Carga alar do F-35, asas pequenas ?

Uma das críticas ao F-35 Lightning II são suas asas alegadamente pequenas. O F-35C, porém, tem área alar 35% maior do que o F-35A e, portanto, uma carga alar muito menor. Isso torna o C mais manobrável? Quais são as vantagens e desvantagens? A área alar maior é necessária para operar em um porta-aviões?

Por: Ricardo N. Barbosa

Carga alar é o índice resultante do peso da aeronave dividido pela área alar (área da superfície das asas). Em geral, é comum a associação de uma carga alar menor com uma manobrabilidade maior nas aeronaves de caça, já que acarreta em menos peso sobre cada unidade de área das asas, a associação é verdadeira, mas não é uma regra taxativa.

A área alar e carga alar são assim inversamente proporcionais, quanto maior a área alar (“tamanho das asas”), menor a carga alar (“peso sobre as asas”); e quanto menor a carga alar, melhor.

A carga alar de uma aeronave parece incluir apenas o elevação produzida pelas asas, mas isso não representa a realidade na era do design Lifting Body. Muitas aeronaves como o F-15 e F-16 usam o design Lifting Body – isso significa que o corpo da aeronave produz uma quantidade significativa de sustentação.

Quem não lembra do famoso episódio em maio de 1983, quando dois aviões da Força Aérea Israelense, um F-15D Baz e um A-4 Skyhawk, colidiram no ar durante um exercício de combate? Incrivelmente o F-15 conseguiu pousar em segurança com apenas uma das asas. O design Lifting Body e o excesso de potência permitiram ao piloto alcançar esse feito.

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Um F-15D da IAF pousou com apenas uma asa em 1983.

Ok, vamos ao F-35. O F-35 usa um design Lifting Body associado com LERXs (leading-edge root extension ou extensão na raiz do bordo de ataque) na base das asas e ao longo da fuselagem. As LERXs ajudam a melhorar a sustentação das asas ao “energizar” o fluxo de ar com vórtices sobre as mesmas, atuando principalmente em elevados ângulos de ataque (AoA).

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As LERX são visíveis ao longo da fuselagem e na base das asas.
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As LERX geram vórtices que energizam o fluxo de ar.

Apesar do F-35A ter uma área alar aproximadamente 50% maior do que a do F-16C Block 50 (42,7m² vs 27,9m²) e uma carga alar com ambos vazios praticamente igual (310kg/m²), muitas pessoas ainda reclamam de suas asas pequenas.

Há uma boa razão aerodinâmica por trás das asas aparentemente pequenas do F-35A. Devido à exigência de combustível e armas transportados internamente, o F-35 necessita de um corpo grande o suficiente para acomodá-los internamente (em outras palavras, o que as pessoas chamam de ‘gordura’).

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O F-35 transporta tudo de que necessita internamente.

Portanto, em vez de fazer asas ainda maiores para fornecer a sustentação necessária, faz sentido maximizar a sustentação do próprio corpo. Na verdade, o cálculo da área alar de uma aeronave já leva em consideração a fuselagem entre a “continuação” dos bordos de ataque e fuga das asas. Logo, aeronaves de quinta geração com asas trapezoidais e fuselagem larga possuem mais área alar do que aparentam.

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Parte da fuselagem também faz parte da área alar.

Os destratores do F-35 normalmente utilizam o artifício de comparar a carga alar F-35A vs. F-16C Block 50 em uma configuração de combate em que ambos transportam a mesma porcentagem de combustível interno. Como o F-35A transporta mais que o dobro do combustível interno do F-16C (8.278kg vs. 3.175kg), a métrica naturalmente penaliza o F-35A. Em uma comparação “maçãs com maçãs”, ambas as aeronave devem estar com uma quantidade de combustível suficiente para cumprirem a mesma missão.

Com combustível interno, duas bombas de 2.000lb e dois mísseis BVR o F-35A possui um raio de ação de 590nm. O F-16C para cumprir a mesma missão necessita de 2 tanques subalares de 370gal e um ventral de 300gal, que em conjunto com o combustível interno totalizam aproximadamente 6.400kg de combustível.

Para alcançarem um alvo no limite do raio de ação, ambas as aeronaves irão consumir aproximadamente 50% do combustível total, restando aproximadamente 4.150kg no F-35 (50% do combustível interno) e 3.175kg no F-16C (100% do combustível interno). A carga alar sobre esse teatro de operações será  equivalente, aproximadamente 400kg/m² a 410kg/m² para ambos.

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O F-35A possui carga alar de combate equivalente ao F-16C.

A carga alar do F-35A não chega ao mesmo nível de caças como o F-22 Raptor e Su-57 Frazor, esses dois são elementos high-end de suas respectivas forças e otimizados para o combate aéreo. Porém, a carga alar de combate do F-35A é equivalente à do F-16C Block 50, logo a mesma em conjunto com o design Lifting Body e LERXs são suficientes para entregarem uma manobrabilidade competitiva. 

O F-35C possui uma área alar 35% maior do que o F-35A, a razão para essas asas maiores é a necessidade de decolagens e principalmente de aproximações mais lentas e estáveis para o pouso nos porta-aviões. Não só as asas são maiores, mas as superfícies de comando também. As asas maiores do F-35C entregam mais sustentação e combustível interno, resultando assim em raio de curva e velocidade de estol menores, além de um raio de ação ligeiramente maior do que o F-35A (600nm vs. 590nm).

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O F-35C possui uma área alar 35% maior do que o F-35A.

Mas o “almoço” não é grátis, asas maiores possuem mais peso e produzem mais arrasto e forças sobre a fuselagem. O peso e arrasto limitam a aceleração transônica do F-35C (de Mach 0.8 até Mach 1.2), que possui a menor aceleração transônica  das três variantes nos Parâmetros Chaves de Desempenho (63s no F-35A; 81s no F-35B e 118s no F-35C). A forças maiores sobre a fuselagem exigem uma estrutura reforçada, acarretando em mais peso e custos, e impõe limites de G, já que a fuselagem estruturalmente não consegue lidar com essas forças. Enquanto o F-35A suporta até 9G instantâneo de sobrecarga, o F-35C está limitado a 7,5G.

Embora as asas maiores forneçam uma vantagem marginal de desempenho em termos de curva e autoridade em baixa velocidade, no geral o F-35A é mais manobrável do que o F-35C e acelera muito mais rápido. O F-35A vai “sangrar” energia mais lentamente, girar e acelerar mais rapidamente na maior parte do envelope de voo.

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A área alar maior permite ao F-35C operar nos porta-aviões.

Logo, não existem dúvidas de que a asas do F-35A são as mais adequadas para a USAF e as do F-35C são as mais adequadas para as necessidades da US Navy. Caso o F-35A adotasse as asas do F-35C, o primeiro perderia manobrabilidade e aceleração, e custaria mais. Enquanto as asas do F-35A dariam autoridade inadequada para as operações do F-35C embarcado nos porta-aviões.

O interessante é que, apesar de ter a fuselagem com mais arrasto de todas as variantes F-35, o F-35C ainda pode exceder Mach 1 com carga útil interna + externa máxima! Além disso, todas as três versões do F-35 são limitadas eletronicamente (software) a Mach 1.6, apesar de ainda terem um excesso significativo de empuxo a essa velocidade. O principal motivo desse batente eletrônico é a conservação do material absorvente de radar (RAM).

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O F-35C é capaz de exceder Mach 1 com carga máxima.

Resumo

Uma das críticas ao F-35 são suas asas alegadamente pequenas, mas na verdade o F-35A tem uma área alar aproximadamente 50% maior do que a do F-16C (42,7m² vs. 27,9m²), a mesma carga alar (310kg/m) vazios e uma carga alar equivalente sobre o teatro de operações. A carga alar do F-35A em conjunto com o design Lifting Body e LERXs são suficientes para entregarem uma manobrabilidade competitiva ao  mesmo.

Enquanto isso, o F-35C possui área alar 35% maior do que o F-35A. A razão para as asas maiores do F-35C é a necessidade de decolagens e principalmente de aproximações mais lentas e estáveis para o pouso nos porta-aviões. Não só as asas são maiores, mas as superfícies de comando também. Embora as asas maiores do F-35C forneçam uma vantagem marginal de desempenho em termos de curva e autoridade em baixa velocidade, no geral o F-35A é mais manobrável.

Um comentário sobre “Carga alar do F-35, asas pequenas ?

  1. A cada artigo me parece que quem crítica o F-35 é porque não entende nada do assunto. E nem mesmo do projeto em si.

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