viernes, 30 de octubre de 2015

Proud to be American: From Russia with love parte III

Todos los aviones se parecen por fuerza. Es lógico, tal como apuntábamos en el post anterior, ya que todos los aviones dedicados a una determinada misión deben de volar en el mismo medio. Esto es lo mismo que pasa con los coches hoy en día. Se producen muchos modelos, pero al final todos (salvo honrosas excepciones) son casi iguales. Las diferencias radican más en los detalles estéticos que en los técnicos. Con los aviones la cosa es un poco diferente porque no hay mucho margen para la estética. 

En los aviones militares modernos prima más la eficacia en el desempeño de su misión que cualquier otra cosa. Cuando me refiero a la eficacia también incluyo la eficiencia (aunque sean dos cosas totalmente distintas) Un avión de caza puede ser el más rápido y más maniobrero (maniobrable) de la historia, pero si se tarda tres días en cambiar un motor no nos va a servir de mucho en términos operativos. Ocurre a veces, que el ingenio y la osadía de los hábiles diseñadores llega a proponer soluciones muy imaginativas para solventar los mismos problemas con los que se enfrenta otros diseñadores más convencionales. Un ejemplo: el avión británico Lightning. Este modelo fue en realidad el único avión totalmente británico que alcanzó el Mach 2.


El Lightning estaba dotado de dos motores Rolls-Royce Avon turbojet en una configuración muy peculiar, uno encima del otro. Este avión se creo para interceptar los cada vez más capaces bombarderos soviéticos (Tupolev Tu-16, Tupolev Tu-22, Tupolev Tu-95), por lo que se requería un diseño que tuviera una tasa de ascenso brutal, un techo máximo muy alto y una velocidad de al rededor del Mach 2. Con estas características el margen de diseño era muy estrecho, pero los hábiles ingenieros británicos lograron algo realmente bueno en términos de prestaciones de vuelo (no tan bueno en cuanto a mantenimiento se refiere). Las características de ascenso eran tan buenas, que sus pilotos llegaron a decir que se parecía más a un cohete. Fantástico. Pero en aviación (pura física) no hay nada gratis. ¿Cuál fue la contraprestación? El combustible, y por ende el radio de acción, pero también la seguridad en vuelo y el mantenimiento entre otras muchas cosas... ¡Caray! ¡Casi nada! Cabe entonces preguntarse ¿Era este en realidad un buen diseño?

Pero la respuesta no es tan sencilla. Podríamos empezar por preguntar ¿Que es un buen diseño? En este caso la disposición inusual de los 2 motores logró algo muy difícil en aeronáutica. Se pudo crear una fineza aerodinámica nunca antes vista en un bimotor a reacción. La resistencia al avance (Drag) de este avión con dos motores era la equivalente a 1.5 motores montados lado a lado, lo que en términos generales significaba una reducción de hasta un 25%. de resistencia aerodinámica. Mucho mejor que cualquier bimotor de la época. El área frontal era mínima, ya que ambos motores se alimentaban del mismo difusor de entrada situado en el morro. Este se dividía más tarde en dos conductos que discurrían verticales uno con respecto al otro. Parecía que se estaba pilotando realmente un monomotor, con la seguridad de que si fallaba uno, el otro podía seguir haciendo volar el aparato sin efecto de guiñada por potencia asimétrica... todo perfecto hasta aquí. Sin embargo, debido a la proximidad de ambos motores, se corría peligro de que un fallo catastrófico en uno de ellos también pudiera afectar al otro. 

El consumo de combustible con estos motores era altísimo y se pensó en algún procedimiento operativo que requería apagar uno de ellos durante el vuelo para poder lograr un alcance mayor y más tiempo de vuelo en misiones de patrulla. Esto como uno se puede fácilmente imaginar se realizó muy pocas veces, pues conllevaba alto riesgo de perder energía hidráulica entre otras muchas cosas. Como se puede ver lo que se hizo con este avión es producir un diseño que cumpla los requerimientos básicos de la misión sin tener en cuenta los aspectos operativos y de mantenimiento. Desmontar el motor superior requería muchísimas más horas de lo que son normalmente admisibles en un avión de caza.

Los británicos simplemente produjeron un avión muy problemático al que luego se le fueron cambiando y mejorando cosas, pero un avión que debe de cambiar cosas como la forma de operar una vez  fabricado no puede ser considerado un "buen avión", por mucho que fuera una gozada el pilotaje. Como decimos, la filosofía de diseño de un avión depende de muchas cosas. A veces la osadía del diseñador excede las expectativas del proyecto. Esto les ha ocurrido a todos los grandes constructores de aviones y los americanos no iban a ser menos. Como muestra aquí se puede ver el mismo error que cometieron los británicos con su Lightning. Tirón de orejas a los Yankees por perder tiempo y dinero con este proyecto.





Se trata una vez más de una variación del famoso avión del que hablábamos en la parte I de esta serie. El NR-349 fue una idea (descabellada) para poder dotar a un interceptor con más potencia. 3 motores mejor que dos. Y si. No se equivoca usted amigo lector. Los misiles que se ven en la zona ventral del aparato son los AIM-47B, antecesores del imponente AIM-54 PHOENIX, que se hicieron mundialmente famosos cuando formaron tándem con el radar del Tom Cat (AN/AWG-9). Para mi gusto la mejor combinación de armas de todos los tiempos (bueno ahora hay otras cosas, me refiero hasta esa generación).  

¿Qué es lo que hace que un avión sobresalgan por encima de una amplia "aurea mediocritas"?

Esta versión NR-349 de interceptador no llegó fructificar precisamente porque los ingenieros vieron que era inviable en términos operativos y de mantenimiento. Pero hubo otros modelos más refinados que pudieron tener éxito y sin embargo no vieron la luz. A pesar de ello dejaron un sello de "gran clase" y de su estudio se sacaron conclusiones que sirvieron para desarrollar muchos otros modelos y proyectos. Esta impronta es lo que hace a un avión sobresalir por encima de los demás. Estos modelos también superaron los límites de osadía en el diseño. Me refiero al famoso y nunca bien ponderado proyecto XF-108. Si señor, una vez más lo han adivinado. El famoso Rapier. Otra vez un derivado de aquellos diseños que dieron pie al Vigilante. 

File:F-108-8x.png

El North American XF-108 Rapier fue un proyecto de avión interceptor supersónico de gran autonomía, diseñado por la compañía North American Aviation. Estaba concebido para defender el espacio aéreo de los Estados Unidos de los bombarderos supersónicos de la Unión Soviética.

En los años 1950, la USAF empezó a buscar un reemplazo para sus cazas F-102 Delta Dagger. Las especificaciones técnicas iniciales requerían de una aeronave con una velocidad máxima de Mach 1,7. Diversas compañías presentaron sus propuestas, resultando elegida NAA con su XF-108. Esas especificaciones fueron reformuladas, demandando un incremento de la velocidad hasta Mach 3. El programa llegó a su fin en el año 1959, debido al recorte de presupuesto, tras haberse construido tan solo una maqueta a escala real. De haber entrado en servicio, se hubiese convertido en el avión de combate más grande de la época, sobrepasando al Tupolev Tu-128.

Este modelo empezó siendo tal como muestra la ilustración inferior. Tenía tres derivas verticales, dos de ellas en las alas. También tenía una configuración Canard y ciertas peculiaridades que se acabaron por refinar en las siguientes evoluciones.



El diseño final que se hubiera aceptado sería este que se muestra aquí.




File:General Electric YJ93-G-3.jpg
El F-108 era un avión grande ala delta impulsado por un par de motores a reacción General Electric J93-GE-AR postcombustión alimentados por las tomas de aire de geometría variable montado bajo las raíces de las alas.

El YJ93 era un motor turborreactor puro de flujo axial con la sección de los estatores de la sección de compresión dotada de geometría variable además de poseer una tobera de salida con configuración convergente divergente también variable dependiendo del régimen de funcionamiento del motor. La potencia máxima era de 28,800 lbf (128 kN). debido a las altas temperaturas de funcionamiento previstas para poder alcanzar el Mach 3 se utilizó un combustible especial. El JP-6. Seis de estos motores estuvieron montados en el XB-70 Valkyrie llegando a producir una realción peso/potencia de 5:1 nada menos. Esta relación de potencia podría permitir una velocidad de 3.200 km/h a una altitud de 70.000 pies (21 km).

F-108
El Rapier tenía un radio de combate de 1.600 kilometros. El operador piloto y de radar se instalaron en cápsulas de eyección separadas. El avión iba a ser equipado con un sistema de aviónica altamente sofisticado, Hughes AN / ASG-18 y el radar tenía que tener una gama de más de 160 kilómetros.

El Rapier fue examinado en profundidad en enero de 1959 para poder hacer un vuelo en marzo de 1961. Sin embargo, a mediados de 1959, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos ya empezaba a albergar serias dudas sobre el alto costo de programa. La mayor amenaza estratégica de la Unión Soviética era ahora sus misiles balísticos intercontinentales en lugar de los bombarderos de largo alcance. Contra un misil balístico intercontinental, el interceptor F-108 sería completamente inútil.

Además, la Fuerza Aérea de Estados Unidos estaba cada vez más convencida de que los misiles balísticos intercontinentales podrían cumplir la misión de la B-70 Valkyrie/F-108 Rapier de una forma mucho más eficiente y sobre todo a un coste mucho menor. Por lo tanto, el proyecto F-108 fue cancelado el 23 de septiembre de 1959, antes de construir el prototipo que iba a realizar el vuelo. El proyecto XB-70 también fue cancelado después de la prueba en vuelo de dos de los prototipos.

Pero el trabajo que se hizo en el Rapier no fue del todo inútil. Hughes había construído el radar de pulsos doppler AN/ASG-18 , que fue utilizado más adelante en el interceptor Lockheed YF-12 y en el GAR-9 (designado AIM-47A en 1962) desarrollado originalmente para el F-108 y que debería haberse utilizado para armar al YF-12. El GAR-9 estaba diseñado para ser lanzado a Mach 3 y poseía un alcance de 160 km gracias a su combustible líquido (normalmente es combustible sólido). El misil podía adquiri una energía suficiente para poder volar a Mach 6 y dirigirse a su blanco con guía semi-activa (ver post Hablemos de misiles A/A), por lo que el avión lanzador debía de iluminar el blanco durante un  cierto tiempo. La parte final hasta el impacto se hacía con un sensor infrarrojo pasivo que efectuaba la orientación final (ver post Fox Two!).

En principio se pensó en dotarlo con una cabeza de guerra que contuviera una ojiva nuclear W-42, pero más tarde se empleó una convenciona HE (High Explosive). la combinación de los programas AAM-N-10 Eagle de la casa Bendix y el GAR-9 de la casa Hughes dieron lugar al archiconocido AIM-54 PHOENIX. Este misil junto con el radar AN/AWG-9 podía efectuar seis disparos automáticos (lo calculaba el propio radar). En efecto, el radar podía seguir (track) hasta 14 blancos, de los cuales seleccionaba a los seis potencialmente más peligrosos y al disparar salían los misiles hacía sus objetivos. El alcance era fenomenal y el Kill Ratio altísimo. Por poner un ejemplo conocido. Si voláramos en Madrid y disparáramos a seis enemigos, estos podrían ser detectados más allá de Asturias y ser derribados a la altura de León poco más o menos.

Un gran logro de diseño y efectividad, pero a un coste muy alto ¿Merece la pena con tal de cumplir una misión a toda costa?

Fin de la parte III. Ahora me voy a tomar unas cañas que ya estoy cansado de teclear. En la parte IV (final) vamos a concluir con estos temas del diseño y el copieteo añadiendo el factor humano.

4 comentarios:

  1. Manolo:

    Para mantener el ritmo de entradas y respuestas...

    1º.- Aunque no puedo dejar de estar de acuerdo contigo (modo pelotero is on), pero a fin de darle picante al blog, voy a permitirme la licencia de defender al EE Lightning. Todo lo que dices es totalmente cierto, pero también hay que tener en cuenta la mala influencia que tuvo el Libro Blanco de Duncan Sandys de 1957 que decretó que los aviones tripulados ya no tenían futuro en un mundo de misiles (los IRBM Thor de doble llave iban a ser instalados poco después), así que para qué mejorar un diseño de algo que tenía los días contados, te conformas con lo que hay y lo sustituyes por los SAM Thundebird y Bloodhound, dejándolo con el pobretón AI-23 y dos misilillos IR. El ala mejorada y el depósito de combustible ampliado del Mk.6 ( y los del extradós) quedan para años después. Y con ello le das un buen viaje a la industria aeronáutica militar británica para casi siempre, pues como apuntas, el Lightning fue el último caza realmente british (dejando aparte lo que el Eurofighter tiene del EAP, aunque de ésto creo que tú sabes algo...). .En resumen, que el pobre no tuvo toda la culpa de que no se le sacara todo el partido posible, dejando aparte las limitaciones del diseño que tú bien apuntas (su corta vida en el mercado de exportación es un buen indicio de ello y los franceses encantados de que les dejen el campo libre con el Mirage y sus derivados).

    2º.- En todo esta historia de cancelaciones también interviene como factir influeyente cierto avión de reconocimiento Chez Lockheed que, con sus sobrevuelos, permitió comprobar que no existía el "bomber gap" que había espoleado el desarrollo del ADC, de sus interceptores y del SAGE, y éso, junto con la relevancia de los ICBM y de los SLBM le da masculillo a los bombarderos y a los interceptores que debían derribarlos.

    3º.- Y como complemento a tu glosa del bestial XF-108, una breve mención al loco Republic XF-103 -con su puesto de pilotaje escamoteable- que poco tiene que envidiar a un caza estelar vintage.

    http://images1.fotoalbum.virgilio.it/v/www1-1/218/218763/414776/XF103F10-vi.jpg
    http://40.media.tumblr.com/843625aea0d84d9d509f787a510f4f90/tumblr_n30239uuZr1swr3bvo2_1280.jpg

    Un saludo cordial.
    Pablo.

    P.S.: con tus entradas me dejas atrás, en la previa me han quedado ganas de comentar cosas, pero no quiero abusar de tu paciencia ni la de los lectores del blog...

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    1. Hola Pablo,

      Muchas gracias por tu interesante comentario que abre las puertas a otro gran debate :)
      Pues mira por donde me das pie para hacer de abogado del diablo con este tema. Voy defender al gabinete de Sandys un poco para que haya discusión. Es cierto que no fue él directamente el que produjo el 1957 Defence White Paper. El informe fue el resultado de un estudio que inicialmente estuvo bien planteado como medio para poder racionalizar un poco el caos de la industria aeroespacial británica.

      Dejando aparte el hecho de que erraron en cuanto al futuro del avión de interceptación (luego se dieron cuenta del error y dieron marcha atrás con el tema de los misiles), no es menos cierto que el gabinete redujo el “cacao maravillao” que tenía el tejido industrial aeronáutico de aquel país. De no haberse hecho esto, probablemente hoy no existiría una industria propiamente británica. Fíjate solo la cantidad de empresas que tenían estos tíos (solo unas de las más conocidas, había muchas más de menor tamaño):

      English Electric
      Bristol Aeroplane Company
      Vickers-Armstrong
      British Aircraft Corporation
      Hunting Aircraft
      de Havilland
      Blackburn Aircraft
      Folland
      Hawker Siddeley
      Armstrong Whitworth
      Avro
      Gloster
      Hawker
      Westland Aircraft
      Saunders-Roe
      Fairey Aviation
      Vickers Supermarine
      Handley Page
      Auster
      Boulton Paul
      Miles Aircraft
      Scottish Aviation
      Short Brothers
      British Aerospace
      Rolls-Royce

      Duncan y su equipo acertaron en muchas cosas, una de ellas fue la visión de futuro de la industria a nivel mundial. Forzaron las uniones del tejido industrial británico para poder sobrevivir en un mundo que sabían perfectamente que empezaba a globalizarse…
      En el famoso papel, se “animaba” a la unión de una forma un tanto sibilina.

      Se les dijo a los magnates e industriales quie solo se les daría contratos para aviones nuevos s a aquellas empresas que se hubieran racionalizado por medio de fusiones. En realidad muchos empresarios no quisieron perder cuota de poder y se negaron o se hicieron los remolones con este tema. Esto, fue en realidad lo que mató proyectos tan prometedores como el de mi querido TSR-2.

      No echemos toda la culpa a los expertos que asesoraron a Sandys, aquí también los empresarios tienen parte de culpa. El final además era inevitable si no querían ser fagocitados por sus primos hermanos allende los mares. Como muestra un botón: la casa Bomabardier se acabó comiendo a la británica Shorts en 1989 Y esto mismo hubiera ocurrido con las demás empresas, pues los norteamericanos estaban detrás de la mayoría de ellas.

      El equipo de Sandys produjo la mayor reestructuración de la industria aeronáutica de la historia del reino Unido. English Hacía 1960, Electric, Bristol Aeroplane Company y la Vickers-Armstrong se unieron para formar la British Aircraft Corporation (BAC).
      Hunting Aircraft se acabaría por unir más tarde al grupo BAC. El mismo año de Havilland, Blackburn Aircraft y Folland se juntaron para formar la famosa Hawker Siddeley, la cual ya estaba formada hace tiempo por la Armstrong Whitworth, la Avro, la Gloster y la Hawker desde 1935.

      Westland Aircraft absorvió casi toda la industria de helicopteros incluyendo a la Saunders-Roe, la Fairey Aviation y la Bristol. Con los motores de aviación ocurrió algo parecido y al final todas las compañías se juntaron en la Rolls Royce.
      Muy pocas compañías quedaron como independientes, la mayor de ellas fue la Handley Page. Esta compañía, junto con otras más pequeñas como la Auster, Boulton Paul, Miles Aircraft, Scottish Aviation y Short Brothers acabaron por desaparecer.

      Es un tema apasionante, lleno de recovecos. Yo tuve la suerte de haber trabajado cuatro años en la BAe SYSTEMS (resultado final de todas estas uniones) donde me emetré de algunos entresijos de todo esto que cuento aquí.

      Esto me da pie a otro post interesante que intentaré empezar cuando vuelva de Frankfurt. Ahora me marcho una semana allí para entrenar a los pilotos de Austrian Airlines :)

      Un cordial saludo
      Manolo

      P.S. Intentaré “postear” algo “on the move”

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    2. Manolo:

      El que sabe, sabe, y el que no, hace comentarios en los blogs ajenos...Tu defensa del "Caso Sandys" es mucho más sólida que la mia del Lightning, porque tiene una perspectiva mucho más amplia. Yo sólo puedo alegar en mi defensa (los términos procesales los uso para darle más picante al diálogo...;) ) que bebo de ciertas fuentes británicas (ahora me acuerdo del divulgador Bill Gunston) que se centraban sólo en el desarrollo de aviones militares del altas prestaciones, y que se lamentaban amárgamente de cómo otros países más parecidos (Francia) y otros más pequeños (Suecia) eran capaces de mantener una presencia más que digna en ese segmento del prestigio tecnológico que son (¿o más bien eran?) los cazas supersónicos. Por otra parte, aparte del componente de reorganización industrial que bien diseccionas y que mis fuentes en cierta medida ignoraban, el análisis de Sandys ( o de sus asesores) en la vertiente estrictamente militar no era tan descabellado en ese momento, sólo que los misiles no eran todavía una tecnología tan madura como para suplir a las plataformas tripualadas ( y dejo otra "cereza" ¿no pasa ahora algo parecido con los famosos RPV/UCAVS?). Y además el arma nuclear también lo condicionaba todo, de hecho, la administración Eisenhower, a mediados de los años cincuenta estaba, precisamemte por razon económicas de ahorro, reestructurando sus fuerzas y organizando su doctrina en torno a "la bomba", con la idea de reducir fuerzas convencionales ("Assured Destruction"). En ese esquema, los aviones tripulados en general y los aviones tácticos en particular no tenían mucho sitio. Luego ya vendrían los acontecimientos a alterar las cosas pero eso, ya es otra historia...

      Un saludo muy cordial y que te vaya bien por Frankfurt con tus alumnos austriacos.

      Pablo.

      P.S.. sólo una nota, vaya cierre trágico para una semana aeronáutica aciaga, A-321 estrellado en el Sinai.

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    3. Hola Pablo, muchas gracias por el comentario y las alabanzas, pero del tema tu sabes más que yo! Estoy seguro. Estoy intentando ducumentarme un poco más para meterme ahora con los ICBM y los sistemas RPV/UCAS a ver que sale de ahí. En cuanto vuelva a Zurich me pongo con ello.

      Un cordial saludo desde Frankfurt
      Manolo

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