Os motores a jato podem ser usados para aeronaves civis VTOL?

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Por que quase todas as aeronaves civis VTOL existentes hoje usam hélices (ou rotores) para decolar e pousar e não motores a jato (como faz o Harrier)? Existe uma razão técnica para isso?

    
por M.Amin 03.05.2016 / 11:40

3 respostas

Pode?

Claro que eles podem .

Faz sentido?

Não, isso não acontece.

Um VTOL precisa de impulso pelo menos igual ao seu peso. Isso é muito mais do que uma aeronave de asa fixa (HTOL) precisa. Aviões de passageiros têm relação de elevação por resistência em torno de 18–20. Isso está em configuração limpa; na configuração de aterrissagem, pode ser cerca de metade (~ 10) e precisamos do dobro de empuxo no caso de falha de um motor, portanto, em torno de ¼ de peso. Portanto, um VTOL precisaria de 4 vezes mais empuxo do que um HTOL.

Provavelmente mais, porque a nave ainda teria que ser capaz de pouso razoavelmente controlado em caso de falha do motor. E enquanto o helicóptero pode fazer isso por autorrotação e piloto do Harrier ou F-35B pode simplesmente ejetar, o VTOL civil movido a jato só teria os motores restantes para ele.

Agora, felizmente, o impulso e o poder estão apenas indiretamente relacionados. Para criar impulso, a força deve ser aplicada ao ar. Esta força acelera o ar, dando-lhe algum momentum e alguma energia cinética. Impulso é (mudança de) momentum por tempo e momento é velocidade em massa enquanto energia é (mudança de) energia por tempo e energia é ½ massa vezes velocidade quadrado .

Assim, podemos produzir muito impulso com pouco poder, acelerando um monte de ar um pouco . O que significa hélice grande: um rotor. É assim que os helicópteros conseguem levantar / empurrar o suficiente com um motor razoavelmente pequeno.

Infelizmente, os rotores não são muito práticos para voar rápido. Também seria um pouco difícil inclinar. É por isso que a V-22 Osprey e a Augusta-Westland AW603 usam um compromisso que está em algum lugar entre; grande o suficiente para ainda ter boa eficiência em passar o mouse e pequeno o suficiente para ser possível inclinar.

O que definitivamente não será eficiente para o hover é um jato. Os jatos são pequenos e não podem afetar tanto ar; o que eles podem é acelerar muito. Isso é necessário para voar rápido, mas é terrivelmente ineficiente ao voar lentamente.

Os jatos militares não se importam. Eles querem um motor tão poderoso para voar muito rápido de qualquer maneira e eles não se importam com a eficiência, assim como vantagem decisiva em combate vale muito dinheiro. Mas, para o transporte civil, a pequena vantagem de poder pousar mais perto do destino não superaria a desvantagem de ser várias vezes mais cara de operar. Voando a longa distância com HTOL para um aeroporto próximo e, se o destino não é acessível de carro, a contratação de um helicóptero apenas para a parte final da viagem acaba sendo muito mais barata.

    
03.05.2016 / 14:05

Motores a jato já foram usados para aeronaves VTOL, consulte o Harrier ou o Joint Strike Fighter .

    
03.05.2016 / 12:30

A página da Wikipedia sobre a VTOL tem uma seção completa sobre a história da aeronave VTOL "jet lift" . Ele inclui algumas fotos do Harrier "Jump Jet", que é provavelmente a asa fixa VTOL mais reconhecível, e tem um motor a jato. Eu acho que a única razão pela qual "quase todos" os aviões VTOL usam propulsores é que quase todos os aviões VTOL são helicópteros. As aeronaves de asa fixa da VTOL tornam-se bastante difíceis (leia-se: caro) para acertar e não muitos projetos (com adereços ou jatos) entraram em produção.

    
03.05.2016 / 13:48