Análisis de los Eurocanards: JAS-39 Gripen C y E

Suecia es un pueqeño y boscoso país del norte de Europa de gente tranquila y trabajadora que en cuestiones políticas siempre ha pretendido permanecer neutral al estilo suizo. Los suecos siempre han buscado protegerse y desde la Segunda Guerra Mundial, la firma de aviones sueca SAAB ha mantenido la tradición de construir aviones de combate de vanguardia para ese propósito.

El JAS-39 Gripen es un avión de combate polivalente de los considerados cuarta generación + o generación 4.5, como muchos expertos opinan. Este tipo de avión es superior a muchos otros de la cuarta generación, pero no llega a modelos como el F-22, considerado de quinta generación por la gran tecnología que incorpora. Siguiendo este concepto, dentro de la misma categoría del Gripen podemos encontrar otros aviones como el Typhoon y el Rafale. El Gripen mantiene la tradición de excelencia en el diseño de aviones de combate, pero con este modelo, el país nórdico pretende entrar en el lucrativo negocio de la exportación armamentística.

Un poco de historia

En los 60, el SAAB 37 Viggen voló por primera vez. Entró en servicio con el Flygvapnet (Fuerza Aérea Sueca) en los 70. El "Viggen" fue el primer avión de combate moderno en utilizar una configuración canard-delta. Su canard "close coupled" (CCC), aunque contaba con flaps para el aterrizaje, era fijo (no participaba en el control). El propósito de estos canards era únicamente mantener el flujo aerodinámico sobre el ala en ángulos de ataque altos y así mejorar tanto la maniobrabilidad como el manejo a baja velocidad. Saab no fue capaz de desarrollar la tecnología canard móvil en aquellos años, pero por otra parte, tampoco era necesaria para cumplir con las especificaciones de la aeronave. A pesar de los muchos problemas iniciales, el avión fue un éxito en términos de rendimiento y capacidades STOL.

Después de producir este aparato, los estrategas militares nòrdicos comenzaron a buscar un futuro caza polivalente más evolucionado que lo reemplazara teniendo en cuenta las especiales cracterísticas y requisitos del país. Se consideraron aviones de fabricación estadounidense como el F-16 o el F/A-18, pero como los suecos ya habían demostrado ser capaces de construir su propio avión de combate, optaron por construir un aparato autóctono que encajara pefectamente en el sistema de red de defensa sueco. En 1979, después de la cancelación de un proyecto B3LA demasiado caro (un desarrollo de un avión de entrenamiento subsónico y de ataque ligero), la Fuerza Aérea Sueca llevó a cabo un nuevo examen de sus requisitos. La conclusión fue que la única opción asequible era el desarrollo de aviones polivalentes.

En 1980, se emitió un requisito por parte del ministerio de defensa sueco para que los fabricantes de aquel país produjeran un avión de combate avanzado para misiones de superioridad aérea, ataque y vigilancia/reconocimiento. Por ese motivo el avión es conocido por las siglas "JAS" (Jakt, Attack & Spaning o caza, atque y reconocimiento). El consorcio encargado de fabricar el Gripen fue formado por SAAB-Scania, Volvo Flygmotor, Ericsson y Foerenade Fabriksverken (ahora FFV Aerotech). Ericsson fue el encargado de desarrollar un radar multimodo, mientras que FFV desarrolló los sistemas de navegación y ataque. A diferencia del Viggen, los vuelos de prueba del Gripen no revelaron deficiencias aerodinámicas, estructurales o de motor; de hecho, todas las pruebas fueron mejores de lo previsto. Solo hubo que efectuar una modificación estructural, añadiendo unos vortilones detrás de cada superficie canard.


Como su nombre indica, el JAS 39 es un avión de combate polivalente, con un rendimiento excelente y una gran agilidad para contrarrestar los nuevos cazas soviéticos que entraban en servicio. Debía ser más simple y barato de mantener que el Viggen, y fácil de poner en el aire tras una misión para garantizar una alta tasa de salidas en combate. El largo alcance no era un requisito, ya que el enfoque tradicional de Flygvapnet era la defensa de Suecia, no la proyección de la fuerza.

El primer prototipo monoplaza "JAS 39A Gripen voló el 9 de diciembre de 1988, con el piloto de pruebas Stig Holmstroem a los mandos. Desafortunadamente, el primer prototipo "39-1", se perdió el 2 de febrero de 1989 debido a un fallo de software en el sistema de control de vuelo. La aeronave se volvió inestable al aterrizar y empezó a oscilar hasta estrellarse espectacularmente dando vueltas de campana. Este accidente que se puede ver en Youtube dio lugar a una revisión profunda de las leyes de vuelo de este caza, de por sí, inestable.


Después de numerosos retrasos en el programa, los problemas se resolvieron y el segundo prototipo, "39-2", voló el 4 de mayo de 1990. El último de los cinco prototipos, "39-5", ya casi con las especificaciones de producción, voló el 23 de octubre de 1991. Finalmente, el Flygvapnet dio el visto bueno porque el Gripen era un avión excelente y excedía muchas de las especificaciones de diseño previstas. Además, el Gripen era un avión bonito y como diría Marcel Dassault era lógico que volara bien.

El Gripen en detalle

El JAS 39A, era un verdadero caza ligero, era el equivlente a tres cuartos del peso en vacío de un F-16C y aproximadamente la mitad del peso vacío del Viggen, el F/A-18E/F Super Hornet o el Dassault Rafale. En el fuselaje del Gripen se utilizaron con profusión materiales compuestos precisamente para reducir el peso. El resultado final fue un avión de tamaño y peso muy reducido, lo cual redundó en el bajo coste operacional y de adquisición. Era muy fácil de operar en el suelo y tenía una firma radar muy baja baja.

El Gripen es un avión con configuración canard, y ala delta con aflechamiento de 45 grados. Los Canards son de control también con gran aflechamiento (45º) y diedro positivo. Las alas estan montadas en el medio del fuselaje. Se eligió la disposición de ala canard (CCC) + delta para optimizar el rendimiento en maniobras de combate y al mismo tiempo proporcionar capacidades de ataque aceptables. Una de las ventajas de esta configuración es que tiene buena tolerancia al daño recibido en combate. El canard junto con los elevones puede producir maniobras muy complejas que otros aviones convencionales no son capaces de realizar.

Gracias a esta configuración, se obtiene sustentación para la compensación (trim) de forma positiva en todas las superficies. El aparato goza de un alto coeficiente de sustentación máxima, buen rendimiento en virajes cerrados y capacidad de recuperación de barrenas y pérdida. En caso de fallo del EFCS, el canard adopta una posición flotante que posibilita la estabilidad del avión. Los canards también se pueden inclinar hacia adelante hasta casi 90 grados para ayudar a frenar durante el aterrizaje.

El Gripen tiene una carga alar relativamente baja y una buena sustentación en ángulos de ataque altos, así como una envergadura relativamente corta, Sin embargo, y a diferencia de sus competidores, su relación empuje/peso es inferior a 1 en combate. Se ha estimado que la aeronave tiene una vida útil operativa de unas 8.000 horas de vuelo.

El fuselaje se fusiona con las alas de una manera parecida al F-16, lo que da como resultado una mayor sustentación durante las maniobras, así como poca resistencia de interferencia que generalmente se origina en la unión ala-fuselaje. La única excepción son las tomas de aire, que están en una posición lateral (bidimensionales sin geometría variable) y se han aplanado los laterales con el fin de montar los canards. El fuselaje sigue la regla del área con una “cintura” notablemente más delgada que las partes inmediatamente delante o detrás de esta, con el fin de no producir efectos adversos en vuelo transónico.

Se aprecian dos pequeñas aletas en la parte superior del fuselaje, ubicadas justo detrás de las superficies canard, y una aleta ventral en la parte inferior del fuselaje; su propósito es ayudar a mejorar la estabilidad direccional y lateral en ángulos de ataque altos.

El vuelo con los  Close Coupled Canards (CCC)

El Saab Gripen tiene unos canards relativamente grandes comparados con el ala principal. Los canards se han colocado muy cerca y ligeramente por encima del ala. Son del tipo "Close coupled" o CCC Están inclinados hacia arriba (diedro positivo), con un gran aflechamiento. La ubicación de los canards a los lados de las entradas de aire evita la obstrucción del flujo de aire.

El propósito principal de los canards CCC no es actuar como superficie de control, sino aumentar la sustentación en ángulos de ataque altos, donde la aeronave depende principalmente de vórtices para proporcionar sustentación, fortaleciendo los vórtices generados por el ala y evitando su ruptura. El tamaño y el ángulo de estos canards logran la mejor separación posible, vertical y horizontal, entre la punta del canard y la superficie del ala, lo que permite una sustentación máxima por vórtice durante las maniobras de alto alfa.

El Gripen no cuenta con TVC. La vectorización de empuje aumenta la maniobrabilidad a velocidades muy bajas, y en régimen supersónico, pero la ventaja de los CCC es que son efectivos a cualquier velocidad, aunque el nivel de efectividad varía con la velocidad. Como tal, los aviones con CCC pueden tener alas más pequeñas para la misma sustentación con un AoA más alto (mejorando la velocidad de alabeo), pudiendo hacer virajes más cerrados a cualquier velocidad de lo que sería posible con el mismo tamaño de ala y ángulo de ataque. Además, con esta configuración se logra mayor velocidad de viraje instantánea.

Otras características

Un ala más pequeña y un ángulo de ataque reducido también significan una resistencia reducida al virar, lo que permite al avión de combate conservar mejor la energía en un "dog-fight". Sin embargo, la corriente descendente de los canards también reduce la sustentación del ala en ángulos de ataque bajos, lo que da lugar a que la carga útil máxima que puede transportar el caza sea vea reducida. En comparación con los LEX, los canards son más versátiles. Además de poder actuar como una superficie de control, los canards pueden ajustar la posición para producir sustentación máxima en cualquier ángulo de ataque dado.

Una de las principales desventajas de Gripen es su cabina. Si bien permite una buena visibilidad hacia adelante y hacia los lados, la visibilidad hacia atrás es muy limitada. Esto es así por la situación en la que se ha montado el sistema de salida de la unidad de refrigeración, que se encuentra detrás de la cabina para ocultarlo de los sensores infrarrojos terrestres. SAAB intentó solventar el problema instalando espejos en el marco de la cúpula.

La cabina presentaba originalmente tres pantallas multifunción monocromáticas y un HUD holográfico gran angular. También tiene controles HOTAS que permiten al piloto seleccionar muchas funciones sin levantar las manos de la palanca de control o el empuje. El asiento eyectable, a diferencia de los aviones anteriores, no es de SAAB, sino de Martin-Baker.

El motor se basa en el General Electric F-404. La versión utilizada en Gripen, ha sido fabricada por Volvo, que logró aumentar el empuje de 16.000 a 18.000 lbf (de 7.257 a 8.165 kgf).

Características operativas

El Gripen es capaz de despegar y aterrizar en carreteras, y podría utilizar pistas sin pavimentar. Puede despegar desde pistas cubiertas de nieve en solo 800 metros. La distancia de aterrizaje se reduce a 500 metros mediante el uso de canards como frenos de aire, que se activan automáticamente cuando la rueda de morro establece contacto con el suelo, así como el uso de dispositivos de control de vueloy grandes frenos aerodinámicos ubicados a cada lado del fuselaje detrás del ala.

El avión puede ser mantenido por un equipo de un especialista y cinco personas mínimamente entrenadas, y tiene un tiempo de respuesta para misones muy bueno: menos de 10 minutos. El Gripen requiere solo 10 horas/hombre de mantenimiento por cada hora de vuelo, y el tiempo medio entre averías es de unas 7,6 horas de vuelo. El motor puede ser cambiado en ambientes no preparados por 5 personas en menos de una hora. Los sistemas electrónicos incluyen capacidades integradas de autocomprobación (built-in test), con datos que se descargan en un ordenador portátil del personal técnico. Todas las puertas de servicio a los sistemas críticos están al nivel de la cabeza o más abajo para facilitar el acceso. El resultado es que el Gripen requiere solo el 60% de las horas de trabajo de mantenimiento que el Viggen.

Datos básicos del Gripen C

Longitud: 14,1 m
Envergadura: 8,4 m
Altura: 4,5 m
Área del ala: 25,5 m2; 30 m2 con los canards
Carga alar*:
  • 326 or 383 kg/m2 con 100% combustible, 4 AMRAAM y 2 Sidewinder
  • 287 or 337 kg/m2 con 50% combustible, 4 AMRAAM y 2 Sidewinder
  • 266 or 313 kg/m2 con 50% combustible y 2 Sidewinder
(*dependiendo de si se cuentan o no los canards)

Relación peso-potencia (con empuje de 80,51 kN – 18 100 lbf ): 0,95 con 50% combustible, 4 AMRAAM y 2 Sidewinder
Porcentaje de combustible: 0,27 (6.622 kg vacío, 2.400 kg combustible)
Peso:
  • 6.622 kg vacío
  • 7.997 kg con 50% combustible y 2 Sidewinder
  • 8.605 kg con 50% combustible, 4 AMRAAM y 2 Sidewinder
  • 14.000 kg max al despegue
Max AoA: >100º (límite aerodinámico), 50º (límite del FCS)
Velocidad:
  • Mach 2.0
  • Mach 1,15 crucero
Radio de combate: ataque a tierra lo-lo-lo: 650 km
Capacidad operativa G: 9 g  y um límite máximo de 13,5 g's.
Coste del avión: entre 38 y 44 millones USD (2013)
Coste por hora de vuelo: 4.700 USD

El Gripen E

Los Gripen C que se queden en servicio con las fuerzas aéreas de Suecia serán complementos con los "Gripen E" que es un modelo muy mejorado. El prototipo de demostración de este aparato realizó su vuelo inicial el 28 de mayo de 2008. El "JAS 39NG Gripen Demonstrator" incluía diez puntos de anclaje revisados ​​para proporcionar una carga externa de 6.000 kilogramos (13.200 libras); un motor GE F414G con un 25% m´s de empuje; tren de aterrizaje mejorado; y mayor capacidad de combustible (alrededor de un 35%), lo que le confiere un alcance de hasta 4.000 kilómetros (2.500 millas). 

Debajo se puede ver un estupendo vídeo de nuestro amigo Marcos en su canal Mundo de Aviación, donde nos explica lagunas de las características y curiosidads de la última versión del JAS 39 Gripen. Muy bueno el dato del tren de aterrizaje con la variante de una sola rueda en la versión Brasileña.


Debajo se pueden ver las cabinas del Grippen C a la izquierda y la del Grippen E a la derecha.


Se puede apreciar claramente que también se mejoró la aviónica, en particular, el demostrador estaba equipado en 2011 con un radar de "matriz activa de exploración electrónica (AESA)" Selex ES-05 Raven. Aunque Selex tiene su sede en Italia, el Raven fue construido por su filial en el Reino Unido, anteriormente Ferranti. Un radar AESA consiste en una serie de módulos programables de "transmisión-recepción (TR)" que pueden operar en paralelo para realizar funciones separadas o colaborativas, realizando, por ejemplo, interferencia y adquisición de objetivos al mismo tiempo. El Raven AESA proporcionará suficiente alcance para hacer un uso completo del misil AA Meteor y, en general, allanará el camino para las continuas actualizaciones de software.



Mejoras por todas partes:

El fuselaje se ha revisado y actualizado, ahora cuenta con capacidad mejorada de "sigilo", mayor peso máximo de despegue y más capacidad de combustible. El aumento de combustible se logró principalmente cambiándo el alojamiento del tren de aterrizaje principal, que ahora se encuentra debajo de las alas en lugar del fuselaje. Los contornos del fuselaje se han modificado también para poder permitir mayor almacenamiento de combustible. El tren de morro tiene una sola rueda grande en lugar de dos ruedas pequeñas, para una mejor compatibilidad con los sistemas de detención y frenado en pista. Ahora el motor F414G, que permite "supercrucero" a Mach 1.25 sin postcombustión.

Un nuevo panel instrumentos y presentación de la cabina tiene una sola pantalla grande a color, además del radar Raven AESA, el aparato cuenta con un nuevo IFF para trabajar junto al radar y un sensor de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (IRST) Selex ES Skyward-G en el morro. El IRST proporciona una capacidad mejorada para detectar objetivos "sigilosos", ya que la firma térmica del oponente es más difícil ocultar que la firma del radar. El piloto lleva una pantalla montada en el casco Elbit System Targo de fabricación israelí. El software del sistema proporciona una "fusión" de todas las entradas de los sensores, con un sistema diseñado para actualizaciones de software de forma muy sencilla.

El Gripen E tiene un avanzado sistema de vigilancia electrónica / contramedidas defensivas, incluido el famoso señuelo remolcado Selex ES Brite Cloud al estilo de los Typhoon. El Gripen E también podrá llevar el SAAB "Electronic Attack Jammer Pod (EAJP)", lo que le permitirá actuar como una plataforma para crear interferencias en misiones de penetración.

Compatibilidad con las últimas tendencias en armamento, sobre todo el BVRAAM Meteor, así como con las versiones actuales del pod Litening y el de reconocimiento Reccelite. Los proyectiles del cañón ahora se guardan interiormente en lugar de expulsarse, para que no causen daños en la estructura del avión.

El Gripen E/F, es un gran avión de combate que incorpora muchas mejoras y sigue siendo sustancialmente más barato que la competencia (Eurofighter Typhoon y Dassault Rafale). Desde SAAB aseguran que el JAS 39E tendrá un coste de compra incluso más bajo que el JAS 39C, además de un coste operacional más bajo de cualquier otro caza avanzado. El avión cuenta también con muchas posibilidades de ser un éxito comercial. No solo es Brasil. Parece ser que Austria encuentra en el Gripen un mejos sistema de armas, más adaptado a sus necesidades. Se rumorea que este país podría vender sus Eurofighter para comprar los Gripen.  


SAAB también propuso un "Sea Gripen" basado en portaaviones, un Gripen E con tren de aterrizaje reforzado, algunos refuerzos en el fuselaje y un kit de recuperación de la cubierta del portaaviones. Dadas las buenas capacidades de despegue en corto del Gripen, no necesitaría el lanzamiento con la catapulta, aunque presumiblemente el portaaviones seguramente necesitaría una rampa. La corta envergadura de la aeronave también haría innecesario plegar las alas. El concepto surgió en respuesta a un requisito de la Armada de la India que no llegó a ninguna parte, pero la Armada de Brasil también tenía un requisito para adquirir 24 aviones de combate basados en portaaviones, lo que da una oportunidad al Sea Gripen.

Datos básicos del Saab Gripen NG (versión E)
  • Longitud : 15,2 metros​
  • Envergadura : 8,62 metros​
  • Altura : 4,72 metros
  • Superficie alar : 25,5 metros2
  • Peso vacío : 8.000 kilogramos (17 637 lb)​
  • Peso máximo al despegue : 16.500 kilogramos (36 376 lb)​
  • Número motores : 1
  • Modelo motor : turbofán con Postcombustión, General Electric F414G
  • Empuje : 98 kN (22 000 lbf)
  • Velocidad máxima: Mach 2 a gran altitud. 1400 km/h a nivel del mar.​
  • Alcance : 4000 kilómetros (2485 mi)
  • Techo de vuelo : 16 000 metros (52 493 pies)​
  • Estaciones de armas: 10
  • Combustible: 3400 kilogramos (7496 lb) en tanques internos.
Comparación con los otros Eurocanards

Frente a sus rivales



Debajo se pueden ver las tres cabinas de los Eurocanards. Todas tienen instrumentación de última generación, mandos HOTAS y pantallas en color. Curiosamente, el Rafale ha adoptado una posición de la palanca en la consola lateral al estilo del F-16. Junto con la inclinación del asiento eyectable una solución muy buena para redcucir el dolor en el brazo cuando se ejecutan maniobras de muchas g's. 






Comentarios

  1. El Gripen es un claro ejemplo de un diseño eficiente, económico y gran potencial.
    Los dos accidentes más espectaculares, uno de los cuales ya figura aquí y el otro se produjo en un festival aéreo en Estocolmo en ´93, si no me equivoco y por lo que he podido recopilar tuvieron las mismas causas y ... con el mismo piloto a los mandos. ñado un vídeo, fijaos en el minuto 03:39 y el movimiento de los canards:
    https://www.youtube.com/watch?v=mkgShfxTzmo
    y un pdf sobre datos de la envolvente de vuelo y recuperación de la misma (en inglés):
    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474667015332274
    Saludos.

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    1. Muchas gracias por los enlaces, los he puesto al final del post.
      Un abrazo
      Manoolo

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  2. Gracias por el artículo Manolo. Que gran avión este Gripen y que grandes los suecos que han podido hacer ellos sólos una maravilla tecnológica que no tienen nada que envidiar al Rafale o al EFA

    Un abrazo

    Alberto

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    1. Hola Alberto, muchas gracias a ti por seguirme.
      Un abrazo
      Manolo

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    2. Uno de los artículos más completos q he leído, gracias. Me encanta el Grippen

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    3. Hola Charles, muchas gracias por tu comentario y muchas gracias a ti por seguirme.

      Un cordial saludo
      Manolo

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