Applications of aircrafts lighter heavy than air in Brazil. Aplicações de aeronaves ligeiramente mais pesadas do que ar no Brasil.

abril 25, 2013 § 1 comentário


Research Project of Scientific Initiation at Faculdade de Tecnologia Indaiatuba

Projeto de Pesquisa para Iniciação Científica na Faculdade de Tecnologia Indaiatuba

Reinaldo Toso Júnior

Free Translation: Apr. 02, 2013 – by author – without  review

Original: 17/12/2012

It presents the  research’s line  of teacher Reinaldo Toso Junior for the development by the participation of students in the project to develop acknowledgment to understand the concepts and the applications of aircrafts lighter heavy than air  in Brazil

Apresenta a linha de pesquisa do docente Reinaldo Toso Junior para desenvolvimento por meio de participação de discentes (alunos) em projeto para desenvolver conhecimentos para compreensão dos conceitos e das aplicações das aeronaves ligeiramente mais pesadas do que ar no Brasil.

hybrid, aircraft lighter heavy then air.

Hybrid, aircraft lighter heavy then air.

A Schematic representation of a hybrid, aircraft lighter heavy then air. Source: Toso Jr., 2012.

Representação esquemática de um híbrido, aeronave ligeiramente mais pesada do que o ar. Fonte: Toso Jr, 2012.

Resumo

Apresenta a linha de pesquisa do docente Reinaldo Toso Junior para desenvolvimento por meio de participação de discentes (alunos) em projeto para desenvolver conhecimentos para compreensão dos conceitos e das aplicações das aeronaves ligeiramente mais pesadas do que ar no Brasil.

Palavras-chave: Híbridos, ligeiramente mais pesados do que o ar, dirigíveis.

Abstract

Its presents research’s line of professor Reinaldo Toso Junior for development through participation of learners (students) in a project to develop acknowledgment for comprehension of the concepts and applications of aircrafts lighter heavy than air in Brazil.

Key words: Hybrids, lighter heavy than air, blimps.

Introduction

Aircraft is all flying artifact and the flight in himself is a phenomena witch principles and definitions are still in study, what can be affirmed is that the flight involves the controlled dislocation by the atmosphere, it can be by aerostation or by aerodynamic, principles that  will be explained more ahead. From these definitions we have two applications to the flight: the aerostats (balloons) and the aerodynes (airplanes). 

 Aeronave é todo artefato voador e o voo em si é um fenômeno cujos princípios e definições ainda estão em estudo, o que se pode afirmar é que o voo envolve o deslocamento controlado pela atmosfera, sejam a aerostação ou a aerodinâmica, princípios estes que serão explicados mais adiante. Destas definições temos duas aplicações para o voo: os aeróstatas (balões) e os aerodinos (aviões).

The technologic development allowed the man to control the flight; it’s drive to the development of air transport. The aerostation as much as the aerodynamics become more utilized in the past for military application, entertainment, curiosity or scientific activities,  but the development of propulsions (motors) eliminated the dependence of winds, what allow bigger dirigibility and refinement of techniques that increases the confiability.

 O desenvolvimento tecnológico permitiu ao homem o controle sob o voo, o que levou ao desenvolvimento do transporte aéreo. Tanto a aerostação como a aerodinâmica foram utilizadas no passado para aplicações militares, diversão, curiosidades ou atividades científicas, mas o desenvolvimento de propulsores (motores) eliminou a dependência dos ventos, o que permitiu maior dirigibilidade e o refinamento das técnicas levou a maior confiabilidade.

 The first’s aircrafts able to flight big distances and with precision in route were the big blimps (dirigible balloons) used until the beginning of Second World War. How bellic artifacts they demonstrate low efficiency, but for civilian application, in notary manner, were able to operate in intercontinental flights between Europe and the Americas with regularity before the airplanes to demonstrate trustful for this challenge.

 As primeiras aeronaves capazes de voar grandes distâncias e com precisão de rota foram os grandes balões dirigíveis empregados até o início da Segunda Guerra Mundial. Como artefatos bélicos mostraram-se pouco eficientes, mas para uso civil de maneira notória foram capazes de operar em voos intercontinentais entre a Europa e as Américas com regularidade antes dos aviões mostrarem-se confiáveis para esta proeza.

 The helium gas (very flammable), the second world war and the insistence in bellic activities terminated the era of big blimps and they were replaced by the airplanes, which were more and more faster, bigger and powerful.

 O gás hidrogênio (extremamente inflamável), a segunda guerra mundial e a insistência em atividades bélicas encerraram a era dos grandes dirigíveis e foram substituídos pelos aviões, cada vez mais rápidos, maiores e mais potentes.

 The era of Jets started at the end of Second World War and in the first decade of XXI century arrived at the maximum with commercial airplanes bigger at each generation, how much bigger  lowest is the operational cost, because of bigger capacity of passengers and cargo. 

 A era do Jato começou com o final da Segunda Guerra Mundial e na primeira década do Século XXI atingiu o seu auge com aviões comerciais cada vez maiores, quanto maior menor o custo operacional, graças á sua maior capacidade de passageiros e de carga.

 The cargos transported by air in international trade uses in large scale the wide body jet airplanes of passenger (full passenger) and they carry a big quantity of not dangerous goods in the lower part of these aircrafts (lower deck), the same occurs in the combined aircrafts (combi) that transports passengers in frontal part and cargo in the back, and the full cargo aircrafts (freighters) and can carry also dangerous goods.  

 As cargas transportadas no comércio mundial pelo modo aéreo utilizam-se em larga escala dos grandes aviões à jato de passageiros (full pax – full passanger) e levam grande quantidade de carga não perigosa nos porões destas aeronaves (lower deck – deck inferior), o mesmo ocorre com as aeronaves combinadas (combi – combined) que levam passageiros na parte frontal e cargas na parte traseira, já os aviões totalmente cargueiros (full cargo – freighters ) levam também as cargas perigosas.

 The air transport since the end of 90s in XX century and in the first decade of XXI century  faces a paradox situation, by one side there is a growing demand by passengers and cargos, main in the emergent markets of Asia and South America, by other side the petroleum crises that affect in deep the air transport because of enormous consumption of fuel that this way of transport needs, ounce that it needs at same time to stay in the air and to dislocate.  

 O modal aéreo desde o final da década de 90 do século XX e na primeira década do século XXI enfrenta situações parodoxais, por uma lado há uma demanda crescente por assentos de passageiros e de cargas, principalmente nos mercados emergentes da Ásia e da América do Sul, de outro lado as crises do petróleo que afetam profundamente o modo aéreo por causa do imenso consumo de combustível que este  meio acarreta, visto que necessita sustentar-se no ar e ao mesmo tempo deslocar-se.

 The reduction of costs by the energetic efficiency and operational efficiency has driven the air transport, at each time becoming more sophisticate the aerodynamic and the propulsion technology.

 A redução de custos por meio da eficiência energética e da eficiência operacional tem norteado este modo aéreo, cada vez mais sofisticadas tem se tornado a aerodinâmica e a tecnologia de propulsão.

 The Brazil also faces yours discrepancies, the Embraer is the 3th largest aircrafts manufacturer in the world, walking to become the 2nd, and the development of internal economy in Brazil has increased the demand by air tickets an in consequence by cargo, some of air transport companies closed and other opened, while others expanded. This expansion had a discompose in the offer of infrastructure, generating restrictions in the flow of airports, its arrives at point of total collapse in national air transport (translation note: in Brazil it was called APAGÃO AÉREO- something like Air Transport Blackout) in the first decade of XXI century (air transport blackout). Today the Brazil is in a moment of public contracts and expansions of airports.

 O Brasil também enfrenta suas discrepâncias, a Embraer é a terceira maior fabricante de aeronaves do mundo, caminhando para a se tornar a segunda, e o desenvolvimento da economia interna tem aumentado a demanda por passagens aéreas e por consequência de cargas, algumas empresas aéreas fecharam e outras abriram, enquanto que outras se expandiram. Esta expansão teve um descompasso com a oferta de infraestrutura, gerando gargalos nos aeroportos, chegando ao ponto de por em colapso o modal aéreo nacional na primeira década do século XXI (apagão aéreo). Hoje vive-se um momento de licitações e de ampliação dos aeroportos.

 In others areas the Brazil is passing by problems of territory integration, the Amazon region still has big empty (abandoned) places with lacks of State´s presence, and it creates speculations about the Brazilian sovereign  over these forested regions, and it is not exclusive only about the terrestrial part, the discovery of a enormous petroleum reserve in the pre-salt, situated 400 km far from Santos city, about 40 km far from the territorial Brazilian waters demands logistics challenges of how the Brazil will to practice his sovereign over these reserves.

 Em outro campo o Brasil ainda enfrenta problemas de integração do seu território, a região do Amazonas ainda possui grandes vazios da presença do Estado, o que gera especulações quanto a soberania brasileira sobre estas regiões de florestas, isso também não é exclusivo à parte terrestre, a descoberta da imensa reserva petrolífera do pré-sal, situado á 400 km do município de Santos, cerca de 40 Km além dos limites das águas territoriais brasileiras impõe desafios logísticos de como o Brasil irá exercer sua soberania sobre estas jazidas.

 This problem of integration over the big empties, empty by the lack of ports, airports, roads, railways and others infrastructure is not exclusive of Brazil. Other regions are facing similar problems, how is in Sahara at Africa and Sub-Saharan region, the Siberian Region, the difficulties of Coalitions Forces in the Gulf Wars and the exploration in the North part of Canada, these are some examples. Others situations are the cases o natural catastrophes, when occurs the severe destruction of infrastructures and it difficult the arrival of humanitarian help.

 Este problema de integração dos grandes vazios, vazios pela ausência de portos, aeroportos, rodovias, ferrovias e demais infraestruturas  não é exclusivo do Brasil. Outras regiões enfrentam problemas semelhantes, como é a região da África no Saara e a Subsaariana, a região da Sibéria, a dificuldades das tropas da coalizão na Guerra do Golfo e a exploração do extremo norte do Canadá são alguns exemplos. Outras situações são os casos de catástrofes naturais, onde há destruição substancial das infraestruturas e dificulta a chegada de ajuda humanitária.

 In these regions, with these characteristics, there is a big dependency of air way transport with rotating wings, the helicopters, they can decollate and land in vertical position without to need of big structures, but by other side they have few capacity for passengers and cargo and short endurance. Aldo to exist the hybrids, how the convertiplanes, that can fly like airplanes and to decollate and to land how the helicopters, they also have limitations of cargo and endurance. The result is a big consumption of fuel and a few flow of cargo and passengers and because of these limitations the costs became very high.

 Nestas regiões, com estas características, há uma grande dependência do modal aéreo com pás rotativas, os helicópteros, que podem decolar e pousar na vertical, sem necessitar de grandes estruturas, entretanto possuem capacidade de passageiros e de carga limitados e pouco raio de ação. Embora existam híbridos, como os convertiplanos, que voam como aviões e decolam/pousam como helicópteros, estes também possuem limitações de carga e de raio de ação. O resultado é um grande consumo de combustível e pouco escoamento de cargas ou transporte de pessoas e cujos custos tornam-se extremamente elevados.

 One alternative for distances of until 500 Km for cargos in the maximum 70 t can be the use of hybrids lighter heavy than air, a combination of blimp and modern propulsion systems and navigation. They use the Helium gas how aerostation element, what it gives them bigger capacity of sustainability and stability; and the fuel for the propulsions can be the methane gas. The old German blimps had the endurance of about 100 hours, a range of ten thousand kilometers,  and it allow the blimps to cruise the distance between Brazil and Germany in 3 days without the actual electronic.

 Uma alternativa para distâncias de até 500 km e de cargas até 70 toneladas pode ser o emprego de híbridos ligeiramente mais pesados do que o ar, uma mistura de dirigível e de modernos sistemas de propulsão e navegação. Empregam o gás Hélio como elemento de aerostação, o que lhes dá grande capacidade de sustentação e estabilidade e como combustível para seus propulsores podem usar o gás metano. Os antigos dirigíveis alemães tinham uma autonomia de aproximadamente 100 horas, o que lhes dava um alcance de 10 mil Km, permitindo percorrer a distância entre o Brasil e a Alemanha em 3 dias sem a eletrônica atual.

 This conception of a hybrid lighter heavy than air would not to replace the transport of passengers, but can to fill the lack for cargos and supplies between isolated points, big empties, work places in infrastructure sites, petroleum platforms, aid in catastrophes, or for cargos where the length, high or wide can difficult the use of others ways of transport, how is the case of road transport of special cargos until the ports (big builder bodies, parts, pieces, towers and structures for buildings, petroleum facilities, factories and hydroelectric parts).

 Esta concepção de um híbrido ligeiramente mais pesado do que o ar não irá substituir o transporte de passageiros, mas pode preencher uma lacuna para cargas e suprimentos entre pontos isolados, grandes vazios, canteiros de grandes obras de infraestrutura, plataformas de petróleo, socorro às catástrofes, ou para cargas cujas dimensões de altura, comprimento e largura dificultem o emprego dos outros meios, como é o caso do transporte rodoviário de cargas especiais até os portos (corpos, partes, peças, hastes e estruturas de construção civil, petróleo, fábrica  e hidrelétricas).

 Companies like the Boeing, are studying the civilian and military applications of this new technology, some studies and schemas can be founded at:

 Empresas como a Boeing estudam aplicações civis e militares desta nova tecnologia, alguns estudos e esquemas podem ser encontrados em:

 SMITH Jr., Frank A. Advanced Finit Element Analysis for the Skyhook-Boeing HLV Aircraft. SIMULIA Customer Conference. USA: The Boeing Company, 2009

SKLAR, Marc. Haul aboard: SkyHook offers heavy-lift, short-range transportation in remote areas.AUGUST 2009 / BOEING FRONTIERS. USA: The Boeing Company, 2009.

SKLAR, Marc. Flying machines of the future. BOEING FRONTIERS / APRIL 2010. USA: The Boeing Company, 2010.

SMITH Jr., Frank A. Advanced Finit Element Analysis for the Skyhook-Boeing HLV Aircraft. SIMULIA Customer Conference. EUA: The Boeing Company, 2009

SKLAR, Marc. Haul aboard: SkyHook offers heavy-lift, short-range transportation in remote areas.AUGUST 2009 / BOEING FRONTIERS. EUA: The Boeing Company, 2009.

SKLAR, Marc. Flying machines of the future. BOEING FRONTIERS / APRIL 2010. EUA: The Boeing Company, 2010.

Reinaldo Toso Júnior, 25 de abril de 2013. Este material é para fins acadêmicos e destina-se ao  estudo, pesquisa e desenvolvimento, nomes, dados e citações são exclusivamente para este fim. Todos os direitos reservados.

Referências. References: https://fatecid.wordpress.com/2013/04/25/references-referencias-applications-of-aircrafts-lighter-heavy-than-air-in-brazil-aplicacoes-de-aeronaves-ligeiramente-mais-pesadas-do-que-ar-no-brasil/

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