É difícil ficar entediado quando seu trabalho diário envolve subir em um assento no andar superior de um Boeing 747 e cruzar a cordilheira de Sierra Nevada regularmente. Para Nate Kamps, engenheiro principal e diretor de teste da equipe de operações de teste de voo da GE Aerospace em Victorville, Califórnia, o trabalho – e a vista – nunca se tornam chatos.
“Não acredito que estou sendo pago para isso”, diz Kamps. “Seremos sempre as primeiras pessoas no mundo a levar nossos novos motores para o céu. E posso olhar para a Sierra Nevada e ver os lugares que visitei no solo de uma perspectiva totalmente diferente. Cada vez que subimos, é um verdadeiro privilégio. Isso me impede de ficar complacente.”
O Boeing 747-400 em que Kamps pega carona também não é um avião comum. É a bancada de testes voadora da GE, um laboratório aerotransportado que a empresa usa desde 2010 para testar sucessivas gerações de novos motores a jato.
Antes, a GE também operou um 747-100, anteriormente propriedade da Pan Am, como um banco de testes de voo por 24 anos, até retirá-lo de serviço e enviá-lo para o Pima Air & Space Museum em Tucson, Arizona, em 2018.
“É por isso que fazemos os testes”
Antes que um motor possa ser certificado para uso comercial pela Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos (FAA), ele deve passar por testes rigorosos em condições reais de operação – ou seja, preso à asa de um avião, em vez de dentro do ambiente controlado de uma célula de teste terrestre.
Isso é o que mantém os 55 membros da equipe em tempo integral na FTO ocupados trabalhando com equipes de engenharia e design em toda a GE Aerospace em uma variedade de programas de motores.
Ao longo de seu tempo combinado no ar, os dois 747 certificaram 12 modelos de motores diferentes e múltiplas variantes, incluindo GE90, CFM56-7B, CF34 (-8C e -10E), GP7200, GEnx (-1B e -2B), LEAP (-1A, -1B e -1C), Passport e GE9X.
A maioria dos testes ocorre bem antes de um motor ser certificado, embora às vezes sejam necessários testes adicionais durante os primeiros anos em que um motor está em serviço, pois surgem problemas no campo.
Os testes abrangem toda a gama, desde ajustes básicos de desempenho, incluindo consumo de combustível, até condições extremas de voo, como estol e acionamentos em voo, operações de gravidade zero e voo em condições de gelo. Desde que foi adquirido em 2010, o 747-400 registrou mais de 1.500 horas no ar.
“Muito do trabalho que fazemos no teste de voo é muito empírico e não temos uma ótima maneira de obter no solo os dados de que precisamos”, diz Kamps. “O que estamos fazendo é desenvolver e validar os cronogramas de controle que permitem que o motor atinja suas metas de desempenho, seus requisitos de certificação e nossos requisitos internos de como ele deve se comportar em determinados cenários.”
O teste requer paciência e capacidade de fazer ajustes literalmente na hora. Muitas vezes, esse pode ser o caso de acionamentos em voo – ou seja, reiniciar um motor durante o voo, em uma variedade de cenários envolvendo diferentes velocidades e altitudes.
“Muitas vezes é tentativa e erro”, diz Kamps. Ocasionalmente, eles realizam um teste com a expectativa de que o motor funcione de uma determinada maneira, e no fim descobrem um comportamento diferente, observa ele.
Quando isso acontece, eles examinam mais profundamente os dados na base da FTO, onde podem usar mais poder de computação, e depois fazem alterações nos cronogramas de controle e outra tentativa em voo um ou dois dias depois.
“Existem duas maneiras de olhar para isso”, diz Kamps. “Uma é: o motor não se comportou da maneira que pensávamos. A outra é: é por isso que fazemos os testes. Essas descobertas são valiosas. Esse é o trabalho que precisamos fazer para certificar nossos produtos comerciais.”
Aperte os cintos e comece a coletar dados
Depois que um motor é escolhido para testes, a equipe leva meses para se preparar. Na verdade, “geralmente é mais longo do que a duração real em que estamos conduzindo os voos de teste”, diz Kevin Murtha, que trabalha em estreita colaboração com Kamps como engenheiro de testes de voo.
Além da manutenção programada regularmente do 747, que o FTO deve concluir para atender aos requisitos de aeronavegabilidade, assim como qualquer operador comercial faria, a equipe de teste de voo tem uma longa lista de tarefas:
– atualizações de software;
– manutenção regular dos sistemas elétricos de potência;
– instalação de um pilone específico (o dispositivo que conecta o motor à asa) para cada campanha de teste;
– conectar toda a instrumentação dentro do motor de teste aos computadores de bordo para monitoramento e coleta de dados;
– planejamento dos testes; e
– estruturar como serão os voos.
“Pode ficar intensivo”, diz Matty Putnam, o engenheiro de integração que gerencia grande parte do cronograma, bem como as necessidades de hardware e força de trabalho para cada acessório do motor. “Embora possamos instalar um motor em um dia, leva cerca de um mês para fazer toda a nossa instrumentação e fiação e verificar tudo.”
Nos dias de teste de voo, a aeronave de teste de voo pode ficar um pouco lotada. O diretor de teste senta-se com os dois pilotos no cockpit, à frente da famosa protuberância do 747.
O restante da equipe de teste, incluindo engenheiros da FTO, ocupa posições no convés principal, onde a maioria dos assentos da classe econômica foi removida para dar lugar a racks de computadores e estações de trabalho individuais. Pode haver de oito a 20 pessoas a bordo de um voo normal de teste. Resta apenas uma galley dianteira (as demais foram removidas para dar espaço), junto com alguns banheiros.
“A maioria dos nossos voos dura de seis a sete horas, o que seria um dia muito longo se você não tivesse acesso aos lavatórios a bordo”, diz Murtha.
No convés principal, “todos estão monitorando algo diferente”, diz Putnam. “Algumas pessoas estão olhando para pontos de dados de desempenho. Algumas pessoas estão procurando padrões de teste específicos. Alguns estão monitorando a instrumentação.”
Enquanto tudo isso acontece, o diretor de testes está se comunicando com os pilotos e engenheiros, repassando os diferentes procedimentos de teste que serão executados e “configurando cada um deles de acordo com a altitude e a velocidade do ar para que a equipe de teste possa fazer as mudanças necessárias nos controles, movimentos do acelerador e coleta de dados”, diz Murtha.
“Estamos continuamente nos certificando de que estamos vendo os resultados que esperamos”, diz Kamps. “Se as coisas não estão indo como pensávamos, é meu trabalho coordenar se precisamos fazer uma mudança durante o voo ou deixar aquele teste de lado e voltar a ele em outro voo. Então, estou trabalhando com o piloto chefe de testes e a equipe de engenharia para descobrir como usar o avião de maneira mais eficiente para obter os dados que buscamos.”
Trabalho muito legal
É por isso que o 747 é uma plataforma tão sólida para a realização de testes de motores. Primeiro, o avião é movido por quatro motores, o que fornece uma camada significativa de segurança. Além do motor de teste, “temos três outros motores CF6 – o que significa três outras fontes de energia elétrica, três outras fontes de empuxo, três outras fontes para acionar os sistemas hidráulicos”, diz Kamps. “Há muita e muita redundância.”
O 747 também tem uma cauda muito grande com um leme poderoso que pode ajudar a corrigir qualquer “impulso assimétrico”, como quando um motor de teste como um GE9X exerce mais impulso do que o CF6 na asa oposta, fazendo com que o nariz do avião desvie para um lado.
Por fim, o Jumbo Jet tem um “envelope” muito grande de capacidade de velocidade e altitude. “Ele pode ir muito rápido e muito alto para um avião comercial”, diz Kamps.
Um desses testes ocorreu na pista de um aeroporto em Fairbanks, Alasca, durante o inverno de 2020. A equipe FTO voou o avião para o norte para executar uma série de procedimentos em temperaturas ambientes muito baixas, neste caso, 34 graus Celsius negativos.
Como os testes foram realizados no solo durante vários dias, eles tiveram que manter o avião aquecido para evitar problemas com o sistema de energia e bombear ar aquecido no trem de pouso para proteger os freios e os pneus. Eles também tiveram que alugar casacos pesados e botas especiais para as temperaturas do Ártico para a tripulação.
“Uma série única de condições em comparação com o que estamos acostumados a voar no deserto de Mojave”, observa Murtha. “Foi definitivamente o maior frio que já passei.”
“Trinta abaixo de zero pode não parecer atraente”, diz Kamps, que estava na mesma viagem. “Mas também pudemos voar até a costa e ver o Alasca do ar. Voamos direto para Denali, e havia uma bela nuvem lenticular sobre o cume.”
Passando por Denali. Voando sobre o topo do Monte Whitney. Assistir ao pôr do sol sobre a Sierra Nevada. Nada mal para um dia no escritório.
“É fácil perder a perspectiva de como esse trabalho é legal”, acrescenta Kamps. “Eu tenho uma piada sobre como tenho que dividir um escritório com dois pilotos, mas tenho a melhor visão de toda a empresa.”
