Catapulta de aeronave - Aircraft catapult

F-14 Tomcat se preparando para se conectar a uma catapulta no USS  Saratoga

Uma catapulta de aeronave é um dispositivo usado para permitir que aeronaves decolem de um espaço muito limitado, como o convés de uma embarcação, mas também instala pistas baseadas em terra em casos raros. Agora é mais comumente usado em porta-aviões , como uma forma de decolagem assistida .

Na forma usada em porta-aviões, a catapulta consiste em uma trilha, ou fenda, construída na cabine de comando , abaixo da qual está um grande pistão ou lançadeira que é anexado através da trilha ao trem de pouso da aeronave ou, em alguns casos, um um cabo de aço , chamado de freio da catapulta , é preso à aeronave e à lançadeira da catapulta. Outras formas têm sido usadas historicamente, como montar um carrinho de lançamento segurando um hidroavião em uma longa estrutura construída com vigas montadas no convés de um navio de guerra ou navio mercante , mas a maioria das catapultas compartilham um conceito de trilha deslizante semelhante.

Diferentes meios têm sido usados ​​para impulsionar a catapulta, como peso e torre , pólvora , volante , pressão do ar , energia hidráulica e a vapor e impulsionadores de foguetes de combustível sólido. A Marinha dos Estados Unidos está desenvolvendo o uso de Sistemas de Lançamento de Aeronaves Eletromagnéticos com a construção dos porta-aviões da classe Gerald R. Ford .

Historicamente, era mais comum que hidroaviões fossem catapultados, permitindo que pousassem na água perto da embarcação e fossem içados a bordo, embora na Segunda Guerra Mundial (antes do advento do porta-aviões de escolta ) aviões de combate convencionais (principalmente o furacão Hawker ) às vezes ser catapultado de navios " mercantes equipados com catapulta " (CAM) para afastar aeronaves inimigas, forçando o piloto a desviar para uma pista de pouso em terra ou saltar de paraquedas ou vala na água perto do comboio e esperar pelo resgate.

História

Primeiro voo registrado usando uma catapulta

Catapulta, barco-casa e aeródromo de transporte de homens malsucedido de Samuel Langley (1903)

O pioneiro da aviação e secretário do Smithsonian , Samuel Langley, usou uma catapulta operada por mola para lançar seus modelos voadores bem-sucedidos e seu aeródromo fracassado de 1903. Da mesma forma, os Irmãos Wright, começando em 1904, usaram uma catapulta com estilo de torre e peso para auxiliar sua primeira aeronave na decolagem em um distância limitada.

Em 31 de julho de 1912, Theodore Gordon Ellyson se tornou a primeira pessoa a ser lançada de um sistema de catapulta da Marinha dos EUA. A Marinha vinha aperfeiçoando um sistema de catapulta de ar comprimido e o montou no Santee Dock em Annapolis, Maryland . A primeira tentativa quase matou o Tenente Ellyson quando o avião saiu da rampa com o nariz apontando para cima e pegou um vento cruzado, empurrando o avião para a água. Ellyson conseguiu escapar ileso dos destroços. Em 12 de novembro de 1912, o tenente Ellyson fez história como o primeiro lançamento de catapulta bem-sucedido da Marinha, a partir de uma barcaça de carvão estacionária. Em 5 de novembro de 1915, o Tenente Comandante Henry C. Mustin fez o primeiro lançamento de catapulta de um navio em andamento.

Linha do tempo do aplicativo

Recurso Visto pela primeira vez Demonstrado pela primeira vez em Primeira transportadora comissionada Entrada em serviço Notas
Catapulta naval 1915 USS  Carolina do Norte USS Langley - ar comprimido
USS  Lexington - volante
HMS  Courageous - hidráulico
1922
1927
1934
Tenente Comandante Henry Mustin fez o primeiro lançamento bem-sucedido em 5 de novembro de 1915,
Catapulta a vapor 1950 HMS  Perseus USS  Hancock 1954 adicionado a Hancock durante sua reforma de 1953 SCB-27 C.
EMALS 2010 Lakehurst Maxfield Field USS  Gerald R. Ford 2017

Entre Guerras e Segunda Guerra Mundial

Uma Supermarine Walrus sendo lançada da catapulta do HMS  Bermuda (1943)

A Marinha dos Estados Unidos fez experiências com outras fontes de energia e modelos, incluindo catapultas que utilizavam pólvora e variações do volante. Em 14 de dezembro de 1924, um avião de observação Martin MO-1 pilotado pelo tenente LC Hayden foi lançado do USS  Langley usando uma catapulta movida a pólvora. Após este lançamento, este método foi usado a bordo de cruzadores e navios de guerra .

Em 1929, os transatlânticos alemães SS Bremen e Europa foram equipados com catapultas de ar comprimido projetadas pela empresa de aviação Heinkel de Rostock, com mais trabalho com catapulta de correio aéreo através do Oceano Atlântico Sul , sendo realizado durante a primeira metade da década de 1930 , com os barcos voadores bimotores Dornier Wal .

Até e durante a Segunda Guerra Mundial , a maioria das catapultas em porta-aviões eram hidráulicas. Catapultas Estados Unidos da marinha em navios de guerra de superfície, no entanto, foram operados com cargas explosivas semelhantes aos usados por 5" armas. Algumas operadoras foram concluídos antes e durante a Segunda Guerra Mundial, com catapultas no hangar que disparou transversalmente , mas eles eram impopulares por causa de sua corrida curta, baixa folga dos conveses do hangar, incapacidade de adicionar a velocidade de avanço do navio à velocidade relativa da aeronave para decolagem e menor folga da água (condições que proporcionavam aos pilotos muito menos margem de erro nos primeiros momentos de voo). foram usados ​​principalmente para fins experimentais, e seu uso foi totalmente descontinuado durante a segunda metade da guerra.

Teste de lançamento de um furacão usando a catapulta de um navio CAM, Greenock , Escócia, 31 de maio de 1941

Muitas embarcações navais, além de porta-aviões, transportavam aviões flutuantes, hidroaviões ou anfíbios para reconhecimento e localização. Eles foram lançados por catapulta e pousaram no mar ao lado para serem recuperados por um guindaste. Além disso, o conceito de porta-aviões submarinos foi desenvolvido por várias nações durante o período entre guerras, e até a Segunda Guerra Mundial e além, em que um submarino lançaria um pequeno número de hidroaviões para operações ofensivas ou de observação de artilharia, para serem recuperados pelo submarino assim que o aeronave pousou. O primeiro lançamento de um cruzador de batalha da Marinha Real foi do HMAS  Austrália em 8 de março de 1918. Posteriormente, muitos navios da Marinha Real transportaram uma catapulta e de uma a quatro aeronaves; navios de guerra ou cruzadores de batalha como o HMS  Prince of Wales carregavam quatro aeronaves e o HMS  Rodney carregava dois, enquanto navios de guerra menores como o cruzador HMNZS  Leander carregavam um. As aeronaves transportadas foram o Fairey Seafox ou Supermarine Walrus . Alguns, como o HMS  Nelson , não usaram catapulta e a aeronave foi lançada ao mar para a decolagem. Alguns tiveram suas aeronaves e catapulta removidas durante a Segunda Guerra Mundial, por exemplo, HMS  Duke of York , ou antes ( HMS  Ramillies ).

Durante a Segunda Guerra Mundial, vários navios foram equipados com catapultas acionadas por foguetes, primeiro os navios de caça catapulta da Marinha Real, depois os mercadores armados conhecidos como navios CAM de "navios mercantes armados de catapulta". Eles foram usados ​​para tarefas de escolta de comboio para repelir bombardeiros de reconhecimento inimigos. Os navios CAM carregavam um Hawker Sea Hurricane 1A , apelidado de "Hurricat" ou "Catafighter", e o piloto saltou fora, a menos que pudesse voar para a terra.

Enquanto estavam presos no Castelo Colditz durante a guerra, os prisioneiros de guerra britânicos planejaram uma tentativa de fuga usando uma banheira cheia de pedras e pedras pesadas como força motriz para uma catapulta a ser usada para lançar o planador Colditz Cock do telhado do castelo.

Os V-1s lançados do solo eram normalmente propelidos por uma rampa de lançamento inclinada por um aparelho conhecido como Dampferzeuger ("gerador de vapor").

Catapulta a vapor

Elementos da catapulta de Charles de Gaulle , desmontada durante sua reforma em 2008
Verificações finais na catapulta da aeronave antes das operações de voo a bordo do USS  John C. Stennis

Após a Segunda Guerra Mundial, a Marinha Real estava desenvolvendo um novo sistema de catapulta para sua frota de porta-aviões. O comandante Colin C. Mitchell , RNV , recomendou um sistema baseado em vapor como um meio eficaz e eficiente para lançar a próxima geração de aeronaves navais. Testes no HMS  Perseus , pilotado por pilotos como Eric "Winkle" Brown , a partir de 1950, mostraram sua eficácia. As marinhas introduziram catapultas a vapor, capazes de lançar os caças a jato mais pesados , em meados da década de 1950. Catapultas movidas a pó também foram contempladas e teriam sido poderosas o suficiente, mas também teriam introduzido tensões muito maiores nas fuselagens e poderiam ter sido inadequadas para uso prolongado.

No lançamento, uma barra de liberação mantém a aeronave no lugar conforme a pressão do vapor aumenta e, em seguida, quebra (ou "libera"; os modelos mais antigos usavam um pino que cortava), liberando o pistão para puxar a aeronave ao longo do convés em alta velocidade. Em cerca de dois a quatro segundos, a velocidade da aeronave pela ação da catapulta mais a velocidade do vento aparente (velocidade do navio mais ou menos o vento "natural") é suficiente para permitir que uma aeronave voe, mesmo depois de perder um motor.

Nações que mantiveram grandes porta-aviões, ou seja, a Marinha dos Estados Unidos, a Marinha da França , ainda estão usando uma configuração CATOBAR (Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery). As aeronaves táticas da Marinha dos EUA usam catapultas para lançar com uma carga de guerra mais pesada do que seria possível de outra forma. Aviões maiores, como o E-2 Hawkeye e o S-3 Viking , exigem um tiro de catapulta, uma vez que sua relação empuxo-peso é muito baixa para uma decolagem convencional em um convés de porta-aviões.

Tipos de catapultas de vapor

Atualmente ou em algum momento operado pela Marinha dos EUA incluem:

Modelo Comprimento total Golpe Capacidade Transportadoras
C-11 e C-11-1 225 pés (69 m) 211 pés (64 m) 39.000 libras (18 t) a 136 nós; 70.000 libras (32 t) a 108 nós Conversões de classe SCB-27C Essex , USS  Coral Sea , instalações de proa em USS  Midway e USS  Franklin D. Roosevelt , instalações de cintura em USS  Forrestal e USS  Saratoga
C-11-2 162 pés (49 m) 150 pés (46 m) Catapultas de cintura no USS Midway e USS Franklin D. Roosevelt
C-7 276 pés (84 m) 253 pés (77 m) 40.000 libras (18 t) a 148,5 nós; 70.000 libras (32 t) a 116 nós USS  Ranger , USS  Independence , instalações de proa no USS Forrestal e USS Saratoga
C-13 265 pés (81 m) 250 pés (76 m) 78.000 libras (35 t) a 139 nós Classe Kitty Hawk , USS Midway após modernização SCB-101.66, USS  Enterprise
C-13-1 325 pés (99 m) 310 pés (94 m) 80.000 libras (36 t) a 140 nós Uma instalação no USS  America e USS  John F. Kennedy , todos no USS  Nimitz , USS  Dwight D. Eisenhower , USS  Carl Vinson e USS  Theodore Roosevelt
C-13-2 325 pés (99 m) 306 pés (93 m) USS  Abraham Lincoln , USS  George Washington , USS  John C. Stennis , USS  Harry S. Truman
C-13-3 261 pés (80 m) 246 pés (75 m) 60.000 libras (27 t) a 140 nós Porta-aviões francês  Charles de Gaulle

Bridle catchers

USS Saratoga em andamento. Os coletores de freio são as extensões no final das catapultas dianteiras

As rampas em ângulo saliente (pára-raios ou chifres Van Velm Bridle) nas extremidades da catapulta em alguns porta-aviões foram usadas para prender os freios (conectores entre a lançadeira da catapulta e a fuselagem da aeronave) para reutilização. Havia pequenas cordas que prendiam o freio ao ônibus espacial, que continuava descendo pela buzina em ângulo para puxar o freio para baixo e para longe da aeronave, evitando que danificasse a barriga. O freio seria então preso por redes ao lado do chifre. Os freios não são usados ​​em aeronaves americanas desde o fim da Guerra Fria , e todos os porta-aviões da Marinha dos Estados Unidos comissionados desde então não tinham rampas. O último porta-aviões dos Estados Unidos comissionado com um apanhador de freios foi o USS Carl Vinson ; começando com USS Theodore Roosevelt, as rampas foram excluídas. Durante as reformas de reabastecimento e revisão complexa no final dos anos 1990 e início dos anos 2000, os coletores de freio foram removidos dos três primeiros porta- aviões da classe Nimitz . O USS Enterprise foi o último porta-aviões operacional da Marinha dos EUA com as rampas ainda acopladas antes de sua inativação em 2012.

Como seus colegas americanos de hoje, o porta-aviões francês Charles De Gaulle não está equipado com freios coletores porque as aeronaves modernas operadas a bordo usam os mesmos sistemas de lançamento da Marinha dos Estados Unidos. Devido a essa interoperabilidade mútua, as aeronaves americanas também podem ser catapultadas e pousar em Charles De Gaulle e, inversamente, as aeronaves navais francesas podem usar as catapultas dos porta-aviões da Marinha dos Estados Unidos. Na época em que o Super Étendard era operado a bordo do Charles de Gaulle , suas rédeas eram usadas apenas uma vez, pois nunca foram recuperadas pelos apanhadores de rédeas.

Os carregadores Clemenceau e Foch também foram equipados com freios coletores, não para os Super Étendards, mas apenas para capturar e recuperar os freios do Vought F-8 Crusader .

Sistema de lançamento de aeronave eletromagnética

Um modelo gerado por computador do motor de indução linear usado no EMALS.

Os requisitos de tamanho e mão de obra das catapultas a vapor colocam limites em suas capacidades. Uma abordagem mais recente é o Sistema de Lançamento de Aeronave Eletromagnética (EMALS). As catapultas eletromagnéticas colocam menos estresse na aeronave e oferecem mais controle durante o lançamento, permitindo uma aceleração gradual e contínua. As catapultas eletromagnéticas também devem exigir muito menos manutenção por meio do uso de componentes de estado sólido.

Motores de indução linear já foram experimentados antes, como o sistema Electropult de Westinghouse em 1945. No entanto, no início do século 21, as marinhas começaram novamente a experimentar catapultas movidas por motores de indução linear e eletroímãs . Os EMALs seriam mais eficientes em termos de energia em porta- aviões movidos a energia nuclear e aliviariam alguns dos perigos apresentados pelo uso de vapor pressurizado. Em navios movidos a turbinas a gás , uma catapulta eletromagnética eliminaria a necessidade de uma caldeira a vapor separada para gerar o vapor da catapulta. Os próximos porta-aviões da classe Gerald R. Ford da Marinha dos EUA incluem catapultas eletromagnéticas em seu projeto.

Uso civil

A partir de 1929, o alemão Norddeutscher Lloyd -liners SS  Bremen e Europa foram equipados com catapultas de ar comprimido projetadas pelo Heinkel Flugzeugwerke para lançar aviões-correio. Esses navios serviam na rota entre a Alemanha e os Estados Unidos. A aeronave, que transportava malas de correio, seria lançada como um entregador de correio enquanto o navio ainda estava a muitas centenas de milhas de seu destino, acelerando assim a entrega da correspondência em cerca de um dia. Inicialmente, as aeronaves Heinkel He 12 foram usadas antes de serem substituídas pelo Junkers Ju 46 , que por sua vez foi substituído pelo Vought V-85G .

A companhia aérea alemã Lufthansa posteriormente usou os navios de catapulta SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark e Friesenland para lançar os maiores barcos voadores Dornier Do J Wal (baleia), Dornier Do 18 e Dornier Do 26 no serviço de correio aéreo do Atlântico Sul de Stuttgart, Alemanha para Natal, Brasil. Em rota de voos de prova em 1933, e com serviço regular a partir de fevereiro de 1934, Wals voou a etapa transoceânica da rota, entre Bathurst , Gâmbia na África Ocidental e Fernando de Noronha , um grupo de ilhas da América do Sul. No início, houve uma parada para reabastecimento no meio do oceano. O barco voador pousaria em mar aberto, seria içado a bordo por um guindaste, reabastecido e então lançado por catapulta de volta ao ar. No entanto, pousar nas grandes ondas do oceano tendia a danificar o casco dos barcos voadores. Desde setembro de 1934, a Lufthansa tinha um navio de apoio em cada extremidade do estágio transoceânico, fornecendo sinais de navegação de rádio e lançamentos de catapulta depois de transportar aeronaves para o mar durante a noite. A partir de abril de 1935, o Wals foi lançado diretamente ao largo da costa e voou toda a distância através do oceano. Isso foi possível porque os barcos voadores podiam carregar mais combustível quando não precisavam decolar da água com sua própria força e reduzir o tempo de envio do correio da Alemanha ao Brasil de quatro para três dias.

De 1936 a 1938, testes incluindo o barco voador Blohm & Voss Ha 139 foram conduzidos na rota do Atlântico Norte para Nova York. Schwabenland também foi usada em uma expedição à Antártica em 1938/39 com o objetivo principal de encontrar uma área para uma estação baleeira alemã, na qual Wals lançada por catapulta pesquisou um território posteriormente reivindicado pela Alemanha como Nova Suábia . Todos Lufthansa 's navios catapulta foram assumidas pela Luftwaffe em 1939 e usado como propostas hidroavião na Segunda Guerra Mundial, juntamente com três navios catapulta construído para os militares.

Após a Segunda Guerra Mundial, os aviões anfíbios Supermarine Walrus também foram brevemente operados por uma empresa baleeira britânica , United Whalers. Operando na Antártica, foram lançados a partir do navio-fábrica FF Balaena , que havia sido equipado com uma catapulta de aeronave da ex-marinha.

Alternativas para catapultas

As marinhas chinesa, indiana e russa operam aeronaves convencionais de porta- aviões STOBAR (Short Take-Off But Arrested Landing). Em vez de uma catapulta, eles usam um salto de esqui para ajudar a aeronave a decolar com uma taxa de subida positiva. Aeronaves como o J-15 , Mig-29K e Su-33 contam com seus próprios motores para acelerar a velocidade de vôo. Como resultado, eles devem decolar com uma carga reduzida de combustível e armamentos.

Todas as outras marinhas com porta-aviões operam aeronaves STOVL , como o F-35B Lightning II , o Sea Harrier e o AV-8B Harrier II . Essas aeronaves podem decolar verticalmente com uma carga leve ou usar um salto de esqui para auxiliar na decolagem rolante com uma carga pesada. Os portadores STOVL são mais baratos e geralmente menores em tamanho em comparação com os portadores CATOBAR.

Veja também

Referências

Bibliografia

  • Londres, Peter. Barcos voadores britânicos . Stoud, Reino Unido: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN  0-7509-2695-3 .
  • Werrell, Kenneth P. (1985), The Evolution of the Cruise Missile , Maxwell Air Force Base, Alabama: Air University Press.