Que tipo de catapulta é usada hoje em porta-aviões?

Os porta-aviões hoje estão migrando para longe das catapultas a vapor que ficaram tão famosas por filmes como a franquia “Top Gun” e “Decisão Executiva”. Novos grandes porta-aviões vão utilizar o sistema eletromagnético de lançamento de aeronaves (EMALS), que utiliza eletricidade – uma forma de magnetismo.

Mas primeiro, uma revisão da história da tecnologia de lançamento de porta-aviões

Nem todo porta-aviões usa catapultas. Alguns, como os porta-aviões indianos INS Vikrant e INS Vikramaditya, além dos HMS Queen Elizabeth e Prince of Wales do Reino Unido, usam saltos de esqui para impulsionar aeronaves navais para atingir velocidade e altitude de lançamento em uma curta distância. No entanto, os saltos de esqui têm o custo de reduzir a quantidade de combustível e armas que uma aeronave pode transportar ao decolar, em vez de usar o impulso de uma catapulta para lançar a aeronave a velocidades de decolagem em espaços relativamente pequenos de porta-aviões, comoEngenharia interessante explicou.

Foto: LPhot Chris Sellars | Marinha Real

Além disso, a Marinha dos EUA usou as primeiras catapultas hidráulicas até e durante a Segunda Guerra Mundial. Até mesmo o USS Enterprise (CV-6) daquela época acabaria eventualmente com duas catapultas H 2-1 capazes de lançar caças a hélice pesando até 11.000 libras. a 70 mph em 73 pés – mas a USS Enterprise da Segunda Guerra Mundial raramente os usaria. Isso acontecia porque as aeronaves a hélice tinham algum empuxo sobre a asa para aumentar a sustentação, e as catapultas hidráulicas usavam polias e um aríete hidráulico.

No entanto, após a Segunda Guerra Mundial, as catapultas hidráulicas foram consideradas insuficientes para os jatos da aviação naval. Especialmente porque os jatos, ao contrário das hélices, tinham todo o seu impulso atrás das asas. Assim, a Marinha Real Britânica teve a ideia de usar o excesso de vapor do próprio porta-aviões para impulsionar as catapultas.

O excesso de vapor se acumula dentro do pistão e então é liberado por uma barra de retenção enquanto a aeronave permanece presa ao pistão de aceleração. Dentro de 2 a 4 segundos, a aeronave está no final do trajeto e na velocidade de decolagem. Enquanto isso, o pistão atinge uma barreira de água e o sistema é reiniciado para o próximo lançamento.

Você pode ver através de um clipe de “Decisão Executiva” abaixo como isso é fotogênico visto de fora:

Mas existem desvantagens. As catapultas a vapor geram até 4G ou quatro vezes o peso da gravidade na aeronave e na tripulação. Além disso, as catapultas a vapor usam água doce para gerar esse vapor fotogênico. Finalmente, leva horas para preparar as catapultas a vapor em vez de substituí-las.

Digite EMALS ou Catapulta por Magneto

A Marinha dos EUA, desenvolvendo uma nova classe de porta-aviões na Classe Ford, decidiu instalar modernas catapultas eletromagnéticas que substituem as catapultas a vapor. Embora o desenvolvimento tenha tido problemas na década de 2010, as catapultas eletromagnéticas funcionaram bem na década de 2020 e vieram com melhorias significativas.

Essas melhorias decorrentes do lançamento de uma força mais estável incluem menos fadiga nas aeronaves da aviação naval, o que prolonga sua vida útil. Novamente, as catapultas eletromagnéticas requerem apenas minutos versus horas de vapor de um navio e 37.000 galões de água doce diariamente para lançar aeronaves de um porta-aviões. Considerando os vários milhares de humanos num porta-aviões, 37.000 galões de água doce são mais do que suficientes para fornecer a cada marinheiro humano o galão diário de água doce necessário para sobreviver no mar. As novas catapultas eletromagnéticas também são significativamente mais silenciosas e requerem 25% menos pessoal com um histórico de segurança de 100%, de acordo com a General Atomics, o principal contratante do sistema.

Além disso, o EMALS pode produzir mais energia para lançar aeronaves mais pesadas e, ao mesmo tempo, dimensionar essa energia de forma mais equitativa para fornecer a capacidade de lançar tudo, desde drones leves até aeronaves pesadas de apoio à aviação naval, como o E-2D Hawkeye.

Mas como funciona o EMALS?

O EMALS retira energia elétrica dos motores do porta-aviões e a transforma em energia magnética. Esta é uma tarefa fácil, considerando que a eletricidade e o magnetismo são muito semelhantes.

Uma vez que a energia magnética é criada a partir da eletricidade de corrente alternada (CA), as bobinas ao redor da catapulta de polaridade oposta da barra de lançamento empurram a aeronave acoplada para decolar. De acordo comPosto Naval, o EMALS tem 300 pés (91 metros) de comprimento e precisa de 60 megawatts para lançar uma aeronave de 100.000 libras (45.000 kg) a 130 nós (240 km/h,150 mph).

Veja também:Que tipo de aeronave a Tradewind Aviation voa?

Foto de : Seaman Tajh Payne | USS Gerald R. Ford (CVN 78) |Marinha dos EUA

Após o lançamento, são necessários apenas 45 segundos para recarregar o sistema para o próximo lançamento. Este tempo de ciclo é menor do que o das catapultas a vapor, aumentando a capacidade de um porta-aviões de aumentar o lançamento de aeronaves.

Quais são as diferenças entre EMALS e catapultas a vapor?

Os lançamentos do EMALS são geralmente como lançamentos de catapultas a vapor. Embora menos fotogênico, o EMALS é mais acessível em tripulações, fuselagens e porta-aviões. Você pode ver EMALS trabalhando no lançamento de um EA-18G Growler do USS Gerald Ford:

Foto: Suboficial de 2ª classe Nolan Pennington | USS Gerald R. Ford (CVN 78) |Marinha dos EUA

De acordo com uma declaração do Comando de Sistemas Aéreos Navais dos EUA de 20 de dezembro de 2010, anunciando o primeiro lançamento terrestre do EMALS do NAX Patuxent River – o lançamento foi semelhante. Como explicou o piloto de testes da Marinha dos EUA, Tenente Daniel Radocaj, do Esquadrão de Teste e Avaliação Aérea 23 (VX-23), que fez o primeiro lançamento do EMALS:

"Achei que o lançamento foi ótimo. Fiquei animado quando estava na catapulta, mas passei pelos mesmos procedimentos de uma catapulta a vapor. O golpe da catapulta foi semelhante ao de uma catapulta a vapor e o EMALS atendeu a todas as expectativas que eu tinha."

Foto de : NAVAIR

Pode-se também rever os vídeos do YouTube de entrevistas realizadas em 2 de agosto de 2017, no Instituto Naval dos EUA, após testar o novo sistema de captura e catapulta no USS Gerald R. Ford, o primeiro porta-aviões dos EUA com EMALS.

Com o amadurecimento do EMALS e o plano de colocar o EMALS em todos os porta-aviões da classe Ford – a questão é quantas outras marinhas dependerão do EMALS.

Quais marinhas de outras nações estão instalando ou planejando usar o EMALS?

Boa pergunta. Pode-se ler os princípios básicos que cada nação abaixo está construindo abaixo:

Com isso, pelo menos há relatórios de que a Marinha da República Popular da China (RPC) colocará a sua versão do EMALS no seu primeiro superporta-aviões, o Type-003 Fujian. Este será o primeiro porta-aviões da Marinha da RPC a trocar os seus saltos de esqui de design soviético por catapultas. De acordo como Notícias Navais de 26 de novembro de 2023, os testes já começaram.

A Marinha Indiana também está desenvolvendo um EMALS indígena. No entanto, de acordo como crescente poder militar da Índia em 22 de fevereiropost, a Bharat Electronics Limited está considerando uma parceria com a General Atomics para desenvolver EMALS para instalação no terceiro porta-aviões da Índia. Ajuda o fato de a Marinha Indiana querer deixar de lado os saltos de esqui para seu segundo porta-aviões da classe Vikrant, especialmente porque a Índia está desenvolvendo sua própria aeronave naval indígena.

De acordo como Notícias Navais de 20 de agosto de 2022, os franceses irão para a solução EMALS da General Atomics para o seu próximo porta-aviões. Isto deve-se ao facto de os franceses terem utilizado tecnologia de porta-aviões dos EUA, como catapultas a vapor, para garantir uma capacidade estratégica fiável, tendo em conta a aliança secular entre as marinhas francesa e norte-americana.

A Marinha Real do Reino Unido também manifestou interesse em modificar seus dois porta-aviões da classe Queen Elizabeth com saltos de esqui, como mostrado anteriormente, para que o EMALS lance drones. De acordo coma 1º de junho de 2023, Notícias Navais, o desejo é ter drones e aeronaves mais capazes, como aviões-tanque e aeronaves de alerta aéreo antecipado, operando a partir dos porta-aviões da Marinha Real. Mas também há planos para colocar mais equipamentos também usados ​​nos porta-aviões da classe Ford dos EUA nos porta-aviões da Marinha Real.

Outra melhoria no porta-aviões junto com o EMALS?

Sim, outra melhoria nos porta-aviões está sendo desenvolvida juntamente com o EMALS. É chamado de Advanced Arresting Gear ou AAG. O AAG também está sendo instalado nos porta-aviões da classe Ford da Marinha dos EUA. AAG também pretende fornecer maior flexibilidade do que seu antecessor na captura de uma gama mais abrangente de aeronaves a bordo do porta-aviões. A General Atomics também é o contratante principal.

AAG reduz os requisitos de energia humana de 22 para 3 e reduz drasticamente a manutenção necessária para prender aeronaves a bordo, de acordo com uma declaração da NAVAIR de 2 de setembro de 2016. Além disso, a transição da hidráulica para um sistema hidrelétrico rotativo com freio de fricção é outro avanço elétrico na aviação naval. Em vez de pistões, a energia eletromagnética proveniente do uso inovador de turbinas hidráulicas também é usada para parar uma aeronave e aplicar a força de parada de forma mais gradual para aumentar a vida útil da aeronave, reduzindo o desgaste estrutural.

Foto: Especialista em Comunicação de Massa 3ª Classe Simon Pike | USS Gerald R. Ford |Marinha dos EUA

Caso contrário, como na classe de porta-aviões Nimitz da Marinha dos EUA, para começar, o peso é definido e um fio é esticado. Quando o gancho traseiro de uma aeronave naval prende um dos poucos fios – normalmente quatro – esse fio é puxado para frente enquanto os pistões cheios de fluido hidráulico e as polias mantêm o fio esticado, exigindo claramente mais manutenção do que um sistema eletromagnético.

Uma coisa que também ajuda a reduzir o estresse no equipamento de detenção de porta-aviões é o modo de pouso de precisão (também conhecido como Magic Carpet, PLM). O PLM veio originalmente do programa F-35 para outras aeronaves como o Boeing Super Hornet e o EA-18G Growler. O PLM prepara a aeronave para pousar, projeta as informações mais precisas da trajetória de pouso para o piloto no capacete ou no head’s up display e controla o acelerador.

O PLM resultou em pousos de porta-aviões mais precisos, com menos estresse nas fuselagens e menos demanda por práticas de pouso de porta-aviões de campo ou FCLPs, como em OLF Coupeville, na Ilha Whidbey – o último dos quais é discutido no final desta história do Simple Flying.

Mas como estão funcionando o EMALS e o AAG?

Recentemente, o YouTuber e veterano da Marinha Ward Caroll pôde entrevistar o Contra-Almirante Doug “V8” Verissimo, Comandante da Força Aérea Naval dos EUA no Atlântico, sobre a primeira implantação completa do mais novo superporta-aviões da América. Naquela entrevista abrangente a bordo do USS Gerald R. Ford. Os sistemas da superportadora funcionavam tão bem que o USS Gerald R. Ford conseguiu fazer parte da resposta do Presidente dos EUA, Joe Biden, aos ataques terroristas a Israel de 7 de Outubro de 2023, para dissuadir os agressores regionais de tirarem partido da situação.

O contra-almirante Verissimo chamou a situação de “hora extra dupla”, mas concluiu que o porta-aviões teve um bom desempenho. Como explicou o Contra-Almirante Verissimo sobre EMALS e AAG,

“EMALS teve um desempenho muito, muito bom. … O equipamento de detenção teve um desempenho muito bom. … Este deck pode gerar surtidas melhores que o Nimitz com menos pessoas. … Estamos fazendo melhorias nas melhorias.”

A entrevista cobre muito mais, incluindo emprego de porta-aviões,

Resultado final

EMALS e AAG são avanços importantes na tecnologia de porta-aviões. As aeronaves da aviação naval não mais dependerão de sistemas hidráulicos imprecisos, não confiáveis ​​e de manutenção intensiva para serem lançados e pousarem no mar. Sistemas eletromagnéticos bastante precisos, cada vez mais confiáveis ​​e de baixa manutenção proporcionarão o futuro da aviação naval a várias nações. Pode-se assistir a um novo carretel chiado da General Atomics abaixo:

O futuro da aviação naval é claramente brilhante e resiliente com a aplicação de energia eletromagnética. É de se perguntar quando, e não se, tais tecnologias serão transferidas para outros usos na aviação.

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