Autor: Martin Gomez
No amanhecer do dia 22 de maio, o Facebook alcançou outro marco importante e animador para o programa Aquila: a aeronave completou com sucesso o segundo voo de teste em grande escala. A Aquila voou por 1 hora e 46 minutos, pousando perfeitamente em nosso local determinado.
Para realizar o lançamento logo após o nascer do sol, previsto para às 5h15 da manhã, chegamos ao portão do Yuma Proving Ground (YPG), no Arizona, à 0h30. Enquanto alguns membros da equipe começaram a abrir o hangar e preparar o avião para a decolagem, o resto de nós ficou responsável pelas estações de controle e engenharia terrestre. E basicamente todos estudaram a previsão do vento.
O segundo voo teste da Aquila levou em consideração as lições aprendidas em nossa primeira incursão. Antes do segundo voo, incorporamos uma série de modificações à Aquila, incluindo:
- Adição de spoilers às asas, que ajudaram no deslizamento e no momento do pouso;
- Incorporação de centenas de sensores para reunir novos dados;
- Modificação do software utilizado pelo piloto automático;
- Integração de novos rádios para o subsistema de comunicação;
- Aplicação de um acabamento mais suave no avião;
- Instalação de um mecanismo de parada horizontal com hélices para uma aterrissagem bem-sucedida.
Às 5h27, com o sol no horizonte, e todas as verificações de teste da aeronave foram realizadas. Os links de rádio (ligações ascendentes redundantes e downlinks são instalados tanto para largura de banda extra como para redundância) foram funcionais, as superfícies de controle e spoilers foram livres e corretas, e os quatro motores responderam aos comandos de maneira adequada.
Depois de completar nossa lista de verificação de pré-decolagem, a espera foi recompensada com ventos tão baixos quanto o que foi previsto. Uma rápida pesquisa entre os pilotos e engenheiros resultou na decisão pelo lançamento. A velocidade de lançamento foi calculada a 43km/h, informação passada para os operadores do veículo de reboque. A tripulação observou atentamente as informações, aguardando sinais de que o piloto automático havia assumido o comando, e de que a aeronave se afastara da plataforma de lançamento.
A decolagem foi normal, assim como a percepção de que todos os sistemas estavam funcionando normalmente: o motor, o medidor da velocidade, o medidor de percurso, os links de rádio e o GPS. Todos apresentavam o comportamento esperado. A única surpresa foi feliz: a taxa de subida – a 180 pés / min – foi quase duas vezes mais rápida do que no nosso primeiro voo. Nós atribuímos isso aos inúmeros refinamentos para a Aquila – especialmente um acabamento mais suave – que foram baseados em aprendizagens de nosso primeiro voo.
Continuamos a subir a 3.000 pés, procurando sinais de uma aeronave saudável antes que o avião subisse acima do plano de voo. Com toda a telemetria “no verde”, continuamos a subir. Devido ao design, a Aquila não faz nada rápido: ela sobe lentamente, desce ainda mais devagar, e ao voar contra o vento movimenta-se a apenas 10-15 m/h sobre o solo. Nós criamos a Aquila desta forma, porque foi feita para permanecer na mesma área por longos períodos de tempo para fornecer acesso à internet. Aquila é alimentada por energia solar e extremamente eficiente em termos de energia – consumindo o equivalente de potência de três secadores de sopro.
Este segundo voo foi sobre dados. Nós voamos longas distancias entre os pontos de teste a velocidade constante, posição e altitude para medir o arrasto da aeronave. Os dados desses “trim shots”, como são chamados, serão usados para refinar nossos modelos aerodinâmicos, que nos ajudam a prever o uso de energia e assim otimizar a bateria e o tamanho da matriz solar. Nós também realizamos uma extensa instrumentação da estrutura da aeronave, adicionando centenas de sensores à mesma para entender como o design da Aquila responde ao voo em tempo real. Isso inclui centenas de medidores de tensão e unidades de medição inercial de três eixos (IMUs). Essas ferramentas servem para verificar e aprimorar nosso modelo estrutural, que prevê tanto a forma estática da aeronave – projetada para ser muito flexível para responder a rajadas e manobras de vento.
Ao longo do voo, também continuamos a verificar o efeito de arrasto criado por novos “spoilers” que adicionamos à Aquila em vários ângulos. Spoilers são superfícies móveis na asa de uma aeronave que ajudam a criar arrastamento para reduzir a velocidade e diminuir a elevação. Nós também testamos a força do sinal de dois links de rádio de vários ângulos de aspecto.
Depois de testar o algoritmo de pouso com um pouso elevado, nós levamos a aeronave a um pouso completo e bem-sucedido no local designado.
A aeronave Aquila não tem trem de pouso no sentido tradicional. Ela pousa com almofadas de Kevlar ligadas ao fundo das estruturas do motor. A lógica é dupla: 1) Nós aterrissamos a taxas baixas de velocidade e descida do solo, para que possamos salvar o peso e o arrastar de amortecedores e rodas, e 2) grande parte da massa da aeronave está concentrada nas estruturas do motor, pois é aí que as baterias estão instaladas; uma vez que as baterias aterram, parar a descida do resto da aeronave impõe pouca carga na estrutura.
Para a plataforma de aterrissagem, criamos um círculo de 500 pés de cascalho nivelado, com cerca de 6 polegadas de profundidade e com consistência de areia áspera. A Aquila voa de forma autônoma, com exceção das intervenções manuais em casos como o alinhamento com o vento. Portanto, pouco antes do pouso, a tripulação de voo carrega um plano de aterrissagem com base na direção do vento, de modo que a aeronave aterrisse contra o vento, respeitando o limite do vento de cruzeiro.
Ao pousar, a Aquila segue uma trajetória de 3 graus – conhecida como “glideslope” – que começa a centenas de pés no ar e termina no chão. Uma característica desta classe de aeronave é a baixa resistência – é a única maneira de voar sobre o poder limitado que a luz solar pode fornecer. Mas enquanto a resistência é a arqui-inimiga do vôo, também é uma grande aliada no pouso. Os spoilers que adicionamos à aeronave são controlados pelo piloto automático. Quando o piloto automático percebe que a aeronave está acima da linha de glideslope, ele abre mais os spoilers e, quando percebe que a aeronave está abaixo da glideslope, ele as fecha. Enquanto isso, como faz durante todo o vôo, o piloto automático diminui ou aumenta o nariz da aeronave usando elevons, o que ajuda a aumentar ou diminuir a velocidade.
Alguns segundos antes da aterrissagem, o piloto automático parou os motores conforme planejado e travou-os horizontalmente. Eles ficam travados na posição horizontal para evitar danificá-los quando se aproximam. Todos os motores pararam, mas apenas uma hélice travou horizontalmente. A aeronave posicionou-se na pista de pouso suavemente e parou a 10 metros. Foi absolutamente perfeito. Assim como dirigir um carro em uma superfície de cascalho, pousar um avião em cascalho também causa alguns pequenos e facilmente reparáveis ondulações, mas, de outra forma, a Aquila pousou em grande estilo.
Da nossa estação de engenharia próxima, nossa equipe da Aquila assistiu a um vídeo que exibia a visão ar-a-ar a partir do nosso helicóptero perseguidor. Tivemos um assento na primeira fila enquanto a aeronave deslizava suavemente para uma parada em uma nuvem de poeira – e a estação de engenharia entrou em agitação. Após o pouso da Aquila, a equipe do YPG informalmente batizou esta área de pouso de “Praia Aquila” – um nome que toda a equipe estava orgulhosa de adotar!
Desnecessário dizer que toda a equipe ficou entusiasmada com esses resultados. Conectar as pessoas por meio de aeronaves de alta altitude com energia solar é um objetivo audacioso, mas marcos como esse vôo fazem com que os meses de trabalho pesado tenham valido a pena. E o que é particularmente gratificante é que as melhorias que implementamos com base no desempenho da Aquila durante seu primeiro vôo de teste fizeram uma diferença significativa neste vôo. Nos próximos meses, estamos ansiosos para tirar as lições de nosso segundo vôo bem-sucedido para continuar o progresso do programa Aquila para ajudar a aproximar o mundo através da conectividade.