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Como funciona o sistema de pouso e decolagem vertical do F-35B

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F-35B_Joint_Strike_Fighter_(thrust_vectoring_nozzle_and_lift_fan)

Engine_of_F-35

FOTO/IMAGEM: wikipedia

 

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Clésio Luiz
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Clésio Luiz

O bocal traseiro é uma cópia do esquema utilizado no Yak-141, ao qual a Lockheed teve acesso numa curta parceria com a Yakovlev no início dos anos 90.

Isso não tem nada a denegrir a imagem da Lockheed, só uma constatação de um raro caso de um fabricante americano usando ideias “comunistas”.

Baschera
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Baschera

Fantástico !

Sds.

joseboscojr
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joseboscojr

Clésio, Esse bocal direcionável por rolamento (bearing nozzle) de 3 segmentos foi proposto inicialmente pela BAe no projeto P-1216 no final de 70, início de 80, bem antes do Yak-41 vir a público no Ocidente. Claro que com a parceria da Lockheed foi possível aos americanos aperfeiçoarem o sistema e cortar caminho, mas conceitualmente foram os britânicos que primeiro apresentaram a solução de usar os 3 rolamentos assimétricos para desviar os gases do motor e que está longe de ser a única solução para o “problema” de direcionar a 90º o bocal de um motor a jato. Há outras soluções… Read more »

joseboscojr
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joseboscojr

A rigor o sistema de propulsão VTOL do F-35B não difere muito do sistema de propulsão do Harrier. Ambos usam um motor único capaz tanto de prover o voo vertical quanto o voo horizontal. Ambos usam um fan (lift fan) que fornece a sustentação dianteira, a diferença é que no caso do Harrier o fan (soprador) está montado em linha com a turbina (horizontalmente) e o fluxo de ar gerado é direcionado através de dois bocais laterais direcionáveis, enquanto no F-35 o fan está montado na vertical e não precisa dos tais bocais. Já a sustentação traseira é dado pelos… Read more »

Edcarlos Prudente
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Edcarlos Prudente

As saídas nas asas servem para controlar a aeronave horizontalmente?

joseboscojr
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joseboscojr

Edcarlos,
As saídas nas asas colaboram um pouco com a sustentação e estabilizam o avião controlando o rolamento (eixo longitudinal).

joseboscojr
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joseboscojr

Quando o F-35B está no modo VTOL as superfícies aerodinâmicas não funcionam e o sistema de propulsão passa a ser o responsável por controlar o avião nos 3 eixos (vertical, longitudinal e horizontal).
A interação do vetoramento do bocal direcionável, dos bicos de escape nas asas e da inclinação dos painéis abaixo do “fan” permite a guinada, a arfagem e a rolagem, e ainda permite o deslocamento da aeronave para qualquer direção desejada.

Edcarlos Prudente
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Edcarlos Prudente

Vendo o esquema torna-se evidente que a versão B desta aeronave é menos capaz no transporte de armamentos e combustível comparando com as outras versões do F-35. É o preço que se paga pela propulsão VTOL.

Oganza
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Oganza

Tenho uma relação de amor e ódio com esse sistema, principalmente o concito do “fan”, que aproveita a energia cinética do motor principal que é controlada por uma “caixa” de transmissão aparentemente minúscula, dado ao tamanho da potência que ela tem que “controlar”, mas ai vem o que pra mim é a parte do “ódio” ao sistema – o “fan” se torna um peso morto a ser carregado em voo e não contribuindo em nada para esse mesmo voo, sendo apenas um peso morto. Ao contrário do sistema do Harrier, que é parte integrante das 2 fases do voo, mas… Read more »

joseboscojr
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joseboscojr

O Harrier é um dos poucos conceitos VTOL junto com o helicóptero clássico que não tem peso morto no sistema propulsor em alguma fase do voo, seja vertical ou horizontal (tirando a caixa d’água). Sem dúvida o fan, a caixa de transmissão, o longo eixo, os dutos e os controles de roll das asas são pesos mortos no voo horizontal no caso do F-35B, mas pelo menos é uma solução bem melhor que os dois turbojatos exclusivamente verticais do Yak-141. A fase crítica de aeronaves VTOL é a vertical e deve-se evitar pesos mortos do sistema de propulsão nessa fase,… Read more »

joseboscojr
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joseboscojr

Mudando de pato pra ganso, um problema sério do Yak-141 era o imenso calor emitido no modo vertical quando acionava os 3 motores ao mesmo tempo.
Se o pessoal reclama do F-35B imagine o estrago que não fazia os 3 turbojatos do caça russo.
Me lembro de ter lido numa revista que ele literalmente “derretia” o concreto.
O consumo de combustível do conceito do Yak-141 (dois motores exclusivamente verticais e um motor misto) também é bem exagerado já que são 3 “bebuns” trabalhando junto.
Esses 2 grande problemas foram bem equacionados pelo LiftSystem do F-35B.

Oganza
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Oganza

Verdade Bosco, os modelos V/STOL russos consumiam muito combustível na fase vertical e sempre levaram o peso morto dos jatos para a fase vertical do voo.

A genialidade do Lift Fan do F-35 está no bendito reaproveitamento da energia cinética do motor principal.

O modelo JSF da Boieng, X-32, era mais no conceito do Harrier não? Ele tinha “caixa d’água também?

Obs.: Lembrando que o Harrier também tinha dutos de controle, e eram quatro: um no nariz, outro na cauda e um em cada ponta das asas.

joseboscojr
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joseboscojr

Ogansza, Sem dúvida o X-32 externamente lembra mais o Harrier devido aos dois bocais direcionáveis laterais, embora o funcionamento do sistema seja mais diferente se comparado ao F-35B. À primeira vista o X-32 parece que usa um Pegasus avançado com 3 bocais ao invés dos 4 bocais clássicos do Harrier, como foi proposto na década de 80, mas na verdade os únicos responsáveis pelo voo vertical são dos dois bocais laterais (e os quatro “bicos” de controle de atitude que ajudam em uma pequena porcentagem da sustentação) enquanto o bocal de escape principal é bloqueado e só funciona no modo… Read more »

Oganza
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Oganza

Vlw Bosco… haja pizzaria heim? rsrsrs

Joner
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Joner

Bosco, explicações fantásticas, parabéns!

Corsario137
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Corsario137

Tenho uma foto exatamente igual a essa, do LeBourget 2009.
Ao lado estava um mock-up escala 1:1 (realíssimo) do F-35

juarezmartinez
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juarezmartinez

Eu fico imaginando o que deve ser efetuar uma manutenção neste motor dentro de um hangar em um PA, haja ferramental e qualificação técnica.

Grande abraço

Edcarlos Prudente
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Edcarlos Prudente

São tantas as nações envolvidas na parceria do F-35, acredito que algumas desde o inicio e outras mais recentemente. O setor aeroespacial brasileiro e sua indústria não teriam condições técnicas e financeiras para ter participar deste projeto?
Eu acredito que sim, no entanto, o que nos faltou visto que deixamos escapar tal oportunidade?

ivanildotavares
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ivanildotavares

Edcarlos Prudente,

Fomos convidados? Ou teríamos que solicitar uma participação no projeto?
Se bem que a linha diplomática tomada pelo Brasil nos últimos dez anos estão em descompasso com certos acordos. Somente países de respeito, alinhados politicamente, participam desse fantástico projeto. Perdemos mais uma.

Abs

joseboscojr
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joseboscojr

Só de curiosidade o sistema Liftsystem produz 44.000 libras de empuxo no modo vertical, sendo 20.000 gerado pela turbina, 20.000 pelo lift fan e 2.000 libras por cada bico lateral (roll nozzles).

joseboscojr
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joseboscojr

Um componente do sistema Liftsystem que é de extrema importância mas que geralmente é esquecido é o VAVBN ( variable-area vane box nozzle) que é o conjunto de palhetas que direcionam o fluxo de ar do lift-fan.
Na foto acima ele é aquela caixa quadrada abaixo da cápsula do lift-fan.

Oganza
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Oganza

Edcarlos Prudente disse:
11 de agosto de 2013 às 10:31

“Eu acredito que sim, no entanto, o que nos faltou visto que deixamos escapar tal oportunidade?” – Nos faltou visão de política estratégica Edcarlos, sofremos de MIOPIA ESTRATÉGICA, estamos fu… com esses ineptos “nu puder”.

ivanildotavares disse:
11 de agosto de 2013 às 13:28

é isso ai ivanildo, mas tivemos um “ministro” que disse que o F-35 “era de mais pra gente”… 🙁

jose.padua
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jose.padua

Alguém saberia me informar se é um eixo de transmissão o que sai do centro? E se for qual a função, ele parece estar ligado ao fan vertical, esse eixo realizaria a função de transmitir a força do motor principal para o secundário?

Oganza
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Oganza

jose.padua disse:
12 de agosto de 2013 às 8:43

é um eixo de transmissão sim jose, e ele serve para transmitir o torque do motor principal para o Lift Fan de sustentação vertical, mas o mais impressionante é o projeto da caixa de transmissão desse sistema, que tem que “controlar” entre 40 mil e 45 mil libras de potência, e se vc reparar lá na foto (parte dele é aquela “cabeça” preta na junção com Lift Fan), percebera que é uma coisinha muito pequena para essa potência toda, é impressionante.

Sds.

joseboscojr
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joseboscojr

O sistema de bocal direcionável do F-35B que geralmente é tido como sendo cópia do Yak-141 na verdade é uma solução de engenharia bem básico e já foi proposto conceitualmente em outros projetos VTOL, claro isso não tira o mérito dos soviéticos/russos terem sido os primeiros a colocá-lo em funcionamento.
Aeronaves como o BAe P-1216 e o Convair 200 VTOL (que perdeu a concorrência para o XFV-12) já previam o escape 3-BSD (bearing swivel duct)
comment image
Na verdade o Yak-141 é que parece ser uma cópia fiel (a nível conceitual) da proposta do Convair 200 VTOL (tirando a configuração canard)

jose.padua
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jose.padua

Ok, se é um eixo de transmissão, no lift fan não há combustão como no Yak-141???

jose.padua
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jose.padua

Minha duvida é esta pq pela estrutura do eixo pensei que seria so para dar partida, realizando a primeira compressão de ar sem uso de motor elétrico.Ele faria a primeira compressão com o torque do motor principal e depois seria desacoplado o eixo mantendo apenas a combustao do lift fan.

Oganza
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Oganza

É isso ai José, ele é um megasuperultrapuxapower ventilador.

joseboscojr
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joseboscojr

José,
No caso em que haja turbojato independentes exclusivos para sustentação como no caso do Yak-141 a partida é dado pelo ar sangrado do motor principal.
Só de curiosidade existem liftfans que usam o sistema “roda d’água” que funciona com ar sangrado do motor e que faz girar o fan.
Esse sistema foi usado por exemplo na aeronave experimental Ryan XV-5.
Um abraço.

Gilberto Rezende
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Gilberto Rezende

joseboscojr muito boas informações, só discordo VEEMENTEMENTE da sua observação de que esta coisa horrível não difere muito do sistema do Harrier ??? Foste extremamente NÃO RIGOROSO no raciocínio…. O FATO da turbina de ar que dá a sustentação frontal estar no mesmo eixo e sentido do propulsor no Harrier e o empuxo vertical ser dado por bocais giratórios é JUSTAMENTE A GENIALIDADE E INOVAÇÃO que permitiu o sucesso do caça inglês como único caça de pouso e decolagem vertical REALMENTE bem sucedido da história da aviação. Este ENORME peso morto atrás do piloto do F-35 durante o voo normal… Read more »

joseboscojr
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joseboscojr

Gilberto, Tomara que as suas previsões não se confirmem. rsrssss Fato é que o conceito do vetoramento do empuxo do Pegasus é muito limitado e a tecnologia não poderia se ater a ele indefinidamente. Uma tecnologia mais flexível é a que emprega a “sustentação remota”, onde o motor é o responsável pela sustentação mas que se dá além dele, seja através da sangria de ar seja através de um eixo para fazer girar um fan, como no caso do F-35B. Com a modularidade do sistema LiftSystem e com o sucesso do F-35B será possível empregar o conceito em diversas aeronaves,… Read more »

Vader
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A moda de todo antiamericano é detonar com o F-35, especialmente o B, comparando-o com uma aeronave subsônica que só podia ser pilotada por um ás, que podia pairar por escassos dois minutos, que matou inúmeros pilotos durante sua controversa existência, e que carregava uma caixa d´água na corcunda.

Simplesmente ridículo.

Fazer o que? Tem gente que quer aparecer assim: torcendo contra um projeto que o mundo inteiro aprovou, a começar pelos criadores do Harrier, os britânicos.

joseboscojr
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joseboscojr

Infelizmente o tal do peso morto é algo que sempre vai existir em uma aeronave (seja VTOL ou não) e os projetistas já estão acostumados, haja vista os “famigerados” trens de pouso. Mesmo o Harrier (como bem lembrou o Oganza) ainda tem que se virar no voo horizontal com o peso morto do ductos e bicos de ejeção para controle de atitude,além da “mardita” caixa d’água. A rigor a única aeronave que não tem esse problema é o helicóptero convencional (salvo o indefectível trem de pouso rsrsrss). Há uma margem que se admite de peso morto numa aeronave VTOL tanto… Read more »

jose.padua
Visitante
jose.padua

Desculpem minha ignorância, mas qual e está caixa d’água que tanto falam, ela pertence ao Harrier ou ao F-35????E pra que serve???

joseboscojr
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joseboscojr

José,
O Harrier tem um reservatório de água, salvo engano com 200 kg, que é usado para arrefecer o sistema de propulsão quando no modo vertical.

jose.padua
Visitante
jose.padua

Ok, procurei uma cutaway de um harrier e encontrei, muito engenhoso mesmo, para a época, deve ter sido revolucionário….

joseboscojr
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joseboscojr

Jose,
Vale mencionar que a água deve ser destilada.
Também é a tal água que limita o voo pairado do Harrier. Após 90 segundos mais ou menos a água acaba.
Não fosse isso e ele poderia ficar pairando até acabar o combustível, como faz um helicóptero.

Oganza
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Oganza

O Bosco fez Doutorado em Voo V/STOL… rsrs parabéns Bosco, estou indo atrás de todos esses modelos ai que vc citou. 🙂

Em tempo: É incrível como tem gente que só quer meter o pau no gramado alheio e esquece de regar o seu próprio.
Ops essas pessoas não tem gramado, são quintais secos, poeirentos e improdutivos. INFELIZMENTE.

Gilberto Rezende
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Gilberto Rezende

Bosco reproduziste IPSIS LITERIS os argumentos usados pelos Yankees para convencer os ingleses para adotar a configuração do F-35B. ACONTECE meu caro que a fila ANDA e a tecnologia AVANÇA… Hoje nos meios de engenharia aeronáutica já há um certo consenso que com o avanço dos metamateriais e na cristalometarlurgia (entre outros avanços na tecnologia de turbinas e metalurgia) as supostas “impossibilidades de engenharia” que fundamentavam a posição americana defendendo esta configuração do F-35B como a ÚNICA VIÁVEL para caça supersônico e que não era possível se projetar uma turbina supersônica na mesma configuração de engenharia da Pegasus-Olympus dos Harriers… Read more »

Fernando "Nunão" De Martini
Editor
Famed Member

Gilberto, eu já penso diferente em relação à aplicação de tecnologias, cuja fila certamente anda, mas num ritmo que deve ser respeitado. 1 – Há tecnologias absolutamente inovadoras, em pleno processo de pesquisa e desenvolvimento, na ponta de lança do progresso científico, prometendo grandes revoluções. São os grandes riscos, que prometem grandes rupturas e realizações fantásticas. 2 – Há tecnologias novas, que já passaram pelo processo das citadas acima, estando recém-desenvolvidas e em fase de testes para pleno emprego na indústria. São os médios riscos, prometendo grandes avanços quando aplicados. 3 – E há as tecnologias consagradas, com baixo risco,… Read more »

joseboscojr
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joseboscojr

Gilberto, Eu particularmente desconheço essa luta ensandecida de bastidores no sentido de querer impor o sistema LiftSystem como o único viável para uma versão supersônica do JSF. Houve programas tentando viabilizar um Harrier supersônico, em geral com a adoção de queimadores (PCB) nos bocais anteriores e refinamento na aerodinâmica, mas não deram o resultado esperado apesar dos investimentos maciços dos americanos. Ao contrário de você eu considero a solução do F-35B bem fundamentada e que obrigou um avanço sem precedentes na tecnologia que vinha desde a década de 50 se arrastando sem muito progresso (salvo o Harrier) apesar da criatividade… Read more »

joseboscojr
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joseboscojr

Correção:
“…versão supersônica do JSF.” não, queria dizer ” …versão VTOL do JSF.”