Dr. Iscold em desafiar a gravidade, tempo no Red Bull Plane Swap

O que você pode fazer em 45 segundos? Você poderia saltar de paraquedas entre dois aviões que estão em um mergulho vertical de nariz de 140 mph, recuperar o controle e evitar a parada final no final?

Essa é a premissa do Plane Swap , o mais recente e possivelmente mais louco feito mundial da equipe de aviação da Red Bull Air Force, e 45 segundos é realmente a quantidade de tempo que os pilotos têm para fazê-lo. Parece impossível, então a Digital Trends conversou com o Dr. Paulo Iscold , engenheiro responsável pela modificação da aeronave que será utilizada na empreitada, sobre torná-la realidade.

Desacelerando, não acelerando

"É um desafio muito difícil", disse o Dr. Iscold, no que soou como um eufemismo sério, antes de continuar com uma risada. “Quando Luke [Aikins, o piloto da Red Bull Air Force que criou o conceito Plane Swap] colocou o problema na minha frente, eu fiquei tipo, 'O que diabos estamos fazendo aqui?'”

Iscold é exatamente o tipo de pessoa que você quer nesse tipo de projeto. Ele não apenas tem doutorado em engenharia mecânica, mas também projeta e constrói aviões desde 2001. Sua óbvia experiência transpareceu durante nossa conversa, assim como seu entusiasmo pela troca de aviões e aviação em geral. No entanto, isso é muito diferente do que ele fez antes.

“Minha formação é em corridas de aviões e quebra de recordes, mas isso é o oposto, é sobre como desaceleramos o avião. Do ponto de vista aerodinâmico, isso foi um desafio. Quando você vê o quadro geral, são duas pessoas trocando de avião durante o voo e isso é muito assustador. Mas não vemos esse quadro geral, vemos os pequenos pedaços que nos permitem chegar lá. É isso que esse projeto é, é como você faz essa coisa maluca não ser maluca.”

Existem dois principais desafios de engenharia que se destacam entre todas essas pequenas peças: o desenvolvimento e instalação de um freio de velocidade especial e um sistema de piloto automático personalizado. Foram esses aspectos que exploramos durante nossa conversa.

Fazendo o freio de velocidade

“Quando conversamos pela primeira vez, pensei que o freio de velocidade seria muito menor do que o que temos, e estava pensando que seria na asa como um planador”, explicou Iscold, antes de sorrir e acrescentar: “Provavelmente é por isso que disse vamos fazer isso, porque eu achava que seria simples, depois descobri que não era!”

As aeronaves utilizadas são dois Cessna 182, e o freio de velocidade é essencial para que os aviões tenham uma queda controlada, não apenas para manter a velocidade alvo de 140 mph, mas também para a estabilidade. Apesar de velocidade e freios a ar serem comumente usados ​​na aviação, variando de aeronaves que pousam em porta-aviões ao lado de um foguete SpaceX quando ele está chegando, é um território inexplorado aqui.

“É pelo menos cinco vezes maior [do que eu pensei que precisaria ser]”, explicou ele. “Eu pensei que seria quatro pés por 12 polegadas sobre as asas, e agora é 6 pés por 5 pés e na barriga do avião. Ele está preso ao trem de pouso e outro ponto duro na frente da fuselagem, e usa atuadores hidráulicos para funcionar.”

Embora seja uma grande peça adicional sendo adicionada ao avião, ela foi habilmente integrada ao corpo. “É uma modificação muito limpa no avião, o trem de pouso funciona normalmente e não precisamos cortar ou fazer furos. Ele apenas se prende a ele com um ponto de montagem e, em 30 minutos, toda a seção pode ser removida e o avião volta ao padrão.”

Tecnologia F1

A montagem de uma estrutura plana gigante na parte inferior da aeronave criou alguns desafios adicionais. Iscold resolveu o problema do impacto adicionando furos no freio de velocidade, que deixa o ar passar por ele e quebrar os vórtices que ameaçam a estabilidade, mas um problema inesperado deu um pouco mais de trabalho. Ele explicou que o freio de velocidade é na verdade composto de quatro peças e, durante os primeiros testes de voo, não importa quantas seções fossem usadas, o avião não passaria por um mergulho de 70 graus e precisava ser de 90 graus.

“Demorou um pouco para descobrir o que estava acontecendo, mesmo com mais voos de teste e simulações”, disse Iscold. A equipe acabou fazendo uma descoberta crucial. “O freio de velocidade tem uma área de baixa pressão logo atrás e faz o fluxo de ar girar. A cauda do avião está nesse fluxo, e isso estava forçando o avião a subir. Os dois estavam brigando entre si”.

A solução acabou sendo simples (se você é engenheiro mecânico): “Criamos uma lacuna entre a fuselagem e o freio de velocidade, para que o ar flua por ela, e esse jato de ar protege a cauda do fluxo de ar criado pelo freio.”

Iscold comparou isso com a forma como o Drag Reduction System (DRS) funciona em um carro de Fórmula 1 moderno, onde uma seção da asa traseira levanta para reduzir o arrasto. Em um carro de F1, aumenta a velocidade máxima, mas nos aviões Plane Swap, isso significa que uma queda de 90 graus pode ser alcançada com segurança e confiabilidade.

Piloto automático de um foguete

O freio de velocidade é apenas uma parte do que torna o Plane Swap um desafio. Como cada aeronave ficará sem vigilância por um período de tempo, o piloto automático precisa assumir o controle. Normalmente, o piloto automático de uma aeronave se preocupa em manter o avião nivelado, mas para o Plane Swap, ele tem que fazer o contrário e manter uma queda vertical. Iscold explicou que um piloto automático normal não é adequado, pois todos os seus pontos de referência usuais perdem o sentido naquele mergulho de 90 graus. A solução? “Fomos para o mesmo sistema que os foguetes usam, pois eles operam a 90 graus.”

Uma vez que o sistema foi escolhido, as tolerâncias apertadas e a extrema precisão necessárias para o sucesso do plano tiveram que ser trabalhadas, começando pelas diferenças de velocidade e tamanho dos objetos envolvidos. “Os paraquedistas estão caindo verticalmente e podem se mover um pouco para frente e para os lados, mas não muito. São cerca de 10 quilômetros por hora. Eles também estão sujeitos ao vento e se movem com ele. No entanto, em um avião descendo direto a 140 mph, se você alterar o ângulo em apenas quatro graus, já está 10 mph na horizontal. Quando o vento atinge o paraquedista o nível da superfície é pequeno, mas quando atinge a asa do avião é como uma vela. Tudo isso significa que o piloto automático precisa estar sempre dentro de três graus de inclinação para tornar a trajetória do avião estável o suficiente para os paraquedistas.”

Neste ponto, também é importante lembrar que há dois aviões e dois paraquedistas tendo que lidar com tudo isso. “Temos um voo de formação e os dois aviões precisam voar juntos, então você pode pensar que a solução natural seria sincronizar os dois aviões juntos”, disse Iscold. “Nós não estamos fazendo isso. Eles são independentes. Nós os ajustamos para se comportarem da mesma maneira e, quando estamos mergulhando, o piloto automático está trabalhando para manter a inclinação e o rumo corretos. Para impedi-los de bater um no outro, eles estão mergulhando em um caminho divergente em alguns graus, mas você não verá a olho nu.”

Complicações inesperadas

Como o Plane Swap é um empreendimento inovador, não há um plano para o projeto do avião ou um conjunto estabelecido de diretrizes a serem seguidas, e isso significa que sempre há problemas inesperados a serem resolvidos. No dia em que conversamos com o Dr. Iscold, a equipe estava lutando com um avião se comportando de forma diferente do outro. Foi uma surpresa, pois ambos os aviões são essencialmente idênticos.

“O avião azul mergulha direto como um dardo no chão. Está perfeito. O avião prateado é um pesadelo e nunca segue corretamente”, revelou Iscold, acrescentando que os dois aviões são exatamente iguais, exceto por uma pequena diferença na cauda.

“Tentamos mudar algumas coisas para replicar o avião azul, mas não ajudou”, continuou ele. “A equipe mudou o tamanho do freio de velocidade e notamos que, se diminuíssemos um pouco, o avião ficava mais estável. Infelizmente, isso faz o avião andar mais rápido e fica mais difícil para os paraquedistas.”

Com um exame mais aprofundado, Iscold encontrou o problema. “Sabíamos que um avião tinha um centro de gravidade ligeiramente diferente, e o que acontece é que quando você está na vertical, o freio de velocidade é como um paraquedas, e você quer que o centro de gravidade esteja atrás do paraquedas, se estiver acima, não é estável. Então, estamos brincando com isso e isso faz a diferença. É óbvio quando digo isso, mas como o projeto é tão grande e complexo, perdemos o controle.”

O avião prateado foi o primeiro construído, depois o avião azul foi desenvolvido para ser idêntico. Problemas como o do centro de gravidade são difíceis de identificar, especialmente quando os testes de voo são logisticamente complexos, pois sempre é necessário um aeródromo grande o suficiente, junto com os paraquedistas e equipamentos de teste, e a preocupação de que, se algo der errado, isso possa significar perder um avião. Resolver problemas leva tempo, e Iscold disse que requer uma abordagem constante e passo a passo para fazer tudo certo.

45 segundos para o sucesso

Agora que a complexidade da tarefa está clara, vamos voltar àquele período de 45 segundos para os paraquedistas pularem de um avião para o outro e retomarem o controle.

“Entre o mergulho inicial até a recuperação, temos 45 segundos”, disse o Dr. Iscold, mas, na realidade, esse tempo fica ainda mais curto quando você o analisa. “Os paraquedistas precisam acionar todos os botões e alças antes de sair [do avião], quando perderão cerca de cinco segundos, e precisam de 10 segundos na recuperação”, continuou ele. “Então, eles têm 30 segundos para fazer a transição.”

Então, na verdade, são apenas 30 segundos para saltar de paraquedas entre duas aeronaves que descem rapidamente. No entanto, embora isso pareça muito curto, o Dr. Iscold não está preocupado. “Agora [que] fizemos alguns voos de teste, eu diria que é muito tempo. A tal ponto que, se perderem a primeira, terão tempo suficiente para uma segunda tentativa.”

A engenharia inteligente e a paixão por ultrapassar os limites do que é possível com uma aeronave de repente fizeram com que 45 segundos parecessem suficientes, pelo menos para os dois bravos paraquedistas que realizam esse feito emocionante.

Você poderá ver o resultado do trabalho árduo do Dr. Iscold e de sua equipe quando o Red Bull Plane Swap ocorrer no domingo, 24 de abril. Será transmitido exclusivamente ao vivo no Hulu nos EUA às 19h ET ou 16h. PT., e na Red Bull TV globalmente ao mesmo tempo.