Por: Maycol Vargas

Amsterdã, 28 de Maio — A Joby Aviation é uma startup fundada em 2009 e hoje conta com mais de 700 funcionários. A companhia, com sede na Califórnia – EUA, está desenvolvendo uma aeronave pilotada, totalmente elétrica de decolagem e pouso vertical (eVTOL).

O objetivo da companhia é o desenvolvimento de uma aeronave silenciosa, rápida e não poluente, com o intuito de revolucionar a mobilidade pessoal no setor aéreo.

A aeronave de cinco lugares, revelada publicamente em 2020, deve começar a ser utilizada comercialmente, como meio de transporte de passageiros, já no inicio do ano de 2024.

Mecânica dos Fluidos Computacional – CFD

O CFD – Computational Fluid Dynamics é a área onde os engenheiros da Joby Aviation têm concentrado grande parte de seus esforços. O CFD é um campo de estudo que permite o entendimento da dinâmica dos processos que apresentam escoamento, neste caso, o fluxo de ar sobre o corpo da aeronave. A utilização do CFD é interessante, pois é muito mais barato que

testes em bancadas ou utilizando protótipos. No entanto, o CFD é geralmente utilizado como estudo complementar e não como foco principal. Dessa maneira, foi possível o desenvolvimento rápido e interativo do design, enquanto o time pesquisava outros designs e arquiteturas.

A utilização do CFD proporcionou uma grande compreensão do que esperar do desempenho da aeronave aos engenheiros e, devido a natureza inovadora do projeto, a equipe não tinha acesso a dados de projetos anteriores, ficando assim sem uma extensa base para suas previsões. Devido a isso, as simulações numéricas forneceram as equipes um valioso conhecimento. Segundo o chefe de aeromecânica Alex Stoll, “Ninguém nunca projetou uma aeronave como esta. Estamos desbravando novos caminhos […] A aerodinâmica é complexa e, portanto, confiamos muito no CFD para entender as várias interações em toda a fuselagem.”

Simulações de CFD são complexas e computacionalmente custosas, utilizando centenas de núcleos de CPU cada uma, e podem levar várias horas até serem concluídas, segundo os engenheiros da Joby. A empresa inicialmente executou o software Simcenter STAR-CCM + CFD em um cluster local para a simulação. Ao conhecer outro engenheiro que estava executando o CFD no Amazon Web Services (AWS), Alex Stoll percebeu que aproveitar a nuvem poderia melhorar a eficiência, reduzir custos e aumentar a produtividade dos engenheiros da Joby, diminuindo o tempo de resposta do trabalho. Stoll ainda disse: “Usar a AWS nos ajuda a obter os resultados de nossa simulação CFD com mais rapidez. Em alguns casos, obtemos resultados em até 24 horas, casos que antes demoravam uma semana para terminar. Para executar as mesmas análises, na mesma escala e com o mesmo tempo de retorno usando recursos locais, teríamos que ter um cluster de computação enorme, rodando com baixa utilização, o que seria muito mais caro para comprar e manter.”

Sobre a aeronave

A aeronave possui seis hélices e pode decolar de maneiras diferentes, cada uma variando em eficiência energética, velocidade e nível de ruído. Jeremy Bain, que lidera a área de CFD na

Joby disse: “Por exemplo, talvez possamos fazer alguns ajustes em como os pilotos pilotam a aeronave, ajudando a reduzir o ruído, que é essencial para obtermos a aceitação da comunidade […] CFD é a melhor maneira de analisarmos todas as opções de uma vez e obter uma compreensão clara do que está acontecendo.”

O vídeo a seguir mostra a aeronave decolando verticalmente, como um helicóptero, e depois mudando sua configuração durante o voo. Segundo a empresa, a aeronave pode atingir a velocidade máxima de 320 km/h, viajar 240 km com uma única carga e ser 100 vezes mais silencioso do que uma aeronave convencional.

Criação de novas opções de transporte

Ao executar modelos CFD usando HPC e infraestrutura gerenciada baseada em nuvem da AWS, a Joby Aviation foi capaz de otimizar o design da aeronave enquanto continha os custos. “Podemos executar todos os tipos de análises rapidamente na nuvem e, em seguida, reduzir quando não estivermos usando todo esse poder”, disse Bain.

“Quando você está pilotando uma aeronave, deseja ter o máximo de análise possível”, acrescenta Bain, “e com a meta de entrar em serviço em 2024, é importante para nós trabalharmos com eficiência, o que a AWS possibilitou que façamos.”

Projeções para o futuro

De acordo com dados da Joby Aviation revelados em uma apresentação da empresa para seu investidor, a expectativa é que cada aeronave custe US $ 1,3 milhão para fabricar, com um potencial para redução desse valor pela metade no futuro. Segundo projeções da empresa, é esperado que cada aeronave gerará US $ 2,2 milhões em receita. Considerando que todas as aeronaves voarão 7 horas por dia e passarão 12 horas em operação ou 2.300 horas por ano e 4.500 horas em operação, com uma média de 2,3 passageiros por viagem.

Maycol M. Vargas é Eng. Aeronáutico com Doutorado em Engenharia e Tecnologia Espaciais e correspondente da eyesonbrasil.