¿Pueden los aviones de pasajeros beneficiarse del despegue y aterrizaje vertical?

Lo más cercano a lo que preguntas fue quizás el transporte VTOL experimental Do-31 .

Dornier Do-31 en vuelo estacionario. Fuente de la imagen

Fue desarrollado para transportar suministros a las bases de combate VTOL. No tiene sentido tener una flota de cazas VTOL si no puedes suministrarlos, ¿verdad? Para eso estaba el Do-31, y el programa técnicamente exitoso fracasó cuando la OTAN abandonó la estrategia VTOL en los años sesenta.

En comparación con los aviones regionales de su tiempo, la siguiente tabla muestra cuánto ha reducido el rendimiento la instalación de suficiente empuje:

Usé el Fokker F-28 para comparar, porque es de tamaño y edad similares. Como puede ver, VTOL cuesta fácilmente la mitad de la carga útil. 36 tropas completamente equipadas pueden pesar más que 36 pasajeros, pero se sentarán en asientos mucho más livianos y tendrán un alojamiento mucho más frugal. Tenga en cuenta que utilicé la masa de despegue reducida para el vuelo VTOL, pero no tengo información si esa masa hubiera incluido la carga útil completa. El rango es válido solo para la masa máxima de despegue superior de 24,5 toneladas, para la cual era necesario un despegue convencional.

El Do-31 podría haber calado en la aerolínea belga SABENA , que en su momento (los años cincuenta y sesenta del siglo pasado) contaba con la estrategia VTOL más avanzada de todas las aerolíneas. Operaron conexiones regionales con helicópteros , pero finalmente volvieron a los aviones regulares mucho antes de que el Do-31 estuviera disponible. Heli-Air Monaco sigue en funcionamiento después de casi 40 años, pero se trata más de un servicio de taxi que de una aerolínea.

Teniendo en cuenta no solo el mayor consumo de combustible, sino también el mayor costo de mantenimiento en más y diversos motores (la mayoría de los aviones VTOL tienen motores de elevación dedicados), el costo operativo, incluso en los momentos en que el combustible era barato, era demasiado alto para que la conveniencia valiera la pena.

Creo que es posible desarrollar un VTOL A320, pero tendría un aspecto muy diferente, navegaría a menor velocidad y tendría una carga útil y un alcance muy reducidos. Sin embargo, los boletos serían terriblemente caros.

EDITAR: Gracias a @egid por su sugerencia de usar fracciones de masa para comparar. Desafortunadamente, encontré datos masivos detallados del F-28 solo para una versión posterior, pero la tabla ampliada muestra el punto claramente:

La fracción de carga útil es el resultado de dividir la diferencia entre la masa de despegue y la masa operativa en vacío por la masa de despegue, mostrando la suma de la carga útil y el combustible como una fracción de la masa de despegue. Agregar motores de elevación, controles de baja velocidad y una rampa de carga trasera redujo claramente lo que se podía transportar en un vuelo VTOL.

Una gran parte de hacer un avión que pueda despegar y aterrizar verticalmente es que la relación de empuje a peso debe ser mayor que 1 para que pueda trabajar contra la fuerza de la gravedad. El Harrier Jump Jet solo puede despegar verticalmente cuando no está cargado a su máxima capacidad (en cuyo caso se utiliza STOL).

Para que un avión comercial realice VTOL, tomando como ejemplo el A320, necesitaría más de 765 kN de empuje, que es 3,2 veces el empuje que tiene actualmente. Tal ingeniería es inviable con la tecnología actual.

• La masa máxima del A320 es de 78 toneladas, por lo que el peso es de ~765 kN.
• Los dos CFM56-5B4 producen 240 kN.