Como funcionam os porta-aviões?

O convés de vôo de um porta-aviões é um dos ambientes de trabalho mais emocionantes e perigosos do mundo (sem falar que é um dos mais ruidosos também). O convés pode se assemelhar a uma pista de pouso comum, mas funciona de maneira bem distinta devido ao seu comprimento menor. Enquanto a tripulação está a pleno vapor, os aviões estão pousando e decolando sem parar e em um espaço limitado. Qualquer descuido pode fazer com que o motor de um jato sugue alguém ou empurre essa pessoa para o mar. Embora o convés de vôo seja perigoso para a tripulação que trabalha ali, isso não é nada se comparado à dificuldade encarada pelos pilotos. O convés de vôo não é grande o suficiente para que a maioria dos aviões militares consiga pousar e decolar normalmente, sendo necessária a ajuda de algumas máquinas extraordinárias.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Um A-6E Intruder é lançado do USS George Washington

Se você sabe que um avião precisa de muito ar se movendo pelas asas para gerar sustentação. Para tornar a decolagem mais fácil, os porta-aviões podem obter um fluxo de ar adicional no convés aumentando a velocidade com que navega na direção do vento; ou seja, na direção da decolagem. Este ar que se move sobre as asas reduz a velocidade mínima da decolagem da aeronave.
Gerar vento no convés de vôo é importante, mas o auxílio primário para decolagem provém das quatro catapultas do porta-aviões, que impulsionam os aviões para altas velocidades em uma distância muito curta. Cada catapulta consiste em dois pistões que se alojam dentro de dois cilindros paralelos, cada um do comprimento de um campo de futebol e posicionados sob o convés. Cada pistão possui uma projeção de metal na ponta, que atravessa uma estreita passagem ao longo da parte superior de cada cilindro. As duas projeções se estendem através de flanges de borracha, que selam os cilindros, e através de uma passagem no convés de vôo, onde se prendem a uma pequena lançadeira.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Lançadeira da catapulta número quatro no USS John Stennis

Para preparar para a decolagem, a guarnição do convés de vôo move o avião para a posição na traseira da catapulta e prende a barra de reboque do nariz da aeronave (roda dianteira) a uma fenda na lançadeira. A guarnição posiciona outra barra, o freio anti-retorno, entre a parte de trás da roda e a lançadeira (nos jatos F-14 e F/A-18, o freio anti-retorno é incorporado no trem de nariz; em outras aeronaves, ele tem uma peça separada).

Foto cedida pela U.S. Navy Um membro da guarnição do convés de vôo do USS George Washington verifica os acessórios para a catapultagem do F-14 Tomcat

Enquanto isso tudo acontece, a tripulação de vôo levanta o defletor de jatos atrás da aeronave (à popa da aeronave, neste caso). Quando o defletor de jatos, a barra de reboque e o freio anti-retorno estiverem todos em posição e todas as verificações já estiverem sido completadas, o oficial da catapulta (também conhecido como "lançador") deixa as catapultas prontas a partir da casamata de controle da catapulta, uma pequena estação de controle encapsulada com um domo transparente que se projeta acima do convés de vôo.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense O vapor se eleva da catapulta enquanto um F/A-18C Hornet prepara para lançar do USS George Washington. Pode-se ver o oficial da catapulta na casamata de controle.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Um F-14 Tomcat, posicionado na frente do defletor de jatos da catapulta número 1 do USS Nimitz

Quando o avião está pronto, o oficial da catapulta abre determinadas válvulas para encher os cilindros com vapor de alta pressão, proveniente dos reatores do navio. Esse vapor fornece a força necessária para propelir os pistões em alta velocidade, acelerando o avião para a frente de modo a gerar a sustentação necessária para a decolagem. De início, os pistões ficam travados em posição, assim os cilindros apenas aumentam a pressão. O oficial da catapulta monitora cuidadosamente as condições do convés e o nível de pressão para que atinja o valor correto de um determinado avião. Se a pressão for muito baixa, o avião não alcançará a velocidade necessária para a decolagem e a catapulta irá lançá-lo no mar. Se houver pressão excessiva, um impacto súbito poderia quebrar o trem de embreagens.
Quando os cilindros estão carregados com o nível de pressão adequado, o piloto dá toda potência nos motores do avião. O freio anti-retorno mantém a aeronave presa à lançadeira enquanto os motores geram um empuxo considerável. O oficial da catapulta libera os pistões, a força faz com que o freio anti-retorno se solte e a pressão do vapor impulsiona a lançadeira e o avião para frente. Ao final da catapulta, a barra de reboque salta para fora da lançadeira, soltando o avião. Esse sistema totalmente acionado por vapor pode disparar um avião de 20 toneladas de 0 a 266 km/h em dois segundos!

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Um F/A-18 Hornet sendo lançado do USS George Washington

Se tudo der certo, o avião em alta velocidade vai gerar sustentação suficiente para decolar. Caso contrário, o piloto (ou pilotos) ativa seus assentos ejetáveis para escapar antes que o avião mergulhe no oceano à frente do navio (isso raramente acontece, mas o risco está sempre presente).
Decolar é extremamente difícil, mas pior ainda é a volta. Na próxima seção, veremos o procedimento padrão de pouso em porta-aviões, ou recolhimento.
Pouso
Pousar em um convés de vôo é uma das manobras mais difíceis para um aviador naval. O convés de vôo possui cerca de 150 metros de pista para o pouso de aeronaves, o que quase não é suficiente para os pesados jatos de alta velocidade.
Para pousar em um convés de vôo, um avião precisa de um gancho de cauda, que é exatamente o que a palavra sugere: um gancho preso à cauda do avião. O objetivo do piloto é pegar, com o gancho de cauda, um dos quatro cabos de travamento, cabos robustos entrelaçados com fios de aço de alta tensão.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Um ES-3A Shadow se aproxima para pouso a bordo do USS George Washington

Os cabos de travamento se estendem perpendicularmente no convés e são presos em ambas as extremidades a cilindros hidraúlicos localizados abaixo do convés. Se o gancho de cauda pegar um cabo de travamento, ele o puxa e o sistema de cilindros hidráulicos absorve a energia, fazendo a aeronave parar. O sistema de cabos pode parar um avião de 24.500 kg voando a 240 km/h em apenas dois segundos, em uma área de pouso de 96 metros (315 pés).

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense O gancho de cauda de um KA-6D Intruder quase alcançando um cabo de travamento no USS Dwight D. Eisenhower

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Um F/A-18C Hornet pega um cabo de travamento no USS Nimitz

Há quatro cabos de travamento paralelos, espaçados em cerca de 15 metros, para expandir a área alvo para o piloto. Os pilotos miram no terceiro cabo, já que é o alvo mais efetivo e seguro. Eles nunca buscam o primeiro cabo, pois este fica em um posição perigosa, próximo ao limite do convés. Se eles fizerem uma aproximação muito baixa para o primeiro cabo, eles podem facilmente se acidentar na popa do navio. É aceitável capturar o segundo ou o quarto cabo 4, mas para o piloto progredir na carreira, ele tem que ser capaz de engatar o cabo com regularidade.
Para realizar esta incrível manobra, o piloto precisa aproximar-se do convés exatamente no ângulo correto. O procedimento de pouso se inicia quando os diversos aviões que retornam se "aglomeram" em um vasto circuito de tráfego oval próximo ao porta-aviões. O Centro de Controle de Tráfego Aéreo a Bordo decide a ordem de pouso das aeronaves com base nos níveis de combustível (um avião que está a ponto de ficar sem combustível pousa antes do que outro que pode permanecer em vôo por mais tempo). Quando é hora de um avião pousar, o piloto se separa do circuito de tráfego e se dirige para a popa do navio.
Oficiais sinalizadores de pouso (OSPs) ajudam a orientar o avião, através de rádio bem como através de uma série de luzes no convés. Se o avião está vindo em uma aproximação boa, o OSP acende luzes verdes para indicar ao piloto que tudo está bem. Se o avião está fora de rumo, o OSP pode acender outras luzes para corrigi-lo ou redirecioná-lo para uma nova tentativa.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Os oficiais sinalizadores de pouso guiam uma aeronave que se aproxima para pouso no USS George Washington

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense O console com vídeo e tela de comunicações/dados no posto dos oficiais sinalizadores de pouso

Além dos OSPs, os pilotos devem estar atentos para o Sistema ótico de Pouso com Lentes Fresnel, geralmente referenciado como "as lentes", para orientação de pouso. As lentes consistem em uma série de luzes e lentes frenel montadas em uma plataforma estabilizada giroscopicamente
As lentes focalizam a luz em feixes estreitos que são direcionados para o alto em vários ângulos.
O piloto observa diferentes luzes dependendo do ângulo de aproximação do avião. Se a aproximação estiver correta, o piloto verá uma luz âmbar, apelidada de "bolinha", coincidindo com uma linha de luzes verdes. Se a luz âmbar aparecer acima das luzes verdes, o avião está alto; se a luz âmbar aparecer abaixo das luzes verdes, o avião está baixo. Se a aeronave estiver muito baixa, o piloto verá luzes vermelhas.

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense "As lentes" no USS John F. Kennedy

Foto cedida pela U.S. Navy Diagrama ilustrando o "Sistema âtico de Pouso com Lentes Fresnel Aperfeiçoado"

Assim que o avião toca o convés, o piloto leva os motores à potência total, ao invés de reduzi-los. Isso pode parecer contraditório, mas se o gancho de cauda não pegar nenhum dos cabos de travamento, o avião precisará se mover rápido o suficiente para decolar de novo e retornar para outro passe. A pista de pouso é inclinada em um ângulo de 14 graus em relação ao navio, logo, quando ocorre um erro como esse (um "bolter"), o avião pode decolar pela lateral do navio, ao invés de atingir os aviões estacionados na outra extremidade do convés.
Logo após o pouso, o avião é retirado da pista e acorrentado na lateral do convés de vôo. Aeronaves inativas estão sempre bem amarradas para evitar que deslizem quando o convés balança de um lado para o outro.
A guarnição do convés de vôo tem que estar preparada para eventos inesperados, inclusive para um enorme incêndio do avião. Durante as operações de decolagem ou recolhimento, a guarnição dispõe de inúmeros equipamentos de segurança de prontidão. Dentre eles, o convés de vôo possui um pequeno caminhão de incêndio, esguichos ligados a tanques de água e espumas formadoras de película aquosa e um avançado material de combate ao fogo (também existem bocais para combustível de aviação e muitos outros líquidos úteis).

Foto cedida pelo U.S. Department of Defense Um S-3A Viking pousa a bordo do USS Abraham Lincoln com a ajuda da barricada. O avião teve que fazer um pouso não convencional devido a um problema no seu trem de pouso.

O pessoal do convés de vôo também corre o risco de ser jogado pela borda devido à descarga de um motor a jato. As redes de segurança ao longo dos lados do convés de vôo oferecem alguma proteção, eles também usam coletes salva-vidas auto-infláveis, com luzes sinalizadoras intermitentes ativadas pelo contato com a água, e capacetes reforçados, chamados cranials, que protegem a cabeça e audição.

Fonte:  http://ciencia.hsw.uol.com.br/porta-avioes1.htm