Um grupo de inventores composto por pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA) desenvolveu um drone com um diferencial significativo: sua tecnologia híbrida para geração de energia. Essa inovação possibilita sua utilização em longas distâncias, inclusive como um meio de locomoção até o planeta Marte.

O drone apresenta uma capacidade autônoma única. Desse modo combina características de uma asa voadora e um multirrotor em um único conjunto motopropulsor coaxial. Assim, o dispositivo pode operar alternadamente como um avião ou seguir a lógica de um helicóptero. Ao mesmo tempo, utilizando o mesmo conjunto de motores durante o voo.

Alysson Nascimento de Lucena, pós-doutorando no Programa de Pós-graduação de Engenharia Eletrônica e Computação no ITA, destaca que as características mencionadas conferem ao equipamento, tecnicamente classificado como Veículo Aéreo Não Tripulado Híbrido (Vant):

Quais as características do drone de tecnologia híbrida?

• a habilidade de decolagem e pouso vertical por meio do multirrotor,
• além de possibilitar o deslocamento em grandes distâncias com voo horizontal sustentado pela asa.

Ele ressalta que, além dessas características, o projeto incorpora uma tecnologia híbrida para a geração de energia. Essa tecnologia pode ser alimentada tanto por células fotovoltaicas que cobrem a superfície superior da asa quanto pelo conjunto motopropulsor, também híbrido, capaz de gerar empuxo durante o voo ou produzir energia quando em repouso.

O controle de passo das hélices de cada motor confere a capacidade ao conjunto motopropulsor de gerar energia, conforme explica o pesquisador. Esse comando permite, quando a aeronave está em repouso, posicionar uma pá perpendicular à direção do vento, enquanto a pá oposta permanece paralela, maximizando a eficiência na geração de energia eólica.

“Esse Vant nos coloca em uma nova categoria de aplicação, a de longas distâncias por vários dias, devido a essa capacidade de recarregar a matriz energética. O tempo de operação está condicionado à vida útil da bateria e ela pode ser eficiente por anos. Essa característica nos possibilita operar em outros planetas, como Marte, bastando existir a oferta de ventos ou raios solares”, frisa Alysson Lucena.

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Drone funciona como avião e helicóptero

Luiz Marcos Garcia Gonçalves, orientador do projeto desde seu início e anteriormente vinculado aos programas de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), explica que os dispositivos destinados a outros planetas geralmente dependem exclusivamente da geração de energia por meio de células fotovoltaicas. No entanto, esse método enfrenta o desafio do acúmulo de poeira, o que resulta na diminuição da eficiência ao longo do tempo.

Ele destaca exemplos ilustrativos, como a situação enfrentada pela Nasa em 2021, quando a sonda InSight deixou de receber energia necessária devido à acumulação de poeira nos painéis fotovoltaicos. Recentemente, outra circunstância similar ocorreu quando o Vant Ingenuity perdeu contato com a base na Terra devido ao mesmo problema.

O professor do Departamento de Engenharia de Computação e Automação destaca que a tecnologia desenvolvida possibilita o recarregamento por meio de células fotovoltaicas e energia eólica durante os períodos em que a aeronave está em repouso, prevenindo falhas na missão devido à falta de energia. Além disso, durante o voo vertical, o fluxo de ar incidente nos painéis fotovoltaicos que cobrem a asa atua efetivamente como uma “faxina” na poeira.

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Trabalho conjunto

O desenvolvimento da tecnologia contou também com as contribuições intelectuais de Neusa Maria Franco de Oliveira e Raimundo Carlos Silvério Freire Júnior. O depósito do pedido de patente, registrado em dezembro, recebeu a denominação de “Veículo aéreo não tripulado com sustentação híbrida e conjunto motopropulsor híbrido com hélice de passo variado para operação em atmosfera terrestre e não terrestre”.

Atualmente, a tecnologia encontra-se na fase de elaboração do primeiro protótipo, mais precisamente no desenvolvimento do conjunto motopropulsor, que requer usinagem de alta precisão para evitar folgas e vibrações. Concomitantemente, os inventores estão concentrados no sistema autônomo de controle da aeronave, considerados os dois aspectos mais complexos do projeto. Uma vez superadas essas etapas, os ensaios de voo serão realizados.

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“Os conhecimentos que estão sendo adquiridos no desenvolvimento do Vant híbrido no pós-doutorado em que estou agora serão muito importantes para a aeronave entrar em operação. Outro projeto em desenvolvimento com potencial de inovação é um Vant com asas de geometria variável”, destaca Alysson Lucena. O pós-doutorado citado é feito sob orientação da professora Neusa Franco. A princípio, é fruto de uma chamada pública da Agência Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), ligada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação.