonstração foi feita com o 001, transportando representantes do governo, executivos de companhias aéreas e jornalistas influentes da aviação. Um destes últimos, Robert Hotz, editor da conhecida revista americana Aviation Week and Space Technology descreveu seu voo em editorial na próxima edição da publicação: “O aspecto mais sensacional de voar como passageiro a Mach 2 em um transporte supersônico é que não há nenhuma sensação que difira daquela da atual geração de jatos subsônicos…O único ruído interno incomum ocorre durante a decolagem, brevemente devido ao ruído do motor. O nível de ruído da cabine sem isolamento acústico completo do tipo avião é quase igual ao de um jato subsônico atual, com apenas um ligeiro aumento próximo à seção traseira. A pressurização da cabine se mantém um ambiente constante de 6.500 pés, mesmo durante subidas e descidas supersônicas. Durante as manobras para Mach 2, apenas a mudança de cor do céu informa aos passageiros sobre grandes curvas inclinadas. É possível e agradável caminhar durante todos os regimes de voo. Os comissários não terão problemas servindo martinis e refeições. Os passageiros não terão dificuldade em consumi-los. Eles apenas terão que beber um pouco mais rápido – Nova York estará a apenas algumas horas de distância.”
O 002 também retirou a sua quota de passageiros em voos do centro de testes de voo de Fairford, quer sobre o Golfo da Biscaia quer sobre o Mar do Norte. Esses voos de 1.600 quilômetros duravam cerca de uma hora e meia e passaram a ser chamados coloquialmente de “viagens ao redor da baía”. Desde aqueles primeiros voos, tem-se ouvido muitos passageiros do Concorde pela primeira vez tentando expressar suas reações em palavras. Alguns foram eloquentes e falaram de um triunfo do espírito humano.
A turnê mundial e a entrada em serviço
No início de 1972, estavam sendo elaborados planos para a mais exigente viagem ao exterior já realizada por uma aeronave em desenvolvimento.
A proposta era enviar o Concorde 002 numa viagem de 46.000 milhas ao Oriente Médio , ao Extremo Oriente e à Austrália, uma viagem de 30 dias que exigiria semanas de preparação. Ela ficou conhecida como “turnê mundial”, uma descrição que não era exatamente precisa, pois era uma turnê do meio do mundo e de volta, quando a aeronave visitaria 14 aeroportos em 12 países.
A partida ocorreu em 2 de junho daquele ano. A primeira parada foi em Atenas, depois de um vôo subsônico de duas horas e meia através da Europa.
A entrada em serviço do Concorde aconteceu a partir de janeiro de 1976, quando os voos regulares começaram nas rotas Londres-Bahrein e Paris-Rio de Janeiro (via Dakar) pela British Airways. A rota Paris-Caracas (via Açores) pela Air France teve início no dia 10 de abril do mesmo ano. Os voos para o território norte-americano foram temporariamente proibidos devido a protestos contra os estrondos sônicos, o que durou até maio, quando a Air France e a British Airways iniciaram simultaneamente um serviço três vezes por semana para o aeroporto Dulles em Washington. Entretanto, a baixa demanda provocou o cancelamento de parte desses voos em alguns poucos anos: a Air France deixou de voar para Washington em outubro de 1982, enquanto a British Airways faria os mesmos doze anos depois.
Antes disso, porém, o Concorde voltaria a ter seus voos cancelados para os Estados Unidos: em fevereiro de 1977, o estado de Nova York proibiu o Concorde operasse do aeroporto JFK, o que somente suspenso em outubro daquele ano, com o serviço programado de Paris e Londres para o Aeroporto John F. Kennedy de Nova York começando no mês seguinte.
Antes do final de 1977, a British Airways e a Singapore Airlines começaram a compartilhar um Concorde para voos entre Londres e o Aeroporto Internacional de Singapura em Paya Lebar via Bahrein. A aeronave, Concorde G-BOAD da BA, foi pintada com as cores da Singapore Airlines a bombordo e com as cores da British Airways a estibordo. O serviço foi interrompido após três voos de retorno devido a reclamações de ruído do governo da Malásia; só pôde ser restabelecido em uma nova rota contornando o espaço aéreo da Malásia em 1979. Além disso uma disputa com a Índia impediu o Concorde de atingir velocidades supersônicas no espaço aéreo indiano, então a rota acabou sendo declarada inviável e descontinuada em 1980.
De dezembro de 1978 a maio de 1980, a empresa norte-americana Braniff International Airways foi outra operadora temporária dos Concorde, quando alugou 11 deles, cinco da Air France e seis da British Airways. Eles foram usados em voos subsônicos entre Dallas – Fort Worth e o Aeroporto Internacional de Dulles, pilotados por tripulações da Braniff. As tripulações da Air France e da British Airways assumiam então os voos supersônicos contínuos para Londres e Paris. As aeronaves foram registradas nos Estados Unidos e em seus países de origem; o registro europeu foi coberto enquanto era operado pela Braniff, mantendo as pinturas AF/BA completas. Os voos não eram lucrativos e normalmente tinham menos de 50% das reservas, forçando a Braniff a encerrar seu mandato como a única operadora do Concorde dos EUA em maio de 1980.
A Singapore Airlines teve sua pintura colocada no lado esquerdo do Concorde G-BOAD e manteve um acordo de marketing conjunto que incluía insígnias de Singapura nos acessórios da cabine, bem como as aeromoças “Singapore Girl” da companhia aérea compartilhando tarefas de cabine com os comissários de bordo da British Airways. No entanto, toda a tripulação de voo, operações e seguros permaneceram exclusivamente sob a responsabilidade da British Airways, e em nenhum momento a Singapore Airlines operou serviços Concorde sob a certificação de seu próprio operador, nem alugou uma aeronave com tripulação. Este acordo durou inicialmente apenas três voos, realizados entre 9 e 13 de dezembro de 1977; mais tarde, foi retomado em 24 de janeiro de 1979 e operou até 1º de novembro de 1980. A pintura de Singapura foi usada no G-BOAD de 1977 a 1980.
Retirada de serviço
Em 10 de abril de 2003, a Air France e a British Airways anunciaram simultaneamente que aposentariam o Concorde ainda naquele ano. Eles citaram o baixo número de passageiros após o acidente de 25 de julho de 2000, a queda nas viagens aéreas após os ataques de 11 de setembro e o aumento dos custos de manutenção e operação, ditados principalmente pelo escasso estoque de peças de reposição (já que deixaram de ser fabricadas pela Airbus) e pela obrigatoriedade de ter um engenheiro de voo na tripulação, algo que estava deixando de existir em aeronaves mais novas.
Assim, a Air France realizou seu último voo comercial com o Concorde em 30 de maio daquele ano, com a British Airways preferindo algo maior para marcar a despedida: uma turnê de adeus que abrangeu cidades norte-americanas e do Reino Unido, durante o mês de outubro daquele ano.
Os incidentes e acidentes do Concorde
Ao longo da sua carreira operacional, em que pese a sua complexidade técnica, o Concorde registrou apenas dois incidentes e um acidente.
Dentre os primeiros, em 12 de abril de 1989, o Concorde G-BOAF, em um voo fretado de Christchurch, Nova Zelândia, para Sydney, Austrália, sofreu uma falha estrutural em velocidade supersônica. Enquanto a aeronave subia e acelerava Mach 1.7 (1.803km/h) um ruído foi ouvido. A tripulação não notou nenhum problema de manuseio e presumiu que o baque que ouviram era um pequeno solavanco do motor. Nenhuma outra dificuldade foi encontrada até a descida de 40.000 pés (12.000 m) a Mach 1.3 (1.379km/h) quando uma vibração foi sentida em toda a aeronave, com duração de dois a três minutos. A maior parte do leme superior havia se separado da aeronave neste ponto. O manuseio da aeronave não foi afetado e a aeronave fez um pouso seguro em Sydney. A investigação concluiu que o revestimento do estabilizador vertical estava se separando da estrutura do leme durante um período antes do acidente devido à infiltração de umidade pelos rebites da peça. Além disso, a equipe de produção não seguiu os procedimentos adequados durante uma modificação anterior do leme. Ainda assim, a aeronave foi reparada e voltou ao serviço.
Outro incidente ocorreu em Em 21 de março de 1992, quando o G-BOAB, enquanto voava no voo 01 da British Airways de Londres para Nova York. A aeronave sofreu uma falha estrutural durante o voo em velocidade supersônica. Enquanto navegava a Mach 2, a aproximadamente 53.000 pés (16.000 m) acima do nível médio do mar, a tripulação ouviu um ruído anormal. Não foram notadas dificuldades de manuseio e nenhum instrumento deu qualquer indicação irregular. Uma hora depois, durante a descida e ao desacelerar abaixo de Mach 1.4 (1.485km/h) uma súbita vibração “severa” começou em toda a aeronave. A vibração piorou quando a potência foi adicionada ao motor nº 2 e foi atenuada quando a potência do motor foi reduzida. A tripulação desligou o motor nº 2 e fez um pouso bem-sucedido em Nova York, observando apenas que era necessário aumentar o controle do leme para manter a aeronave no curso de aproximação pretendido. A causa para o incidente foi a mesma do evento anterior, posteriormente consertada de acordo com as recomendações técnicas.
Entretanto, foi o acidente de 25 de julho de 2000, que determinou em grande parte o fim das operações com o Concorde, até então considerado uma aeronave extremamente segura, ainda que as investigações tenham determinado que acidente se deu por causas externas.
O voo 4590 da Air France, matrícula F-BTSC, caiu em Gonesse, França, após partir do aeroporto Charles de Gaulle a caminho do Aeroporto Internacional John F. Kennedy, na cidade de Nova York, matando todos os 100 passageiros e nove tripulantes. a bordo e quatro pessoas em terra. Foi o único acidente fatal envolvendo o Concorde.
O acidente foi causado por uma tira metálica que caiu de um DC-10 da Continental Airlines que havia decolado minutos antes. Este fragmento perfurou um pneu do trem de pouso principal esquerdo do Concorde durante a decolagem. O pneu explodiu e um pedaço de borracha atingiu o tanque de combustível, causando vazamento de combustível e provocando incêndio. A tripulação desligou o motor número 2 em resposta a um aviso de incêndio e, com o motor número 1 produzindo pouca potência, a aeronave não conseguiu ganhar altitude ou velocidade. A aeronave entrou em uma atitude de elevação de nariz extremamente rápida e depois em uma descida repentina, rolando para a esquerda e colidindo com a cauda no Hôtelissimo Les Relais Bleus Hotel em Gonesse.
As propostas de versões militares
Como tantos projetos aeronáuticos civis, o Concorde também foi cogitado para funções militares, inicialmente como um vetor nuclear para a Força Nuclear da OTAN (a IANF, Inter Allied Nuclear Force), na década de 1960, após o cancelamento da aeronave Avro CF-105 Arrow, ainda que o Lockheed F-104 Starfighter também tivesse sido considerado para a função.
Outros usos miliares planejados para o Concorde incluíram vetor de mísseis nucleares Blue Steel e AGM-69 SRAM e mesmo versões de transporte.
Contudo, de concreto neste sentido, o Concorde limitou-se a ser usado na década de 1980 como simulador em escala real para bombardeiros Tupolev Tu-22 Backfire, com as tripulações de Concorde voando a grandes velocidades e altitudes que deviam penetrar as defesas aéreas da OTAN.
Exemplares sobreviventes do Concorde
Dos 20 exemplares produzidos do Concorde, 18 ainda estão exibidos em museus na Europa e Estados Unidos.
Ficha Técnica
- Comprimento: 61,66 m
- Envergadura: 25,6 m
- Altura: 12,2 m
- Área da asa: 358,25 m2
- Peso vazio: 78.700 kg
- Peso bruto: 111.130 kg
- Peso máximo de decolagem: 185.070 kg
- Capacidade de combustível: 119.600 litros
- Desempenho
- Velocidade máxima: 2.179 km/h
- Velocidade de cruzeiro: 2.158 km/h
- Alcance: 7.222,8 km
- Teto de serviço: 18.300 m
*Bacharel em Ciências Aeronáuticas (Universidade do Sul de Santa Catarina – UNISUL), pós-graduado em Engenharia de Manutenção Aeronáutica (Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais – PUC/MG). Colaborador de Conteúdo da Shephard Media. Colaborador das publicações Air Forces Monthly, Combat Aircraft e Aviation News. Autor e co-autor de livros sobre aeronaves de Vigilância/Reconhecimento/Inteligência, navios militares, helicópteros de combate e operações aéreas