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No início dos anos 2000, a fabricante brasileira de aeronaves Embraer se interessou em desenvolver seu próprio avião de transporte de médio porte, inicialmente baseado em uma versão de asa alta de seu jato E190. Entre 2005 e 2007, a empresa investigou a combinação da asa e do motor GE CF34 do E190 com uma cabine modificada para funcionar como compartimento de carga, equipada com rampa traseira, sistema de controle fly-by-wire e visão sintética.
Em 2006, a Embraer estudava um projeto de transporte tático militar de tamanho semelhante ao Lockheed C-130 Hercules, que seria equipado com motores a jato de 17.000-22.000 lbf, como o Pratt & Whitney PW6000 e o Rolls-Royce BR715. Em abril de 2007, a Embraer anunciou publicamente que estava estudando um cargueiro médio, designado C-390, que incorporaria muitas das soluções tecnológicas da série E-Jet, incluindo uma rampa traseira para carga e descarga.
Em março de 2008, o governo brasileiro planejou investir cerca de R$60 milhões no desenvolvimento inicial da aeronave, enquanto a Força Aérea Brasileira estava finalizando um contrato inicial para a compra de 22 a 30 unidades, e a Embraer negociava com possíveis parceiros. Dois meses depois, o Congresso Brasileiro liberou R$800 milhões para o projeto. Em abril de 2009, a Embraer recebeu um contrato de $1,5 bilhão para desenvolver e construir dois protótipos. Naquele momento, o design era completamente novo em termos de fuselagem, asa, cabine de pilotagem e seleção de motores.
Em março de 2010, a Embraer estabeleceu um cronograma de desenvolvimento, com a entrega do primeiro protótipo prevista para o final de 2014. Em julho daquele ano, no Farnborough Airshow, a Força Aérea Brasileira anunciou a intenção de encomendar 28 C-390s, e a Embraer aumentou a capacidade de carga da aeronave para 21 toneladas. No Paris Air Show de 2011, a Embraer anunciou planos para lançar uma versão estendida do C-390 voltada para o mercado civil de cargueiros por volta de 2018, estimando 200-250 pedidos ao longo de 10 anos.
Em abril de 2011, a Embraer estimou que 695 aeronaves de transporte militar precisariam ser substituídas na próxima década. Em agosto de 2010, os ministros da defesa do Chile e do Brasil assinaram um acordo para a empresa chilena ENAER participar do projeto do C-390. O mesmo mês, a Argentina anunciou sua participação no programa de construção. Em setembro de 2010, a Colômbia também assinou um acordo para participar do programa C-390. Em dezembro de 2011, Brasil e Portugal firmaram uma parceria de defesa para o desenvolvimento dos componentes do KC-390, que seriam fabricados pela subsidiária portuguesa da Embraer, OGMA.
Em abril de 2012, a Boeing e a Embraer assinaram um acordo de cooperação. Dois meses depois, assinaram um acordo para colaborar no desenvolvimento do C-390, com Boeing se comprometendo a comercializar o C-390 nos EUA, Reino Unido e Oriente Médio. No entanto, em abril de 2020, a Boeing optou por encerrar as joint ventures planejadas com a Embraer.
Principais subcontratados incluem Aero Vodochody para a seção traseira da fuselagem, BAE Systems para o sistema de controle de voo fly-by-wire, ELEB para o trem de pouso, OGMA para a concepção e fabricação dos sponsons, e Rockwell Collins para a aviônica. A International Aero Engines fornece os turbofans V2500-E5, sua primeira aplicação militar.
Em 25 de abril de 2023, foi anunciado que o KC-390 poderia ser montado em Portugal para clientes europeus, junto com o novo A-29N. O C-390 Millennium, um avião de transporte utilitário de médio porte, possui um design modular que permite operações flexíveis. Ele é equipado com controles de voo fly-by-wire, cockpit com displays head-up e sistema de reabastecimento em voo.
O compartimento de carga do C-390 tem 18,5 m de comprimento, 3,45 m de largura e 2,95 m de altura, podendo transportar até 26 toneladas. A aeronave foi entregue oficialmente à Força Aérea Brasileira em 4 de setembro de 2019 e desempenhou um papel crucial durante a pandemia de COVID-19, ajudando a cidade de Manaus. Após a explosão em Beirute, um C-390 foi enviado com seis toneladas de medicamentos e alimentos. Em 2021, participou de exercícios operacionais nos EUA e missões de ajuda após o terremoto no Haiti.
Em fevereiro de 2022, o governo brasileiro reduziu o pedido de C-390s para 22 aeronaves devido a medidas de austeridade financeira. Em 2023, a aeronave participou de várias operações humanitárias e exercícios internacionais.
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