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F-5EM: ‘cinturinha de vespa’, entre outros detalhes interessantes

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Chegamos à quarta matéria desta série que mostra vários detalhes do F-5EM, jato que por muitos anos ainda deverá formar a “espinha dorsal” da Aviação de Caça da FAB. Aproveitando que matérias anteriores mostraram os berços dos motores e parte das entradas de ar, por dentro (vistas a partir da parte traseira), mostraremos agora uma característica compartilhada pelo F-5 e outros caças de sua geração, o “acinturamento” das laterais, e como isso afeta os elementos internos da fuselagem.

Na foto que abre a matéria, vê-se claramente a linha lateral da fuselagem deste F-5EM, que traz as marcações do Esquadrão Pampa (1º/14º GAV), recuar para dentro na altura da metade da asa, “acinturando-se”. O máximo desse recuo corresponde, na foto, à divisão das cores cinza e verde da pintura na lateral da fuselagem, bem onde também está a linha da sombra projetada pelo hangar atrás do avião.

Nas duas fotos abaixo, tiradas de dentro do berço vazio do motor direito, pode-se ver como o duto de ar na lateral da fuselagem, quando visto por dentro, acompanha a sinuosidade da parte externa. Na foto à esquerda, ao fundo, vê-se a tomada de ar (podendo-se até observar parte do uniforme de um militar posicionado próximo a ela). Reparar como, a partir de um certo ponto, o duto recua mais para dentro da fuselagem, mais à esquerda da foto, para depois retomar a direção da lateral, mais à direita.

A foto da direita mostra todo o caminho até praticamente a posição dos bocais de saída do motor. Uma “parede” metálica (caverna estrutural) mostra o ponto onde inicia o berço do motor, cujo diâmetro é maior que o duto de ar (justamente o ponto em primeiro plano na foto da esquerda, tirada com “zoom”). Clicando-se na foto e olhando com atenção, pode-se perceber todo o caminho em “S” feito pelo duto.

Mas qual o motivo dessa “cinturinha de vespa” do F-5? À época do projeto dos primeiros modelos da família, em meados dos anos 1950 (o F-5E já é a segunda geração, aprimorada na virada da década de 1960 para a de 1970), pesquisadores da NASA desenvolveram a chamada “regra da área”, um conceito aerodinâmico que possibilita uma transição fácil do voo subsônico ao supersônico.

A regra preconiza uma variação suave da seção transversal de uma aeronave, no sentido de seu comprimento, a partir de um “ótimo matematicamente especificado” do qual essa seção deve se aproximar. Ou seja, as variações no diâmetro da fuselagem precisam ser suavizadas para que se aproxime de uma forma ideal para a transição ao voo supersônico, em que o arrasto transônico deve ser o menor possível. Normalmente, o nariz ou fuselagem anterior de um avião de caça tem diâmetro menor do que a fuselagem central (onde costumam ficar as tomadas de ar) e a posterior (afetada pelo diâmetro necessário para a instalação de um ou dois motores mais a sua própria estrutura, o que deixa essa parte também com diâmetro maior que a parte anterior da aeronave).

Assim, quando o caça é acinturado na sua região mais larga, seu diâmetro passa a variar mais suavemente ao longo do comprimento. Esse recurso foi empregado, à mesma época, no protótipo do F-102 Delta Dagger norte-americano, que apresentava dificuldades para atingir velocidades supersônicas. O mesmo foi alongado e ganhou carenagens (chamadas jocosamente de “carenagens Marilyn Monroe”) de modo a acinturá-lo. Como resultado, o caça passou a atingir desempenho supersônico sem maiores dificuldades. Seu sucessor, o F-106 Delta Dart, teve aplicados os mesmos conceitos, porém desde o projeto, sem necessidades de adaptações posteriores. Outro famoso caça que aplicou a regra da área ao seu desenho foi o Mirage III.

Voltando aos dutos de ar para os motores do F-5, que correm seguindo as linhas laterais da fuselagem, uma das consequências da sinuosidade dos mesmos é que, na parte mais acinturada, eles acabam se aproximando mais da linha central, o que gera um volume interno um pouco menor nessa área  – justamente onde está o tanque de combustível, que no F-5 ocupa praticamente toda a fuselagem central. Vale lembrar que esse caça não carrega combustível dentro das asas, que são bastante finas e curtas, com boa parte do volume interno das mesmas sendo ocupadas pelas pernas e mecanismo do trem de pouso princiopal. Mas é o preço a se pagar para que um caça desse porte, e relativamente submotorizado, alcance um desempenho supersônico satisfatório.

E já que estamos falando em tomadas de ar, vale a pena dar uma olhada mais de perto nelas, nas duas fotos logo acima. Elas são separadas da fuselagem por uma placa “divisora da camada limite”, que melhora o fluxo de ar para os motores. Mas, em velocidades mais altas, esse fluxo pode ser um tanto elevado, e ele é desviado, ou “sangrado” das entradas por pequenos orifícios das placas divisoras. Esses orifícios agrupados em doze conjuntos podem ser vistos claramente clicando-se na foto da esquerda. Eles permitem que mais ar seja direcionado à pequena entrada de ar do sistema de pressurização e de ar-condicionado do caça, que se pode ver clicando-se na foto da direita. Essa pequena entrada fica exatamente entre a tomada de ar e a fuselagem (uma de cada lado do caça).

Clique nos links abaixo para ver outras matérias com fotos detalhadas do F-5 e conheça amanhã, na próxima matéria da série, mais uma solução aerodinâmica da aeronave e outros detalhes interessantes.

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12 COMMENTS

  1. Um dos últimos caças a empregar a regra da área em sua forma clássica é o Mirage 2000. Nos caças da série “teen” é mais difícil ver essas características. No F-15 por exemplo, uma foto da parte superior mostra volumes antes e depois da asa.

    Vale lembrar que o acinturamento da fuselagem não é o único artifício empregado para melhorar a regra da área, existem outros, como os casulos que alojam o trem de pouso do Tu-95 Bear e outros bombardeiros, além do Convair 990, avião de passageiros.

  2. Nunão

    Matou-a-pau àquela pergunta que lhe fiz semanas atrás, o que pelas fotos pensava que eram sensores, e na realidade são furos. A foto referencia que me enviou do F-5 no Pama-SP, apareciam sem o painel com os furos e com fios pendurados através dos mesmos, por isso pensei em se tratar de sensores. Agora mais esse mistério Vcs. esclareceram. Grato!

  3. De fato, Sergio, lembrei daquela sua dúvida quando escrevi essa matéria e selecionei as fotos.

    Para quem está gostando da série, tem mais. Até agora ela mal chegou à metade.

    Serão pelo menos mais cinco matérias diárias até sexta-feira, dia 30.

  4. O conceito de “regra área supersônica” ou “garrafa de coca-cola” foi desenvolvido pelo engenheiro aeronáutico norte americano Richard T. Whitcomb, que morreu em 2009 (http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2009/10/15/AR2009101503894.html).

    Acho um F-5 um caça elegante! Gostos dos designs thin’s do F-104, F-5, F-16, F-20 e do Lavi. Os deltas são bonitos, muito bonitos, mas os thin’s são mais elegantes.

    Posso sugerir uma coisa: uma reportagem sobre caças com designs interessantes. Na minha cabeça dois aviões de asa invertida, o X-29 e o SU-47.

  5. Um outro artifício associado a regra de área e a redução de “wave drag”, eram as “cenouras do Kuchmann”, empregadas nos bombardeiros HP Victor da RAF.
    O deck superior do B-747, a forma e a localização do canopy do F-22, são implicações da regra de área.
    A associação da regra de área c/ o BLC no Buccaneer britânico, produziu uma das aeronaves de voo mais fluído e rápido a baixa altitude.
    Provou ser excepicionalmente chato de interceptar, em diversos Red Flags.

  6. Para se ter uma boa ideia sobre a importância da regra da área, basta compara o desempenho do F-100 da USAF com o F-8 da USN. Com o mesmo motor, o F-8 tem muito mais desempenho. Foi provavelmente o primeiro caça naval a jato a superar, por larga margem, sua contraparte terrestre.

  7. De fato, Clésio. Além do que o Crusader é bonito demais da conta.

    Outro caça que usou esse motor e que empregou a regra da área (embora como gambiarra) foi justamente o F-102. Seu desempenho supersônico, porém, não era muito melhor que o do F-100, a grosso modo. Porém era muito maior e mais pesado, com um nariz volumoso com um radar e uma área frontal grande, então fica bem evidente o que a gambiarra das carenagens ajudou o bicho a se tornar um interceptador viável (ainda que submotorizado para o seu porte). O F-106 resolveu essa questão, e acabou se tornando (ao menos na minha opinião) o mais belo dos caças Century, junto com o F-104.

  8. Muito boa a matéria!
    É importante conhecer a evolução tecnologica da aviação, naquela Época, nos Anos 50-60 a vida útil de uma nave era de em média 4 anos, não porque ficavam velhas, mas porque eram ultrapassadas por outras em inovações, tanto aerodinâmicas quanto tecnologicas.
    Acho que o F-104 foi o caça que mais se vê a “garrafa de coca”.
    Mas convenhamos, é dose saber que em pleno Século XXI um país do porte como é o brasil, ainda usa um equipamento pra lá de defasado…

    Concordo com o amigo, da série Century o F-106 Delta Dart foi o mais belo!

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