Definições das aeronaves parte 1. 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


Definições das aeronaves parte 1

Define-se como aeronave todo artefato feito pelo homem que se eleve na atmosfera e use o meio atmosférico para esta elevação, o voo (FAA, 2007 far – 1). Isto exclui os foguetes e os satélites, visto que os foguetes usam a retropropulsão e os satélites as forças gravitacionais, (GREEN, 2008 p. 174). “Aeronave significa um dispositivo que é usado ou que se pretenda usar para voar na atmosfera, capaz de transportar pessoas e/ou coisas” ANAC, 2011 2/22.

Existem dois grandes grupos de aeronaves: Os aeróstatos e os aerodinos (REJADO, 2008 p. 106).

Aeróstatos se elevam por conterem em um espaço confinado, tipo bolsa, “o envelope”, ar menos denso que a atmosfera ao seu redor. Portanto empregam meios mais leves do que o ar ou Lighter Than Air vehicle – LTA. Este princípio é a aerostação (KHOURY, 1999 p. 8).

Já os aerodinos utilizam a aerodinâmica para se elevarem, são meios mais pesados do que o ar ou Heavier Than Air vehicle – HTA (KHOURY, 1999 p. 290).

Outro grupo é dos híbridos, que ainda está se desenvolvendo, são os meios um pouco mais pesados do que o ar ou Hybrid Air Vehicles – HAV, que empregam a combinação entre aerodinâmica e aerostação.

 

 

1 Aeróstatos

1.1 Balões

Quando se fala aqui de balões é sobre balões para fins comerciais, científicos ou a prática do balonismo. Não é o objetivo neste trabalho explicar ou descrever a prática esportiva do balonismo ou suas manobras, a operação de balões esta regulamentada também pela ANAC e se organiza por meio da Confederação Brasileira de Balonismo[1].

Os balões podem ser livres ou cativos, os cativos são presos por um cabo e os livres como o próprio nome diz, ficam soltos (JAKHU, SGOBBA e DEMPSEY; 2011 p. 66). Podem ser tripulados ou não. Quando os balões são tripulados devem-se adotar muitas medidas de segurança para a tripulação, mesmo os balões não tripulados devem ser lançados de pontos específicos mapeados para não prejudicarem aeronaves em suas rotas áreas. A prática de soltar balões livres de ar quente (com chama viva) para propósitos de recreação no Brasil é considerada crime ambiental pela Lei 9.605 de 12 de dezembro de 1998.

O princípio mais antigo para a elevação de um balão é o uso do ar quente, o ar aquecido, menos denso do que o ar frio sobe na atmosfera. Quando o ar quente é confinado em um envelope (bolsa) a força de empuxo faz com que o balão suba quando esta força é maior do que o peso do balão e sua carga (DUBBEL, 1974 p. 291 – 294).

Figura 1 - Balão de ar quente. Fonte: autor. Quando o empuxo é maior do que o peso o balão sobe.

Figura 1 – Balão de ar quente. Fonte: autor. Quando o empuxo é maior do que o peso o balão sobe.

O balão de ar quente tem uso promocional e para a prática do balonismo, também podem ser usados em fotografia ou filmagem. No ocidente as primeiras experiências documentadas com balões de ar quente datam do século XVIII (YAJIMA, IZUTSU e IMAMURA, 2009 p. 1 e 2), também foi no século XVIII que foi registrado o uso do Hidrogênio em balões (op. Cit., p. 3).

Assim como o hidrogênio podem-se utilizar outros gases mais leves do que o ar na temperatura ambiente, o Hélio funciona bem, muito mais leve que a mistura do ar[1], mas o Hidrogênio é mais eficaz do que o Hélio, entretanto o Hidrogênio é extremamente inflamável, já o Hélio é neutro.

O uso científico mais intenso dos balões tomou proporções no século XX. Os balões de Hélio podem ser usados para fins recreativos, promocionais e finalidades científicas, entre as atividades científicas podem-se citar aqueles para usos meteorológicos ou astronômicos. O Hidrogênio é ainda utilizado de maneira muito específica. No Brasil o uso regular de balões com propósitos científicos ocorre de maneira sistemática desde os anos 60 do século XX.

The southern hemisphere is also useful for balloon experiments because of its geographical conditions. For example, the observable regions of space differ from those of the northern hemisphere; in particular, it is possible to observe the center of the galaxy. In Brazil, balloon observations have been attempted since 1960s, and full-fledged scientific ballooning has been pursued since the end of the 1980s under the auspices of Brazil´s space research institute, the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

YAJIMA, IZUTSU e IMAMURA, 2009 p. 9.

Os balões livres ou cativos possuem limitações quando à direção, o que se controla é a altura, quando tripulado, o balonista, quem opera o balão, que é um piloto habilitado de acordo com as regras da ANAC, consegue controlar a altura do balão para evitar determinadas correntes de ar e seguir em outras, por isso precisa conhecer muito bem a meteorologia e os conceitos de navegação aérea.

Sem tripulação ou controle os balões sobem até atingir o ponto de equilíbrio (BOOKER e COOPER, 1965) ou explodem quando se atinge o limite de resistência do envelope (bolsa que contêm o gás ou ar aquecido), os equipamentos caem sustentados por meio de um paraquedas, podendo ser recuperados ou não (NOAA, 2012). Em equilíbrio os balões acabam perdendo pressão por causa da permeabilidade do revestimento e perdem altura até caírem. Os balões para se manterem em certas alturas podem usar lastro, que pode ser carga física, como a areia ou água, ou mesmo o ar.

Em ambos os casos os ventos intensos podem por em risco os balões, por isso todos que operam e/ou lançam balões precisam ter grandes conhecimentos de meteorologia. Os balões podem possuir os mais variados formatos, para fins específicos, predominando a forma esférica ou próxima a esta, como polígonos, mas formas cilíndricas e até tetraedros podem ser empregados (BOOKER e COOPER, 1965), as formas especiais podem imitar objetos, animais ou pessoas, são usados para fins promocionais ou em apresentações.

Os balões podem ser feitos de materiais flexíveis (os mais comuns) ou de estrutura rígida, que operam com altas pressões, estes últimos, segundo BOOKER e COOPER (1965), são mais acurados para a mediação das correntes de ar em grandes altitudes. No desenvolvimento da astronáutica alguns balões estratosféricos foram tripulados.

A altura que o balão irá trabalhar a carga a deslocar, a variação da temperatura, os ventos e a velocidade, o tipo de gás, as radiações solares e o tempo de permanência no ar irão determinar o material do tecido, o tamanho, o tipo de trama, a costura/soldagem, o desenho, e os equipamentos necessários (LORENZ, 2008), aqui se faz um breve relato de alguns exemplos:

O envelope dos balões deve ser feito de material flexível, resistente e impermeável. Os balões de ar quente usam a poliamida anti-rasgo, do mesmo tipo usado em paraquedas, com ou sem revestimento, um dos revestimentos pode ser o silicone e também pode ter propriedades anti-chama.

O cloropreno (borracha sintética) é um revestimento muito usado em balões, para grandes balões é usado o tecido de poliéster em tramas especiais e é revestido com cloropreno.

O fluoreto de vinila (LORENZ, 2008), o acetato de polivinila ou o látex também podem ser usados em balões. A Goodyear fabrica os seus dirigíveis com tecido de poliéster revestido de cloropreno[2]. Os balões não flexíveis são revestidos com folhas de alumínio. Outros materiais mistos, compostos especiais, os composites, também podem ser usados, que podem ser rígidos ou flexíveis.

Muitos balões meteorológicos e astronômicos podem atingir a estratosfera, atingindo cerca de 30 km de altitude.

Podem ter superfície reflexiva e serem monitorados por radar e outros equipamentos, o diâmetro destes balões pode atingir 180 metros ou mais. Estes lançamentos e operações exigem muitos conhecimentos e cálculos precisos, áreas que pertencem à tecnologia espacial e a meteorologia.

1.2 Balões Dirigíveis

Os balões dirigíveis possuem uma notável diferença dos balões: possuem mecanismos de elevação/descida e de direção conforme exemplo na figura seguinte. Os dirigíveis em inglês são conhecidos como Airships (KHOURY, 1999 p. 13).

Figura 2 - Balão Dirigível. Fonte: Autor.

Figura 2 – Balão Dirigível. Fonte: Autor.

De acordo com KHOURY (op. Cit. p. 14) existem três tecnologias para a fabricação dos dirigíveis: Rígido, Semirrígido e Flexível, todos possuem bolsas internas para a expansão do gás. O formato em charuto é o mais comum por causa da aerodinâmica.

Os rígidos usam uma estrutura de alumínio, que dá forma e sustenta finas folhas de alumínio. Meios mais modernos podem usar composites, estes materiais compostos são produtos de engenharia avançada.

Os rígidos foram muito usados no passado, graças ao trabalho pioneiro do alemão Ferdinand Von Zeppelin, cujo sobrenome virou sinônimo de balão dirigível, se diz balão Zeppelin ou apenas Zeppelin. Seus trabalhos iniciaram-se no final do século XIX e culminou com a Segunda Guerra Mundial, de 1900 até 1939 foram produzidos 119 “Zepelins”, a maioria com propósitos militares (SYON, 2002 p. 3).

Outra empresa pioneira é a Goodyear (Goodyear, 2012), produzindo dirigíveis desde 1925, foram mais de 300, sendo estes na maioria flexíveis, destacam-se dois grandes rígidos para a Marinha Estadunidense.

Hoje a Goodyear opera quatro dirigíveis, três nos Estados Unidos da América e um na China. Os americanos e ingleses chamam os dirigíveis flexíveis de Blimps.

Nos anos 20 e 30 do século XX os alemães tomaram a liderança tecnológica dos dirigíveis, apesar dos fracassos em seus empregos militares, os dirigíveis foram o primeiro meio aéreo seguro para cruzar o Atlântico, muito antes dos aviões, cujos motores pouco confiáveis, tornavam a travessia uma aventura.

The airship may have been lacking in certain comforts for the traveler, but its appeal to business interests appeared to be unqualified, or so the advertising suggested. The Hindenburg´s first South American flight carried the five hundred thousandth Opel cars for delivery to Rio de Janeiro: the German reputation sold German goods.

SYON, 2002 p. 193-194

Nos anos 30 do século XX o LZ 127 Graf Zeppelin fez voos regulares entre o Brasil e a Alemanha, a companhia alemã Luftschiffbau Zeppelin Gmbh construiu uma torre de atracação em Recife e outra no Rio de Janeiro, onde também foi construído um Hangar, a torre de Recife e o hangar no Rio de Janeiro estão lá até hoje. A viagem durava cerca de 100 horas e nunca foram registrados acidentes (GORDINHO 2003 p. 97).

Os grandes dirigíveis tinham velocidades de cruzeiro em torno de 110 Km/h, para a locomoção utilizavam motores que queimam gás combustível, o que dava uma autonomia de aproximadamente 100 horas e viajavam a uma altura de 1 km (Airshiponline, 2012). A capacidade de carga e de passageiros variava, mas nos maiores ficava em torno de 15 – 20 t e podiam levar aproximadamente 20 passageiros, para os padrões atuais parece pouco, mas na época era muito relevante.

A interrupção no uso dos grandes dirigíveis se deu por três aspectos: O gás utilizado era o Hidrogênio, o que levou a muitos desastres, o Hélio era muito caro na época, a Segunda Guerra Mundial e o desenvolvimento da aviação, que tornou os voos sobre o Atlântico possíveis.

Com a declaração de guerra ao eixo os pontos de atracação e o hangar dos dirigíveis foram confiscados pelo Brasil e utilizados para operações com dirigíveis americanos na patrulha da costa brasileira na Segunda Guerra Mundial (GOMES e MIGON, 2012).

Figura 3 - Representação esquemática dos dirigíveis e sua comparação em escala. Fonte: elaborado pelo autor. A silhueta do BOEING 747-306 foi obtida do site da Aviation Safety Network disponível em [http://aviation-safety.net/wikibase/wiki.php?id=74533]

Figura 3 – Representação esquemática dos dirigíveis e sua comparação em escala. Fonte: elaborado pelo autor. A silhueta do BOEING 747-306 foi obtida do site da Aviation Safety Network disponível em [http://aviation-safety.net/wikibase/wiki.php?id=74533]

Mas o emprego dos dirigíveis com o tempo estendeu-se para outras áreas, isso foi possível por causa do desenvolvimento da eletrônica e dos meios de comunicação, da transmissão de imagem e som e do controle remoto.A Lightship Group[1] por exemplo, é líder mundial em propaganda por meio do uso de dirigíveis, inclusive tem uma filial no Rio de Janeiro, opera três configurações de dirigíveis com três até cinco tripulantes, seus dirigíveis são fabricados pela American Blimp Corporation[2].Assim os dirigíveis modernos, menores e mais seguros, como os da Goodyear ou da American Blimp Corporation, tornaram-se uma alternativa interessante para tomadas de cenas aéreas, monitoramento remoto, eventos promocionais, vigilância e sinalização.Estes dirigíveis modernos podem possuir iluminação por LED[3] controlado por computador para criar imagens e mensagens de grande visualização.No Brasil também há uma empresa especializada nesta área e que oferece vários serviços: Airship do Brasil, segundo o sítio da Airship do Brasil (2012) [4] outros serviços que os dirigíveis pode fazer são “busca e salvamento, vigilância aérea, patrulha, hospital aeromóvel, plataforma de telecomunicações, pesquisas, extrativismo responsável, apoio em calamidade pública, transporte de pessoal e material”.Em 2002 o Governo do Rio de Janeiro utilizou um dirigível para monitoração das ruas e levou a prisão de um chefe do tráfico de drogas (GOMES e MIGON 2012), era equipado com sistemas de monitoramento, inclusive noturno e podia operar por 16 horas continuas.

A megaoperação no Complexo do Alemão, subúrbio do Rio, batizada de Operação Sufoco, para capturar o traficante Elias Maluco, principal acusado de assassinar o jornalista Tim Lopes, contou não só com centenas de policiais civis e da Core (Coordenadoria de Recursos Especiais) como também com o apoio aéreo do dirigível Pax Rio, alugado pela Secretaria de Segurança para auxiliar na vigilância urbana do Estado.

Folha Online, 2002

No trabalho de GOMES e MIGON (2012) há uma detalhada explicação dos “vazios logísticos” do Brasil, vastas porções do território que carecem de infraestrutura que permita a operação adequada dos modais, inclusive ausência de estradas, neste trabalho identificam que os custos operacionais dos dirigíveis ficam entre os do modal terrestre rodoviário e do modal aéreo dos aviões.

Os dirigíveis podem ser uma opção menos poluente para o transporte de cargas. Essa é a aposta da Airship do Brasil, empresa que lançou protótipo de um dirigível com essa finalidade. O balão utilizará gás hélio para sua sustentação e também motores elétricos com baterias recarregáveis. Segundo a empresa, os dirigíveis poderão transportar cargas de até 70 toneladas.

BALAZINA e VIALLI / ESTADÃO, 2010.

Os autores GOMES e MIGON (2012) fizeram um completo levantamento de estudos brasileiros, desde os anos 80 do século XX até meados dos anos 90 sobre a viabilidade operacional e comercial de dirigíveis cargueiros e concluem que o Brasil reúne características promissoras e que este “novo” modal não deveria ser descartado de estudos mais atuais. Também apontam para os híbridos, que aqui serão tratados mais adiante, pois constituem uma nova área.


[1]  TLG – The Lightship Group. Disponível em [http://www.lightships.com/], acesso em 18 jul. 2012.

[2]  ABC – American Blimp Corporation. Disponível em [http://www.americanblimp.com/], acesso em 18 jul. 2012.

[3] LED – Light-Emitting Diode – Diodo Emissor de Luz. Alguns tipos são de alta intensidade e consumem pouca energia.

[4] Airship do Brasil Logística Ltda. Sobre a Airship do Brasil.Disponível [http://www.airshipdobrasil.com.br/institucional.php], acesso em 17 jul. 2012.


[1] O ar é uma mistura de gases, o oxigênio corresponde a aproximadamente 21%, o nitrogênio cerca de 78%, o gás carbônico algo em torno de 0,03% e os gases nobres por cerca de 0,93% e  mais vapor d água.

[2] Goodyer, disponível em [http://www.goodyearblimp.com/faqs/faqs_construction.html], acesso em 17 jul. 2012.


[1] Confederação Brasileira de Balonismo [http://www.balonismo.org.br/].

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.

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/

Anexos: https://fatecid.wordpress.com/2013/04/25/anexos/

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