A descolagem e aterrissagem vertical (VTOL) aeronave é aquela que pode pairar, decolar e pousar verticalmente. Temos vários caças militares, que podem decolar e pousar verticalmente (como o Harrier Jump Jet).
Seria possível projetar um avião comercial (por exemplo, do tamanho de um A320 transportando mais de cem pessoas e viajando no 0.85 mach) para executar o VTOL?
O mais próximo do que você pergunta talvez seja o Do-31 transporte experimental de VTOL.
Dornier Do-31 está pairando. Cenário fonte
Foi desenvolvido para transportar suprimentos para bases de caças VTOL. Não faz sentido ter uma frota de caças VTOL se você não puder fornecê-los, certo? Era para isso que o Do-31 era, e o programa tecnicamente bem-sucedido foi encerrado quando a Otan abandonou a estratégia VTOL nos anos sessenta.
Comparado aos aviões regionais de seu tempo, a tabela abaixo mostra quanto a instalação de empuxo suficiente reduziu o desempenho:
Eu usei o Fokker F-28 para comparação, porque é de tamanho e idade semelhantes. Como você pode ver, o VTOL custa facilmente metade da carga útil. As tropas totalmente equipadas do 36 podem pesar mais do que os passageiros do 36, mas sentam-se em assentos muito mais leves e têm acomodações muito mais econômicas. Observe que usei a massa de decolagem reduzida para o voo da VTOL, mas não tenho informações se essa massa incluiria a carga útil completa. A faixa é válida apenas para a maior massa máxima de decolagem de 24.5 toneladas, para a qual era necessária uma decolagem convencional.
O Do-31 poderia ter equipado a companhia aérea belga SABENA, que na época (anos cinquenta e seis do século passado) possuía a estratégia VTOL mais avançada de todas as companhias aéreas. Eles operaram conexões regionais com helicópteros, mas acabou revertendo para aeronaves regulares muito antes do Do-31 estar disponível. Heli-Air Monaco ainda está em operação depois de quase dez anos, mas este é mais um serviço de táxi do que uma companhia aérea.
Considerando não apenas o aumento do consumo de combustível, mas também o aumento do custo de manutenção de mais e diversos motores (a maioria dos aviões VTOL possui motores de elevação dedicados), o custo operacional, mesmo nos tempos de combustível barato, era muito alto para fazer valer a conveniência.
Eu acho que é possível desenvolver um VTOL A320, mas seria muito diferente, navegaria a uma velocidade menor e teria uma carga útil e um alcance muito reduzidos. Os ingressos seriam terrivelmente caros, no entanto.
EDIT: Obrigado a @egid por sua sugestão de usar frações de massa para comparação. Infelizmente achei dados de massa detalhados do F-28 apenas para uma versão posterior, mas a tabela expandida mostra claramente o ponto:
A fração de carga útil é o resultado da divisão da diferença entre a massa de decolagem e a massa operacional vazia pela massa de decolagem, mostrando a soma da carga útil e do combustível como uma fração da massa de decolagem. A adição de motores de elevação, controles de baixa velocidade e uma rampa de carregamento traseira reduziu claramente o que poderia ser transportado no voo da VTOL.
Uma grande parte da fabricação de uma aeronave que pode decolar e pousar verticalmente é a razão empuxo / peso, que deve ser maior que o 1, para que possa trabalhar contra a força da gravidade. O Harrier Jump Jet só pode decolar na vertical quando não estiver carregado na capacidade total (nesse caso, o STOL é usado).
Para um avião comercial executar o VTOL, tomando o A320 como exemplo, seria necessário mais de 765 kN de empuxo, o que é o 3.2 vezes o empuxo atualmente. Essa engenharia é inviável com a tecnologia atual.