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10 razões pelas quais o P-51 Mustang dominou os céus

Qual é o meu avião de combate preferido?

Apesar de alguns concorrentes fortes, estou sempre a voltar ao Mustang. As curvas graciosas do Mustang atraem-nos. O desempenho e os pormenores técnicos são o que me fazem voltar sempre. É o melhor dos dois mundos: uma obra de arte deslumbrante e uma maravilha técnica. Embora a afirmação artística seja incontestável, vamos aprofundar um pouco mais a afirmação técnica.


10: A asa

 A asa

Devido ao seu desenvolvimento em meados da guerra, o Mustang foi o primeiro avião a implementar uma nova teoria aerodinâmica chamada “fluxo laminar”. Este efeito, em contraste com o fluxo turbulento, é uma condição elusiva que é possível com a modelação correta da asa e atenção aos detalhes. Todas as asas têm uma pequena quantidade de fluxo laminar na parte da frente da asa. Um projeto de fluxo laminar estende esta região à maior parte da superfície da asa e pode reduzir a resistência da asa em 25%-50%.

Infelizmente, a aplicação prática fica geralmente aquém da promessa teórica. As falhas de fabrico e os danos de combate alteram a superfície de uma asa e os benefícios do fluxo laminar desaparecem quando a forma não é perfeita.


10: A asa

 A asa

A forma de um aerofólio de fluxo laminar (a secção transversal da asa) também é muito boa para uma baixa resistência a altas velocidades. O fluxo de ar sobre uma asa acelera ainda mais rapidamente do que a velocidade da aeronave. A uma velocidade suficientemente elevada da aeronave, este fluxo de ar local sobre a asa excederá a velocidade do som. Quando isto acontece, a resistência aumenta para níveis muito elevados, muito rapidamente. Para continuar a acelerar, é necessária muito mais potência do motor.

A modelação da asa do Mustang diminuiu esta aceleração do fluxo de ar e permitiu-lhe voar um pouco mais depressa antes de esta resistência começar a aumentar drasticamente.


9: Baixa resistência

 Baixa resistência

Para além do excelente design da asa, o Mustang também tinha uma resistência global extremamente baixa. O desempenho do avião é a soma de muitas pequenas coisas e de uma grande atenção aos pormenores. Uma inspeção atenta do Mustang mostrará a sua notável limpeza. Praticamente não existem saliências, protuberâncias ou bocais de entrada de ar em qualquer parte do avião.

A maior parte dos outros aviões da época têm uma grande quantidade destes pormenores para tratar de vários detalhes de arrefecimento ou do sistema. O trem de aterragem é um excelente exemplo. O trem de aterragem principal está totalmente fechado por portas que encaixam bem. A roda traseira também é retrátil, ao contrário da maioria dos aviões desta época.


9: Baixa resistência

 Baixa resistência

Muitas fontes falam do facto de o sistema de radiadores do ventre produzir impulso ao adicionar energia térmica ao fluxo de ar. Os dados dos ensaios mostram que é produzido muito pouco impulso positivo. No entanto, na maior parte das condições de alta velocidade, o sistema não produz qualquer arrasto líquido. Este efeito é importante, uma vez que o arrasto de arrefecimento a alta potência pode ser bastante grande.

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A qualquer velocidade, menor arrasto significa menor potência do motor e menor consumo de combustível. Isto traduz-se num aumento do alcance da aeronave, sobre o qual falaremos de seguida.


8: Alcance

 Alcance

A maioria dos caças antes do Mustang não foram projectados para um alcance significativo. No início da guerra, os caças eram utilizados sobretudo como interceptores de bombardeiros e as batalhas aéreas tinham lugar perto do aeródromo de origem do caça. A exceção a esta situação eram os caças que eram utilizados num papel de ataque ao solo ou para outras missões como o reconhecimento fotográfico.

Este era o objetivo original do Mustang e, por isso, o avião foi concebido para um maior alcance. Quando o Mustang entrou em serviço em 1943, a Força Aérea do Exército dos EUA estava a levar a cabo uma estratégia de bombardeamento diurno e estava a começar a sofrer perdas terrivelmente elevadas de bombardeiros para os caças inimigos.


8: Alcance

 Alcance

A USAAF começou a utilizar o Mustang para a escolta de bombardeiros de longo alcance. O baixo arrasto do Mustang significava que podia navegar com menor consumo de combustível do que outros caças contemporâneos, e assim voar ainda mais longe com o mesmo combustível. O alcance foi ainda aumentado com um tanque adicional na fuselagem e tanques de queda nas asas (na foto). Tudo isto deu ao Mustang um alcance suficiente para escoltar bombardeiros em qualquer parte da Alemanha e mesmo na Europa de Leste, e regressar a Inglaterra.

Vários outros caças de longo alcance, como o P-38 e o P-47, aproximaram-se desta capacidade. Apesar de o Mustang ter menos capacidade de manobra em comparação com alguns dos caças mais leves, como o Spitfire e o Bf 109, era superior ao P-38 e ao P-47, que eram maiores e mais pesados. O Mustang tinha o equilíbrio correto.


7: Incrível história de desenvolvimento

 Incrível história de desenvolvimento

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O Mustang tem uma óptima história de origem. Antes da guerra, a North American Aviation - detida maioritariamente pela General Motors - tinha desenvolvido uma família de aviões de treino de sucesso. Queria desesperadamente entrar no lucrativo negócio dos caças. No início da guerra, tinha os primeiros conceitos de um caça que incorporava grande parte das últimas ideias em matéria de otimização de caças, incluindo o novo conceito radical de asa.

No início de 1940, com a guerra a começar a aquecer, os britânicos queriam urgentemente mais caças e pediram à North American para construir P-40s sob licença. A North American viu nisso a oportunidade de terminar o seu projeto original de caça e ter um cliente imediato.


7: Incrível história de desenvolvimento

 Incrível história de desenvolvimento

Os britânicos apostaram na oferta, e a magia seguiu-se. Há três ingredientes comuns para um programa de desenvolvimento rápido de aeronaves bem sucedido: uma equipa com os conhecimentos adequados, o financiamento e as ferramentas necessárias e um prazo desafiante mas realista. A equipa norte-americana tinha os três e começou a correr.

Com base na investigação prévia e no trabalho de conceção da equipa, a North American lançou o protótipo do avião em apenas três meses e meio, tendo este voado alguns meses mais tarde. A equipa conseguiu resolver os problemas e entregou o primeiro avião aos britânicos em outubro de 1941, cerca de 18 meses após a assinatura do contrato.


6: Merlin

 Merlin

O Mustang e o Merlin eram uma combinação feita no céu. O Rolls-Royce V12 Merlin de 27 litros é um motor que é adorado por toda a gente, e por boas razões. Quando o Mustang entrou ao serviço, todos ficaram impressionados com o seu sólido desempenho, particularly a baixas altitudes. No entanto, o motor Allison original tinha um sobrealimentador de uma só velocidade e de uma só fase, e a sua potência diminuía rapidamente acima dos 4500 metros.

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O motor Merlin mais recentemente atualizado tinha um sobrealimentador de duas velocidades e duas fases que podia mudar de velocidade e continuar a produzir elevados níveis de potência em altitudes muito superiores.


6: Merlin

 Merlin

Tanto os britânicos como os americanos começaram a especular sobre o que a aeronave poderia fazer com o motor Merlin, e as equipas de ambos os países iniciaram projectos para equipar um Mustang com o motor. Os britânicos estavam ligeiramente à frente, e o seu protótipo voou um mês antes dos americanos, em outubro de 1942.

Ambas as equipas rapidamente perceberam que era a combinação certa, com um desempenho a grande altitude que excedia o de qualquer outro caça da época. A grande maioria dos Mustangs construídos utilizou o motor Merlin, e o seu espantoso sucesso como escolta de bombardeiros de grande altitude deve-se a esta combinação de motores. O Merlin foi também, naturalmente, uma parte central do sucesso do caça Spitfire, do bimotor Mosquito e do bombardeiro pesado Lancaster. A maioria dos Merlins utilizados no Mustang foram produzidos sob licença pelo gigante automóvel Packard em Detroit.


5 : Allison

 Allison

O motor Allison V-1710 V12 foi certamente ofuscado pelo Merlin. Os motores de base são notavelmente semelhantes, sendo o sobrealimentador Merlin posterior a principal diferença. E o Merlin tinha um design de sobrealimentador de classe mundial que o Allison não tinha. No entanto, os benefícios do sobrealimentador Merlin são melhores em altitudes mais elevadas.

Para qualquer missão em que fosse necessária uma baixa altitude, o Allison era um concorrente à altura. De facto, a altitudes mais baixas, o Allison era ligeiramente superior, devido ao mapeamento da pressão do sobrealimentador. Para missões como ataque ao solo, o Allison era um motor quase perfeito e o avião funcionava extremamente bem nessa função.


5 : Allison

 Allison

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O Allison, construído pela General Motors, probably não recebe o devido crédito porque o P-47 entrou em serviço logo após o Mustang e, com mais armamento, era um avião de ataque ao solo ainda melhor. Devido à necessidade urgente de caças de longo alcance e de grande altitude, a maior parte da produção do Mustang passou para o modelo com motor Merlin, que rapidamente eclipsou o Mustang com motor Allison. E isso é uma pena. Sou fã de ambos os aviões, por razões diferentes, e gostaria que o Allison fosse mais apreciado.


Capota em forma de bolha

Capota em forma de bolha

O Mustang foi um dos primeiros aviões a ter uma capota de bolha totalmente desobstruída. Esta inovação tornou-se realidade a meio da guerra, com o amadurecimento da ciência dos materiais plásticos poliméricos. Tratava-se de uma solução híbrida que substituía a secção central da capota por uma capota de Perspex com uma ligeira bolha que não continha quaisquer obstruções.

Isto proporcionava uma melhor visibilidade tanto lateral como vertical. No entanto, como a estrutura básica do avião não foi modificada, a visão para trás continuava a ser afetada.


4: Capota de burbuja

 Capota de burbuja

Ambas as aeronaves estavam a passar por um ciclo evolutivo rápido e a versão seguinte de cada aeronave (o Spitfire Mk VIII e o P-51D) levou esta ideia um passo mais além. Em ambos os casos, a capota foi aumentada e a fuselagem traseira baixada para proporcionar uma visão desobstruída em quase todas as direcções. Esta ideia aumentou ligeiramente a resistência do avião. Mas é uma pequena troca por uma melhor consciência situacional do piloto.

Este design de capota tornou-se a norma para quase todos os aviões de combate que vieram depois e continua a ser a norma atualmente. A capota de bolhas limpa contribuiu fortemente para o aspeto “moderno” do P-51D, em comparação com a fuselagem em forma de lâmina e a capota envidraçada dos caças anteriores.

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3. Fácil de construir

3. Fácil de construir

Muitas vezes, as maravilhas da engenharia são o equivalente a um relógio suíço. Podem exibir um desempenho extremo, mas abdicam da praticidade no processo. Ou são proibitivamente caros, ou difíceis de manter, ou comprometem a sua utilização para maximizar a sua métrica de desempenho principal.

Um exemplo deste tipo de filosofia de conceção seria um veículo de competição. São normalmente construídos à mão em volumes reduzidos, espera-se que durem apenas algumas corridas e são mantidos por especialistas, muitas vezes pelos seus criadores. O Mustang é o oposto disto.

FOTO: Fábrica da North American Aviation em Inglewood, Califórnia, em 1942


3: Fácil de construir

 Fácil de construir

Como seria de esperar da influência do maior fabricante de automóveis do mundo, o P-51 foi concebido para uma produção em massa rentável e eficácia operacional desde o início. Um exemplo desta filosofia é a asa e a cauda. Apesar de o Mustang ter indiscutivelmente a asa com melhor desempenho da guerra, também estava entre as mais simples.

Isto não só era rentável de construir, como contribuía para a maior precisão de fabrico necessária para atingir a sua eficiência aerodinâmica. As linhas rectas são mais fáceis de alinhar na construção de ferramentas, especialmente na década de 1940, sem a utilização de ferramentas de medição modernas. A General Motors vendeu a North American em 1948; atualmente, após várias fusões, a empresa faz parte da Boeing.

FOTO: Montagem do trem de aterragem do P-51 na fábrica da North American Aviation em Inglewood, Califórnia, em 1942


2: Trem de aterragem

 Trem de aterragem

Havia várias disposições para o trem de aterragem principal dos caças desta época. A maioria era de caças convencionais, com algumas excepções de triciclos como o P-38 e o P-39. A principal diferença de design entre os aviões taildragger é a direção de retração do trem: para dentro, para fora ou para trás. Cada disposição tem vantagens e desvantagens.

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Os trens de aterragem geram cargas elevadas e os trens retrácteis para o exterior ligam-se à asa por dentro, onde são mais fortes. Isto permite poupar peso e foi utilizado no Spitfire e no Me-109. Esta disposição também tem um compromisso: tende a tornar a largura do trem um pouco estreita, o que pode levar a problemas de estabilidade na aterragem.


2: Trem de aterragem

 Trem de aterragem

O Mustang tinha um trem de aterragem retrátil para dentro, o que permite uma posição mais larga do trem de aterragem. Se um piloto aterrar com uma asa baixa, um trem de aterragem mais largo tem uma melhor capacidade de corrigir o ângulo de rolamento na aterragem, sem virar demasiado. Além disso, uma engrenagem mais larga permite forças de viragem mais elevadas no solo antes de a aeronave rodar sobre a engrenagem exterior e arrastar uma ponta de asa.

Os pilotosde Spitfire tendem a lidar bem com a sua disposição de engrenagens, provavelmente devido a uma formação superior. No entanto, mais de 10% de todos os Bf 109 foram perdidos em acidentes de aterragem e descolagem. Este trem de aterragem tem provavelmente uma forte influência nesta estatística.


1: "Conico Lofting"

 "Conico Lofting"

Este pode ser o pormenor mais obscuro que contribui para a grandeza do Mustang. No entanto, como projetista de aeronaves, é um dos meus favoritos. O Mustang foi um dos primeiros aviões a utilizar um processo de design geométrico designado por “Conico Lofting”. Antes de entrarmos no porquê da importância deste processo, comecemos por algumas definições. “Lofting” é o processo de criação da forma externa da aeronave, e o ‘Loft’ refere-se a esta forma final.

O termo loft vem da indústria da construção naval, onde as formas dos cascos dos navios eram desenhadas (muitas vezes à escala real) num loft por cima do estaleiro. O desenvolvimento inicial das aeronaves inspirou-se muito na construção naval, incluindo este termo. Numa linguagem mais moderna, o loft representa o conjunto de superfícies externas da aeronave.

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1: "Conico Lofting"

 "Conico Lofting"

“Cónica” refere-se a um tipo de curva definida matematicamente. Uma curva cónica é gerada pelo corte de um plano através de um cone, daí o nome. Um círculo e uma elipse são ambas curvas cónicas, entre outras. A vantagem de uma curva cónica é que pode ser descrita com elevada precisão matemática e é garantida uma curva suave sem inversão de curvatura (assumindo que é construída de acordo com a definição).

Este tipo de lofting oferece duas vantagens relacionadas. Em primeiro lugar, tende a produzir superfícies de aeronaves que são muito suaves e contínuas, promovendo assim uma baixa resistência. Em segundo lugar, estas superfícies tendem a ser muito agradáveis à vista. Se olharmos para a fuselagem de um Mustang de perto, podemos ver provas disto. A carenagem dianteira é uma forma excecionalmente bem concebida, tanto nas secções transversais como na forma como as formas fluem do spinner para o canopy. A fuselagem de trás, entre a capota e a cauda, é semelhante.

O lofting cónico é um pormenor menor a nível prático, mas é mais uma caraterística que coloca o Mustang num nível diferente. Como nota de rodapé, os lofts modernos são gerados por programas de desenho assistido por computador (CAD) e o lofting cónico é uma das várias técnicas ainda hoje implementadas.

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Licença de fotografia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en


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