Uma aeronave vertical de descolagem e aterragem (VTOL) é um veículo que pode partir, pairar e aterrar verticalmente. Isto inclui aeronaves de asa fixa com a capacidade de descolar e aterrar verticalmente, bem como helicópteros ou outras aeronaves com rotores motorizados.
A capacidade das aeronaves VTOL de descolar e aterrar verticalmente, bem como de pairar, voar lentamente e aterrar em espaços pequenos distingue-as das aeronaves convencionais. Além disso, as mais recentes aeronaves VTOL em desenvolvimento utilizam motores eléctricos ou baterias em vez de combustível, designando-as aeronaves eléctricas verticais de descolagem e aterragem (eVTOL).
Como funcionam as aeronaves VTOL
Existem actualmente dois tipos diferentes de tecnologia VTOL: aeronaves de asas rotativas e aeronaves de asas motorizadas.
Uma aeronave de asas rotativas (ou aeronave de rotor) utiliza o elevador criado pelas pás de rotor girando em torno de um mastro central. Alguns exemplos de aeronaves a rotor são:
- Helicopter - Os rotores giratórios do helicóptero criam impulso como uma grande hélice que é direcionada verticalmente, permitindo que ele se levante. Enquanto em vôo, uma ligeira inclinação na direção desejada empurra parte do impulso da aeronave e envia a embarcação para frente.
- Gyrodyne - O gyrodyne também é conhecido como um helicóptero composto porque tem o rotor de um helicóptero, mas um sistema de impulso separado para a frente
- Cyclogyro - No ciclogyro, o eixo e as superfícies da asa rotativa permanecem lateralmente através do fluxo de ar, semelhante a uma asa convencional.
P>Pilotagem de aeronaves na vertical, mas comportam-se de forma diferente das aeronaves a rotor enquanto em voo. Muitas vezes eles têm um desenho de asa fixa. Alguns exemplos de aeronaves de asa fixa são:
- Convertiplane - O convertiplane depende do rotor para levantar quando decola, mas depois muda para um elevador de asa fixa enquanto em voo.
- Tiltrotor - O tiltrotor, também conhecido como proprotor, move as suas hélices ou rotores na vertical para alcançar VTOL e depois inclina-os para a frente enquanto voa para voo horizontal de asa; a a asa principal permanece fixa no lugar.
- Tailsitter - A aeronave tailsitter assenta verticalmente para descolagem e aterragem, mas, uma vez no ar, toda a aeronave inclina-se para a frente para alcançar o voo horizontal.
As aeronaves mais motorizadas hoje em dia são veículos verticais e/ou de aterragem e descolagem curta (V/STOL). Se possível, as aeronaves preferem fazer descolagens rolantes a partir de uma pista, uma vez que requer menos impulso e aumenta significativamente o peso de descolagem, alcance ou quantidade de peso que a embarcação pode transportar (carga útil).
Além de operarem em V/STOL, algumas aeronaves VTOL podem mudar para descolagem e aterragem convencionais (CTL) ou descolagem e aterragem lentas (STOL). Contudo, muitos helicópteros só podem operar em VTOL devido à falta de trem de aterragem que possa suportar o movimento horizontal.
Benefícios da VTOL
Desde que as recentes aeronaves eVTOL utilizem baterias ou motores eléctricos em vez de combustível, geram uma enorme redução no custo de manutenção e combustível, o que leva a custos globais mais baixos. Os motores elétricos também são mais eficientes energeticamente do que os motores a jato e reduziriam a poluição sonora e a emissão de gases.
A tecnologia VTOL também permite que os veículos pousem em quase qualquer lugar. Isto torna as aeronaves VTOL mais flexíveis e, portanto, capazes de realizar ações que são impossíveis para os aviões convencionais. Esta flexibilidade cria uma grande vantagem para as aeronaves em situações de combate ou resgate.
Desde que a descolagem e a aterragem não são controladas pela asa de uma aeronave VTOL, então o veículo pode ser construído de tal forma que as asas são optimizadas para a velocidade e eficiência. Esta construção também pode ajudar a reduzir o arrasto experimentado pelo avião, tornando-o ainda mais rápido.
História do VTOL
A ideia de voo vertical foi vista pela primeira vez há milhares de anos no livro de esboços de Leonardo da Vinci. Ele esboçou uma imagem do que viria a ser o helicóptero. O protótipo do primeiro helicóptero voou em 1907 mas só foi aperfeiçoado depois da Segunda Guerra Mundial.
Além do helicóptero, outras aproximações de aeronaves VTOL foram tentadas entre 1920 e 1930. Entre 1922 e 1925, Henry Berliner fez experiências com um avião de asa fixa de rotor horizontal. Em 1928 e 1930, Nikola Tesla e George Lehberger receberam patentes de aeronaves de asa fixa VTOL de asa fixa com motores basculantes, algo impraticável. Leslie Everett Baynes recebeu uma patente no final dos anos 30 para o Baynes Heliplane, outro avião de rotor inclinado.
Desde os anos 40 até hoje, mais de quarenta aviões V/STOL foram testados, mas apenas quatro chegaram realmente à produção. Os quatro sucessos incluem: o "jump jet" britânico Harrier e seus descendentes, o avião de transporte soviético An-72/74, o caça naval soviético Yak-38 e o Bell/Boeing V-22 Osprey. O V-22 Osprey é considerado o primeiro avião tiltrotor de produção mundial.
Até aos anos 60, foram feitas tentativas para construir um avião comercial de passageiros com capacidades VTOL, mas nenhum conseguiu chegar à produção. Todos os protótipos foram descartados como muito pesados e caros para operar.
Entre 1964 e 1972, a Canadair fabricou um monoplano com turbina V/STOL de asa inclinada -- um avião com apenas uma asa -- chamado CL-84. Três versões atualizadas foram encomendadas pelo governo canadense para avaliação militar. Estes aviões foram chamados de CL-84-1. Entre 1972 e 1974, o CL-84-1 foi mostrado e avaliado pelos EUA a bordo dos porta-aviões USS Guam e USS Guadalcanal, assim como em outros locais. Infelizmente, duas das CL-84 sofreram falhas mecânicas e caíram durante os testes e os contratos de produção nunca foram concedidos.
Nos anos 60 e início dos anos 70, a Alemanha também planejava produzir três aeronaves VTOL. Dois modelos foram construídos, mas o projeto foi cancelado devido a altos custos e problemas políticos.
Futuro de aeronaves VTOL
Como resposta à rápida aceleração da ação e do investimento na VTOL, muitas empresas aeroespaciais tradicionais e novas começaram a trabalhar para construir aeronaves novas e capazes. Várias destas companhias prevêem voos totalmente automatizados no futuro. No entanto, elas também reconhecem que um piloto humano ainda é necessário na embarcação ou em um centro de controle até que os sistemas automatizados sejam mais fortes.
Em 2014, os testes começaram na aeronave BlackFly VTOL, um veículo aéreo leve, elétrico e pessoal (PAV) da empresa Opener. BlackFly foi exibido pela primeira vez na Convenção EAA AirVenture de 2018 em Oshkosh, Wisconsin. É a primeira aeronave eVTOL de asa fixa do mundo. BlackFly apresenta a realidade de uma nova era de transporte pessoal tridimensional.
Lilium, uma aeronave com base em Munique, espera oferecer um serviço de táxi voador sob demanda, afirmando que será cinco vezes mais rápido do que dirigir. O protótipo que desenvolveram tem dois lugares e tem a forma de um avião convencional, mas utiliza um sistema VTOL.
O projecto uberAir, da empresa multinacional de redes de transporte Uber, comprometeu-se a lançar os seus primeiros táxis voadores utilizando o VTOL em 2020.
Embora o futuro pareça brilhante para a VTOL, ainda existem enormes desafios técnicos tanto do lado da aeronave e da infra-estrutura, como também obstáculos regulamentares para o projeto e operações da aeronave.
Exemplos de aeronaves VTOL vistos hoje
No setor civil, os helicópteros são as únicas aeronaves VTOL em uso. Entretanto, muitos outros veículos VTOL estão sendo desenvolvidos, como o BlackFly e o Lilium's on demand de táxis voadores. As aeronaves VTOL são mais comuns no serviço militar. O helicóptero é usado, assim como o Bell Boeing V-22 Osprey e aeronaves que utilizam impulso a jacto dirigido, como as aeronaves British Harrier.
Recentemente, as aeronaves VTOL têm-se tornado cada vez mais populares, fornecendo tanto uso comercial como militar. A maioria dos drones utiliza a tecnologia VTOL e empresas em todo o mundo estão a trabalhar para criar o melhor veículo. A fotografia de zangões tornou-se um hobby para os consumidores com os zangões comprados nas lojas, bem como um serviço oferecido por uma variedade de empresas. Drones are also being developed by Amazon Prime as a potential delivery method.