Definições das aeronaves parte 2. 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


2- Aerodinos

Nesta categoria encontram-se os aviões, autogiros e helicópteros (DESOUTER, 1959 p. 130) e podem-se incluir os planadores e ultraleves.

Entre os aviões e os helicópteros existem duas diferenças básicas: os aviões possuem asas fixas e os helicópteros possuem asas rotativas. Um autogiro é um avião que possuí asas rotativas. Isto pode ser observado na figura abaixo: A – avião, B – autogiro e C – Helicóptero.

Figura 4 - Exemplos clássicos de aerodinos. : A – avião, B - autogiro e C – Helicóptero. Fonte: Autor.

Figura 4 – Exemplos clássicos de aerodinos. : A – avião, B – autogiro e C – Helicóptero. Fonte: Autor.

2.1 O voo

O princípio da aerodinâmica no voo não é algo simples e é sempre discutido por especialistas, não é o objetivo aqui aprofundar-se no tema, pois o voo é explica por um sistema de modelos matemáticos que utiliza, entre outras, as Equações de Navier-Stokes[1] e não pode ser simplificado (ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 9).

[1] Equações que descrevem como a velocidade, a pressão, a temperatura e a densidade de um fluido em movimento se comportam. Para aqueles que quiserem se aprofundar nestes estudos sugere-se a obra de FLANDRO, Gary A. e MCMAHON, Robert L. Roach. Basic Aerodynamics: Incompressible Flow. EUA, Nova York: Cambridge University Press, 2012. Também pode ser visto na NASA, Navier-Stokes Equations. Disponível neste site: [http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/nseqs.html], acesso em 20 jul. 2012.

Para uma breve explicação e limitada pode-se dizer o voo é o deslocamento de um corpo sólido em meio gasoso viscoso, e nestas condições se aplica a terceira Lei de Newton (FAA, 2007; CROUCHER, 2007 p.2-6 e ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 15).

Resumidamente pode-se dizer que a terceira Lei de Newton explica que para cada ação, existe uma reação igual e de sentido contrário, então a resistência do ar e sua reação à ação da aeronave promoverá a sustentação dentro de determinadas circunstâncias. Na figura seguinte pode-se ver de maneira esquemática uma simplificação das forças que envolvem o voo. Os cálculos aplicando a terceira lei de Newton não englobam todas as variáveis do fluxo de ar (ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 26) que são, entre outras, a temperatura, a composição, a umidade e a pressão atmosférica.

Figura 5 - Representação das forças presentes no voo. Fonte: O autor, baseado em CROUCHER, 2007 p. 2-6; em FLANDRO, MCMAHON e ROACH, 2012 p.9 e em ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 8. A Resultante é a força como demonstrado em NASA, Aerodynamic Forces. 2010.

Figura 5 – Representação das forças presentes no voo. Fonte: O autor, baseado em CROUCHER, 2007 p. 2-6; em FLANDRO, MCMAHON e ROACH, 2012 p.9 e em ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 8. A Resultante é a força como demonstrado em NASA, Aerodynamic Forces. 2010.

Outro princípio que pode ajudar a compreender melhor o voo pelos leigos é o princípio de Bernoulli. O princípio de Bernoulli explica que nas asas de um avião, assim como nas asas das aves, quando o ar passa sobre as asas ocorre à formação de uma zona de baixa pressão e quando o ar passa debaixo das asas ocorre uma zona de alta pressão, isto pode ser visto na figura seguinte, e isto dá alguma sustentação, mas somente este princípio não explicava o voo, era necessário utilizar a terceira Lei de Newton e o princípio de Bernoulli (NASA, Bernoulli and Newton, 2012).

Figura 6 - Representação esquemática de como uma asa funciona com o princípio de Bernoulli. Fonte: o Autor baseado em ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 26; e m FAA, 2007 3-6 – 3-9.

Figura 6 – Representação esquemática de como uma asa funciona com o princípio de Bernoulli. Fonte: o Autor baseado em ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 26; e m FAA, 2007 3-6 – 3-9.

Com a evolução do estudo da mecânica dos fluídos e da aerodinâmica entendeu-se que com o ar passando e sendo desviado pela asa, tanto a parte superior como a inferior da asa contribuirão para o voo, as forças atuantes se distribuem por todas as superfícies (ANDERSON e EBERHARDT, 2001 p. 24-26).

For a lifting wing, the air pressure on the top of the wing is lower than the pressure below the wing. Near the tips of the wing, the air is free to move from the region of high pressure into the region of low pressure.

NASA, Downwash Effects on Lift, 2008.

Com a formação destas áreas de alta pressão e de baixa pressão ocorre a movimentação do ar da área de alta pressão para a de baixa pressão, com isto nas pontas das asas se formam vórtex. Na figura seguinte há uma representação esquemática do fluxo de ar e do vórtex que se forma nas asas.

Figura 7 - Representação do fluxo de ar nas asas de um avião. Elaborado pelo autor com base na NASA, National Aeronautics and Space Administration, 2008; DOLE e LEWIS, 2000 p. 65-67 e em GILBERT, 2005.

Figura 7 – Representação do fluxo de ar nas asas de um avião. Elaborado pelo autor com base na NASA, National Aeronautics and Space Administration, 2008; DOLE e LEWIS, 2000 p. 65-67 e em GILBERT, 2005.

No anexo 3 pode ser vista em uma representação a “trilha” deixada por um avião quando passa. O domínio destes conhecimentos, que foram rudemente explicados, levou a evolução da aerodinâmica e permitiu projetar aviões maiores e melhores.

The aerodynamic forces represent the integrated effect of a continuous distribution of pressure and shear forces acting on all of the exposed surfaces of the vehicle.

FLANDRO, MCMAHON e ROACH, 2012 p. 9.

Por isso os aviões precisam percorrer uma distância na horizontal para ganhar velocidade e conseguir o empuxo necessário para decolar, da mesma maneira precisam percorrer uma distância horizontal desacelerando até tocar o solo e na horizontal terminar a desaceleração por meio da frenagem até parar.

Existem tecnologias, muito empregadas na aviação militar, para encurtar as decolagens e aterrissagens, existem duas tecnologias hoje: VSTOL e STOVL.

A VSTOL Org.[1] lista 45 diferentes aeronaves que utilizam VSTOL – Vertical/Short Take-Off and Landing, aeronaves que pousam e decolam na vertical, o “Harrier” da força aérea do Reino Unido é o mais conhecido.

[1] VSTOL.org, Disponível em [http://www.vstol.org/wheel.htm], consulte também a American Institute of Aeronautics and Astronautics em  [https://www.aiaa.org/default.aspx], ambos acessos em 29 jul. 2012.

 Atualmente para a aviação militar o desenvolvimento caminha para a tecnologia STOVL – Short Take Off and Vertical Landing, a aeronave decola na horizontal em uma pista curta e pousa descarregada na vertical. A vantagem da STOVL é a necessidade de menos força (energia – combustível) para decolar do que a VSTOL (SALKIND e HOLISTER, 1973 p. 76). É uma lógica da aviação de guerra: decolar carregado, cumprir a missão com o armamento e retornar, com a máxima eficiência possível de combustível e tempo.

A relevância desta informação é que estas tecnologias com o tempo são transferidas para a aviação civil, permitindo novas possibilidades comerciais e aplicações logísticas.

2.2 Asas fixas e Aviões

Foi Leonardo Da Vinci (1452 – 1519) que nos deixou os estudos sobre o voo das aves e ele não estava errado, pois a asa das aves representa um elo fundamental para o voo. As aves batem as asas para poder gerar o impulso necessário para voarem, e durante muito tempo vários inventos perseguiram este princípio e todos falharam. As primeiras máquinas de voar por seus próprios meios tinham motores para gerar este impulso, foi de Santos Dumont (1906) e dos irmãos Orville e Wilbur Wright (1903) este engenhosidade e utilizavam asas fixas.

Assim nasceram os aviões: máquinas com asas fixas que utilizam motores cuja função é acelerar para aumentar o empuxo nas asas. As partes mais comuns dos aviões podem ser vistas no anexo 5.

Figura 8 - Representação dos motores em aeronaves. Fonte: Autor.

Figura 8 – Representação dos motores em aeronaves. Fonte: Autor.

Os tipos de aviões são de acordo com propósito aos quais se destinam, podem ser de uso civil e militar, aqui se pretende focar os de uso civil. Dentro destes dois grupos existem várias configurações possíveis de acordo com a aplicação.

São dois sistemas que propelem os aviões: Hélice e Jato. Para manobras, médias e pequenas distâncias e variadas configurações, por exemplo, pulverização de plantações, os aviões propelidos à hélice são os mais indicados, pois possuem baixa velocidade, são mais manobráveis e utilizam pistas mais curtas. Já para médias e grandes distâncias os propelidos a jato são os mais empregados, tem maior velocidade, atingem teto de voo maior (altura) e maior capacidade de carga.

É possível dividir os modernos aviões em cinco categorias: 1.  Aviões de transporte comercial – de passageiros e de cargas; 2.  Aviões de uso geral; 3.  Aviões militares; 4.  Aviões Navais e 5.  Aviões de Uso Especial (BRYANT, 1990).

A ANAC (2011) [1] classifica os aviões junto com outras aeronaves nas seguintes categorias:

[1] A ANAC segue as normas do  FAA, FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION dos Estados Unidos da América. Este é um resumo, para detalhes consulte o  RBAC – Regulamentos Brasileiros da Aviação Civil e o RBHA – Regulamento Brasileiro de Homologação Aeronáutica, disponíveis em [http://www2.anac.gov.br/biblioteca/rbha.asp].

Quadro 3 – Classificação das Aeronaves. Fonte: ANAC, 2004.

Tipo

Peso Máx. Kg

Nº Max. de passageiros

Características

Avião Normal

5686

9

Multipropósito. Permite curva até 60º e algumas manobras.

Avião Utilidade

5686

9

Multipropósito. Permite curva até 90º e algumas manobras.

Avião Acrobático

5686

9

Todas as Acrobacias.

Avião de Transporte Regional

8636

19

Multimotor. Permite curva de até 60º.

Avião de Transporte

Acima de 5686, jatos.

Acima de 8636, hélices.

Maior que 10, jatos.

Maior que 19, hélices.

Asas Rotativas Normal

3182

9

Asas Rotativas Transporte

3182

Maior que 9

Planador

Planador: 750 kg

Moto Planador: 850 kg

(Monomotor)

2 ocupantes

Cat. Utilidade: permite certos tipos de manobras.

Cat. Acrobática: devem ser especificadas na certificação.

Muito Leves

750 (Monomotor)

2

Até aprox.83 Km/h

Balões

Mais leve do que o ar e sem motores

Primária

       1225

Não pressurizado.

4

Não motorizada (não inclui planadores)

Avião monomotor a pistão, até aprox. 110 Km/h.

Asas rotativas: carga máx. rotor principal:

6 libras por pé quadrado.

Classes Especiais

Inclui planadores e moto planadores não enquadrados na categoria anterior. Dirigíveis. Aeronaves não enquadradas nas outras categorias.

Restrita

Qualquer aeronave especial uso civil ou militar e homologada pelo CTA e DAC.

Experimental

Protótipos.

Os aviões de transporte comercial quanto a sua configuração e utilização podem ser classificados pelo deck principal (anexo 4) em “full pass” – voltado para o transporte de passageiros, “combi” – transportam carga e passageiros e “all cargo” ou “full cargo” – totalmente voltado para o transporte de cargas (WERNECK, 2008 p.48). Os aviões “full pax” também podem transportar cargas dentro de certas limitações quando há espaço depois da acomodação das bagagens dos passageiros.

Quanto ao sistema de propulsão os aviões podem ser com motor à explosão, por pistão, turbo propelido ou turbo hélice e a jato, nesta categoria os aviões a jato podem ser subsônicos ou ultrassônicos, abaixo e acima da velocidade do som respectivamente.

Figura 9 - Representação das tecnologias de propulsão e a configuração das aeronaves. A – Pistão B – Jato subsônico C – Jato supersônico. Fonte: Autor com base em NASA, Propeller Propulsion, 11 Jul. 2008 e arquivos subsequentes.

Figura 9 – Representação das tecnologias de propulsão e a configuração das aeronaves. A – Pistão B – Jato subsônico C – Jato supersônico. Fonte: Autor com base em NASA, Propeller Propulsion, 11 Jul. 2008 e arquivos subsequentes.

Com a evolução da tecnologia aeronáutica também ocorreu à melhora no desempenho e na capacidade das aeronaves, os aviões com hélice turbo-propelidos, por exemplo, tem maior desempenho do que os aviões a pistão, da mesma maneira que os aviões a jato são os que desenvolvem as maiores velocidades e maior capacidade de carga.

O desenho aerodinâmico também muda com a tecnologia e propósitos para os quais a aeronave será empregada, a figura anterior representa esta evolução No exemplo o item C, da figura 9, representa-se um caça supersônico, cuja configuração é para a velocidade máxima, além de 1200 – 1300 Km/h, suas formas são feitas para cortar o ar oferecendo a menor resistência possível, diminuir o arraste, já o item A representa o oposto, a velocidade pode ficar na faixa dos 300 Km/h.

O item B na figura anterior representa a silhueta de um avião a jato comercial, que trabalha com velocidades de 800 – 900 Km/h.

A velocidade de um avião não é um luxo, mas uma necessidade, ela deve ficar dentro de determinada zona de segurança para proporcionar a sustentação necessária de acordo com a carga máxima que desloca e das demais condições de voo e da aeronave.

2.3 Pistão

Os aviões que trabalham com pistões, podendo a orientação de estes serem na radial ou alinhada, possuem hélices, cujo eixo é movimentado por meio de um motor de combustão interna do ciclo Otto. São os primeiros motores a serem empregados nos aviões e equipam aeronaves de menor porte. Equipam as aeronaves mais comuns e são em maior quantidade. Estes motores são alimentados com gasolina de aviação, AVGAS – aviation gasoline, nas categorias 80, 100 e 100LL (SHELL, 2012), dependendo da tecnologia do motor. O combustível mais utilizado é o 100LL, existem algumas aeronaves de pequeno porte e baixa compressão que utilizam a gasolina regular (para automóveis – autofuel ou mogas) [1] e no Brasil também há o emprego do álcool[2] e existem estudos para emprego do Diesel[3].


[1] EAA. Savings with Autofuel. Disponível em [http://www.eaa.org/autofuel/autogas/savings.asp], acesso em 25 jul. 2012.

[2] EMBRAER. EMBRAER DEBUTS ALCOHOL-POWERED VERSION OF ITS IPANEMA CROP-DUSTER. Disponível em [http://www.embraer.com/en-US/ImprensaEventos/Press-releases/noticias/Pages/EMBRAER-APRESENTA-VERSAO-DO-AVIAO-IPANEMA-COM-MOTOR-A-ALCOOL.aspx], acesso em 24 jul. 2012

[3] SHELL. Aero Diesel Engines. Disponível em [http://www.shell.com/home/content/aviation/aeroshell/technical_talk/techart19.html], acesso em 25 jul. 2012.

Figura 10- Exemplo esquemático de um motor à pista. Fonte: Autor, baseado na NASA, Small Aircraft, 2004.

Figura 10- Exemplo esquemático de um motor à pista. Fonte: Autor, baseado na NASA, Small Aircraft, 2004.

2.4 Turboélice

Este sistema emprega uma turbina que ao queimar o combustível esta gira o eixo da hélice, isto quer dizer que as hélices são propelidas por uma turbina. São motores muito mais poderosos do que os motores a pistão, segundo SABLE e RAMGIR (2006. p. 9-3) 85% do empuxo é gerado pelo propulsor (hélice) e 15% pela exaustão da turbina, equipam uma grande quantidade de aeronaves de pequeno e médio porte, os grandes aviões propelidos utilizam o sistema turboélice.

As turbinas são alimentadas com querosene para aviação para jatos, são do tipo JET A1, JET A e JET B, variando a volatilidade, o JET A1 é o mais utilizado (SCHRAM, BENEDETTI e EARLEY, 2009 p. 93).

Figura 11 - Exemplo esquemático de um motor turboélice. Fonte: Autor. Para detalhes técnicos consulte SABLE e RAMGIR, 2006 p. 9-3.

Figura 11 – Exemplo esquemático de um motor turboélice. Fonte: Autor. Para detalhes técnicos consulte SABLE e RAMGIR, 2006 p. 9-3.

2.5 Jato

Nos aviões a jato, como o próprio nome diz o que impulsiona o avião para frente é o jato, grande fluxo de ar, que sai da parte de trás da turbina, isto ocorre por meio de uma vigorosa combustão no interior da turbina pela rica mistura de ar com combustível, o que ocorre é que a aeronave é propelida no sentido oposto do jato. Os aviões a jato foram desenvolvidos na Segunda Guerra Mundial e a partir de então seu desenvolvimento não parou.

Com estes motores os aviões atingiram velocidades acima de 800 Km/h e até ir além da velocidade do som, o que exigiu configurações aerodinâmicas adequadas, pois nesta velocidade e pressão atmosférica à frente da aeronave gera ondas de choque e o arraste aumenta, todas estas ondas podem se transmitir pela estrutura e destruir a aeronave (NASA, Mach Number, 2008).  A vantagem das turbinas sobre os demais sistemas não é apenas a força do jato, nas grandes alturas, onde o ar rarefeito diminui a eficiência dos aviões propelidos por hélice.

Figura 12 - Exemplo esquemático da turbina. Fonte: Autor com base em MATTINGLY, HEISER e PRATT, 2002. Para detalhes de funcionamento e desenho técnico consulte SABLE M e RAMGIR, 2006 p. 9-8.

Figura 12 – Exemplo esquemático da turbina. Fonte: Autor com base em MATTINGLY, HEISER e PRATT, 2002. Para detalhes de funcionamento e desenho técnico consulte SABLE M e RAMGIR, 2006 p. 9-8.

Os aviões a jato podem ser Subsônicos, Transônicos ou Supersônicos, conforme pode ser visto no Anexo 2. A maioria deles é subsônico e compõem toda a frota comercial atual.

Subsônicos

Como foi dito a maioria dos jatos comerciais são subsônicos, ficam abaixo da velocidade do som, podem ser classificados como trans-sônicos se voarem muito perto ou pouco acima de Mach 1, mas a maioria não pode atingir a velocidade do som, não pela falta de potência, mas pelo projeto. Por isso os supersônicos usam outros projetos.

 

Supersônicos

O emprego de supersônicos na aviação de guerra ocorre em larga escala, na aviação comercial foram dois projetos que operaram comercialmente, o Concorde, fazia mach 2 levava 100 passageiros e cerca de 10 t de bagagem, entrou em serviço em 1962 e suas operações foram encerradas em 2003 (ORLEBAR, 2004 p. 218 – 220).  Outro supersônico que foi utilizado no transporte comercial foi o Tupolev Tu-144, muito similar ao Concorde, encerrou suas atividades em 1999, tinha 150 lugares e também desenvolvia mach 2[1].

A descontinuidade de ambos se deu por várias razões e que agiram conjuntamente, para resumir pode-se dizer que o Tupolev Tu 144 deixou de ser operado em função da situação econômica da Rússia, na fase de transição por causa do fim da União das Repúblicas Socialistas Soviéticas, que já não estava indo bem economicamente.

O Concorde ficou mais algum tempo em operação, mas a crise internacional da aviação e a competição com os grandes subsônicos, os altos custos operacionais, o preço do combustível e alguns acidentes fizeram com que encerrassem sua carreira também.

Como exemplo um Boeing 767-300 em um voo de 11 horas consome 75 t ou 60.000 l de querosene de aviação QAV-1 ou JET-A1 (BASSANI, 2005, p. 19), o que é cerca de 6,8 t por hora, já o Concorde tinha um consumo de 10,5 t por hora[2]. Em uma comparação grosseira um 767-300 leva mais que o dobro de passageiros do que o Concorde levava, o arranjo do 767-300 da AIR CANADA[3] é de 247 assentos contra 100 assentos do Concorde.

Existem projetos da Boeing e de outras empresas para fabricarem novos supersônicos comerciais, com novas tecnologias e sistema mais eficiente no consumo de combustível.

Boeing, Lockheed Martin and Gulfstream are in a race to build a successor to Concorde, the first supersonic commercial passenger airliner. It will be aimed initially at the business jet market.

HARLOW/ AUSTRALIAN, 24 Jun. 2012.

Ultrassônico – Hipersônico

Em 1959[4] a NASA fez seu primeiro teste de sucesso com um hipersônico, o X-15 que de Mach 4 até Mach 6,7 em vários testes, em 2004 o projeto Hyper – X[5] atingiu mach 9,6.  Estes testes são o resultado de anos de pesquisas e testes de propulsão e que acabam sendo empregados em usos militares, aeroespaciais e finalmente acabam sendo transferidos para uso civil, o que leva algum tempo para acontecer até esta tecnologia ser totalmente dominada.

3 Planadores

Os planadores são aeronaves que fazem o que se chama de voo à vela, utilizam as correntes de ar para se manterem no ar, podem ser rebocados por um avião ou possuírem um motor que permite que decole até a altura desejada e depois seja desligado e inicie o voo à vela.

Foram usados para fins militares com grande intensidade na Segunda Guerra Mundial, pois permitem um voo silencioso e pouso em terrenos pouco preparados para aeronaves mais pesadas (BASTOS, 2005).

Hoje é uma modalidade esportiva, mas os planadores são muito importantes, contribuem para o domínio da aerodinâmica, para o treinamento de pilotos e do uso dos materiais compostos de engenharia, os composites, antes de serem aplicados em outras aeronaves. Os ônibus espaciais norte-americanos no retorno à atmosfera planavam até o pouso.

 

4 Asas Rotativas

A definição para aeronaves de asas rotativas é que estas possuem asas rotativas que geram o impulso principal para que se eleve do solo com as próprias forças (MCGOWEN, 2005, IX).

As aeronaves de asas rotativas podem ser classificadas nas seguintes categorias:

Helicópteros, Autogiros e Convertiplanos.

Os Helicópteros são os principais representantes desta categoria, voam usando o mesmo princípio da aerodinâmica dos aviões, só que suas pás, as asas rotativas, giram em torno do eixo colocado na vertical, permitindo um empuxo sem a necessidade de percorrer uma pista para pousar ou decolar.

Foram os estudos de Leonardo Da Vinci que mostraram os princípios de um helicóptero, só que muito tempo mais tarde, nos primeiros anos do século XX, foi possível desenvolver um helicóptero para poder testar os princípios de Da Vinci, segundo McGowen (2005, p. X) o helicóptero não tem um inventor, mas vários que contribuíram para se chegar a ele e em vários países[6].

São as inclinações do rotor principal do Helicóptero que o direciona para todos os lados (LEISHMAN, 2006 p.14), o rotor de cauda é o que o estabiliza para que não gire no sentido oposto da rotação do rotor principal.

As velocidades atuais não passam de aprox. 300 Km/h, alguns atingem 400 Km/h (LEISHMAN, 2006 p.44) com um simples rotor, para velocidades maiores são necessárias alterações e novas tecnologias.

Para superar esta dificuldade várias inovações têm sido testadas, entre elas os helicópteros compostos (SALKIND e HOLISTER, 1973 p. 77), utilizando propulsores como nos aviões, com asas e cauda também, conseguem atingir velocidades de 500 Km/h (YEO e JOHNSON, 2006).


[1] TU-144 SST site. Disponível em [http://www.tu144sst.com/techspecs/tu-244.html], acesso em 25 jul. 2012. e TUPOLEV. Disponível em [http://www.tupolev.ru/English/Show.asp?SectionID=148], acesso em 25 jul. 2012.

[2]  CONCORDE SST. Disponível em [http://www.concordesst.com/powerplant.html], acesso em 25 de jul.

[3] AIR CANADA, Disponível em [http://www.aircanada.com/en/about/fleet/b767-300erxm.html?src=o], acesso em 24 jul. 2012.

[4] NASA, X – 15 Hypersonic Research at the Edge of Space. Steve Garber, NASA History Web Curator Disponível em [http://history.nasa.gov/x15/cover.html], acesso em 28 jul.2012. EUA, Washington: NASA, 24 Fev. 2000.

[5] NASA, NASA “Hyper-X” Program Demonstrates Scramjet Techologies. Editor: Marty Curry . Disponível [http://www.nasa.gov/centers/dryden/news/FactSheets/FS-040-DFRC.html], acesso em 28 jul. 2012. EUA, Washington: NASA, 15 Dez. 2009.

[6] Igor I. Sikorsky, Frenchmen Paul Cornu, Etienne Oehmichen, Juan de la Cierva, Heinrich Karl Johann Focke, Nicolai I. Kamov e Frank N. Piasecki, segundo McGowen (2005, p. X).

Figura 13 - Um helicóptero composto. Fonte: Autor, baseado em YEO e JOHNSON, 2006 p. 111-3-9.

Figura 13 – Um helicóptero composto. Fonte: Autor, baseado em YEO e JOHNSON, 2006 p. 111-3-9.

Os helicópteros além de terem a limitação da velocidade, também possuem alcance reduzido e capacidade de carga reduzida, mas o que compensa é a grande manobrabilidade e capacidade de pairar no ar, permitindo acesso aos lugares onde não há campo de pouso. Sendo uma das aeronaves mais utilitárias e de grande emprego no transporte privado, comercial, segurança, salvamento, transporte de cargas e operações diversas.

Os Convertiplanos, Rotorcrafttiltrotortiltwing, ainda tem seu maior emprego na área militar, mas é um desenvolvimento muito interessante, visto que podem decolar e pousar na vertical e durante o voo comportar-se como um avião por meio da rotação da posição dos motores, tiltmotor, ou das asas, tiltwing (SALKIND e HOLISTER, 1973 p. 77-78). Uma representação de um tiltrotor pode ser vista abaixo.

Figura 14 - Representação de um Convertiplano. Fonte: Autor, baseado em GROSSMAN, 2003 p.2.

Figura 14 – Representação de um Convertiplano. Fonte: Autor, baseado em GROSSMAN, 2003 p.2.

Também existem convertiplanos movidos a jato, tanto os convertiplanos propelidos por hélice ou a jato possuem limitações de carga quando comparados aos modelos não convertíveis e o custo é elevado em vista da tecnologia usada em seus propulsores, mas são limitações tecnológicas, ainda existem muitos avanços possíveis neste campo. Sobre os helicópteros os convertiplanos com propulsão por hélice possuem maior velocidade, em torno de 500 Km/h e no voo horizontal são mais silenciosos que os helicópteros.

O arranjo dos rotores duplos dos helicópteros segundo LEISHMAN (2006 p. 4) podem ser em tandem, coaxiais, lado a lado e engrenantes, isto está ilustrado no Anexo 6, isto elimina a necessidade do rotor de cauda e aumenta o empuxo por terem um segundo rotor auxiliar. Alguns helicópteros conseguem levantar até 20 t.

Os autogiros (giroplanos) possuem um rotor vertical simples, que lhes dá o empuxo e um segundo motor que o faz avançar, são um dos primeiros inventos que permitiram desenvolver o helicóptero moderno. Para decolar o autogiro precisa correr pela pista até conseguir empuxo (BEN-MENAHEM, 2009 p. 3597).

São utilizados atualmente para fins esportivos, segurança e monitoramento em várias configurações, são leves e manobráveis.

 


5 Híbridos

Apesar das configurações dos helicópteros compostos mais modernos também serem formas híbridas, aqui se considera como híbridos as aeronaves que possuem características mais pesados do que o ar com as características menos pesadas do que o ar, sendo, portanto ligeiramente mais pesadas do que o ar – Hybrid Air Vehicles, ou são consideradas híbridas por incorporarem inovações que as distanciam muito das características dos dirigíveis e ainda preservam características de veículos mais leves do que o ar só que usam propulsão tanto para deslocarem-se ou para suspenderem as cargas.

As vantagens do emprego de uma aeronave um pouco mais pesada do que o ar é a possibilidade da redução do consumo de energia para mantê-la voando e isso lhe confere grande tempo de permanência em voo com menor esforço do que os helicópteros (LAUBSCH, 2009).

Figura 15 - Representações do que seria um Híbrido. Fonte: Autor. Baseado em HYBRID AIR VEHICLES, 2012; Lockheed Martin Corporation, 2012 e BOEING, 2012.

Figura 15 – Representações do que seria um Híbrido. Fonte: Autor. Baseado em HYBRID AIR VEHICLES, 2012; Lockheed Martin Corporation, 2012 e BOEING, 2012.

Existem muitos projetos para desenvolverem meios de transporte aéreo híbridos para regiões remotas que em determinadas circunstâncias podem substituir os helicópteros em canteiros de obras, extração ou suprimento de áreas não servidas por rodovias, aeroportos ou estradas de ferro, sua grande vantagem é a capacidade de ficarem no ar por longos períodos com baixo consumo de combustível. Se as condições atmosféricas forem apropriadas, como no caso do norte do Canadá (LAUBSCH, 2009), o emprego destes meios é muito interessante.

Environmental conditions allow SkyHook operations up to 260 days per year (26 days per month, 10 months per year) with 10 hr missions per day.

LAUBSCH, 2009 p. 19.

Algumas das empresas com projetos de híbridos são a Hybrid Air Vehicles (2012), a Lockheed Martin (2012) e a Boeing (2012). O futuro destes projetos não é apenas a viabilidade técnica, mas a comercial, o que não é diferente em tantas outras áreas do transporte aéreo.

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. Referenceshttps://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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Você está lendo no momento Definições das aeronaves parte 2. Applications of aircrafts lighter heavy than air in Brazil/ Aplicações de aeronaves ligeiramente mais pesadas do que ar no Brasil no Blog do Laboratório de Logística da Fatec Indaiatuba - Dr. Archimedes Lammoglia.

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