Aviones militares: velocidad vs eficacia
¿Por qué la velocidad máxima de los aviones de combate actuales es menor que la de los años sesenta y setenta?
Debajo se puede ver un duelo muy famoso de finales de la IIGM. La gran preocupación de los aliados fue precisamente la velocidad del nuevo caza. Se puede ver también en la película Sublime decisión.
Cuando esos aviones con capacidad supersónica se utilizaron en conflictos reales, sucedió algo muy sorprendente e inesperado: casi nunca volaron en régimen supersónico. Cuando la Fuerza Aérea, a fines de los años sesenta, acumuló los datos de vuelo de varios años de combate aéreo de la guerra de Vietnam, encontraron que todos los aviones habían volado solo unos minutos a Mach 1.4 y solo unos segundos a Mach 1.6 durante más de 100.000 misiones de combate. Ni siquiera se voló Mach 1.8 en aviones que habían sido optimizados para Mach 2.4 (F-104, F-105, F-106A, F-4D / E y F-111).
¿Por qué la velocidad se mantuvo principalmente subsónica?
En el estudio que hizo la Fuerza Aérea se dieron varias razones. La primera de estas razones radica en la forma de la relación entre la velocidad de giro y el número de Mach de un avión. En combate, cada piloto tiene la tendencia a volar su avión para maximizar su velocidad de giro. De este modo gana una posición angular sobre el enemigo que, a su vez, puede permitir el lanzamiento de un misil o el disparo de un arma. Puede verse que la necesidad del piloto de maximizar su velocidad de giro conducirá indefectiblemente su número de Mach a aproximadamente 0,7. Por lo tanto, si el piloto va a entrar en combate, su velocidad caerá inevitablemente a velocidades subsónicas. Hay que tener en cuenta también que incluso si la velocidad de giro se mantiene constante mientras se aumenta la velocidad, el radio de giro y el factor de carga aumentan, trayendo consigo crecientes problemas para mantener al enemigo a la vista.
La segunda razón dada en el estudio es el radio de acción que era muchísimo más reducido (la distancia máxima que el avión puede viajar desde su base, lograr su objetivo y regresar) una vez que el avión comienza a volar a velocidades supersónicas. Incluso para volar hasta la zona de combate, la velocidad supersónica rara vez era ventajosa. Northrop estudió una multitud de casos de intercepción y descubrió que las velocidades superiores a Mach 1.1 casi nunca eran útiles porque reducían drásticamente el radio de acción.
Otras razones: La velocidad máxima es un factor importante en el diseño de la estructura del avión. Volar a Mach 2+ requiere tomas de aire pesadas y complejas, una estructura resistente al calor, un ala con gran ángulo en flecha y motores pesados de baja derivación. Todo esto degrada las cualidades de combate a alta velocidad subsónica, que era donde más se usaban esos aviones. Incorporarlos a la capacidad de Mach 2+ los hizo peores para lo que realmente se usaban.
Desde finales de los sesenta en adelante, esta lección se incorporó a los diseños más modernos como el F-16. El sigilo disminuyó también la importancia de la capacidad supersónica, por ese motivo la velocidad máxima sostenida del F-22 se redujo de Mach 1.8 a Mach 1.6 gracias a ello se logró reducir la cantidad de calor en el borde de ataque del ala compuesta de este caza tan avanzado.
Resumiendo:
Parafraseando el famoso anuncio de neumáticos "La velocidad (potencia/empuje) sin control no sirve de nada".
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Hola a todos
ResponderEliminar¿No fue el desertor Belenko el que dijo que si ponías a un Mig 25 a match 3 los motores se quedaban para el desguace?
No hacían prácticas de intercepción los Phantom de la RAF con el Concorde y duraban menos de 5 minutos de escolta a toda mecha?
Realmente la velocidad supesónica es un negocio caro y poco eficiente
Así es Daniel. Gracias a la deserción de Belenko se pudo ver de cerca al MiG 25 y se constató que la ameza inicial no lo era tanto. Después de alcanzar la velocidad máxima, los famosos motores Tumansky R-15B-300 del MiG 25 quedaban irremediablemente destinados a entrar en el tercer escalón de mantenimiento :)
Eliminar¿No es un poco injusto comparar una velocidad punta destructiva, caso Mig25, con las de otras aeronaves que no implicaban daños permanentes?
ResponderEliminar¿Nos guiamos por el valor maximo que puede apuntar la aguja en el velocímetro? (Just for laughts)
Quizás en otros modelos sea posible quitar "el fusible del limitador" y que (a costa de daños) permitiesen una velocidad punta mayor, aunque dudo que divulguen este tipo de datos de sobre-performance.
¿Es público el dato de velocidad maxima con tren abajo?
Bueno, en realidad esa es la clave. La velocidad punta no es índice válido hoy en día. Recuerdo que nuestro flamante Mirage F-1 que era un avión interceptor de Mach 2.2 en configuración limpia, se convertía en un avión subsónico con solo montarle un bidón de combustible de los gordos. En ese caso no destrozas el motor, pero te cargas las performances de interceptor al ganar autonomía.
EliminarLas limitaciones se deben respetar siempre. Normalmente en los aviones militares no son de dominio público. Recuerdo que en el F/A-18+ del Ejército deñl Aire, en cuanto acelerabas por encima de los 200 nudos te cargabas el tren de aterrizaje si te habías olvidado de retraerlo... Cuando estaba practicando en el simulador del F-18 en la Base Aérea de Zaragaza me ocurrió una vez. De repente se paró la simulación y me quedé de una pieza al ver que el tren (aparentemente tan robusto en los apontajes) no pudiera superar esa velocidad.
En los aviones comerciales en los que imparto la calificación de tipo (Embraer/Airbus) viene a ser una velocidad parecida (unos 220 nudos).
Me suena haber leído que el Mig25 alcanzaba esa velocidad simplemente manteniendo la potencia al máximo por un tempo suficiente hasta que el sobreesfuezo provocaba la autofagocitación del motor.
EliminarEn el ejemplo que propones: F1 en configuración limpia, ¿sería posible rebasar ese match 2.2 forzando el motor sin preparación en tierra simplemente manteniendo la palanca de gases al máximo o ese valor es la cota superor que permite el motor+aerodinámica con o sin ordenador que limite abordo)?
Muchas gracias por tu blog y la divulgación que realizas.
Sobre esto que preguntas tengo una entrada donde hablo de esas cosas:
Eliminarhttps://greatbustardsflight.blogspot.com/2015/10/fier-detre-francais-from-russia-with.html
Te la pongo también más arriba, al final del post para que sea "pinchable", aquí no se puede copiar ni pichar. Aquí te hago un resumen.
"La realidad es que el Mirage montaba un motor SNECMA ATAR 09K-50 con postcombustión. Un motor (más largo que un día sin pan) que desarrollaba 7200 kp de empuje con post-combustión. Este motor en realidad es un derivado del alemán BMW 003 que en su día llegó a equipar al conocido Messerschmitt Me 262.
¿Cómo es posible alcanzar tal número de Mach con un único motor, que según nuestros cálculos, con la poca potencia que tenía (comparado con otros motores como el americano del F-16), no debería de empujar mucho más allá del Mach 1.9?
El secreto se desveló cuando hablaron los pilotos de pruebas que lo volaron en Francia. Para poder hacer una demostración de velocidad escogieron un avión totalmente carenado y sin pilones (ni siquiera lanzadores de punta de plano). Y digo yo, si no vas a lanzarles ni un pequeño misil Matra Magic ¿Que les tiras a los enemigos, besitos? El caso es que el avión efectivamente despegó; hizo una trepada con potencia suficiente hasta la cota óptima; niveló y volvió a acelerar hasta Mach 1 en máximo seco (potencia militar). Al cabo se realizó un pequeño picado y con el ángulo óptimo se aceleró y se aplicó la postcombustión. El avión entró enn su máximo empuje y efectivamente llega al Mach 1.9 y... aquí viene el secreto, se debe de esperar en esta velocidad unos pocos minutos hasta que, por fricción, se calienta la célula y así poder alcanzar el Mach 2.2. ¡Anda, que cosas! ...pero para cuando se alcanza el Mach 2.2 casi no nos queda combustible para hacer otra cosa más que regresar a la base y aterrizar... Si, pero ¿Se llega o no se llega? Hombre si, llegar se llega.
Pero eso no es lo malo. El Mirage F-1, a pesar de las triquiñuelas que emplean todos los constructores para poder vender mejor su producto, no era un mal avión. Todo lo contrario, ha servido con un limpio historial y ha defendido los intereses de nuestro país con dignidad además de ser un avión bello. Como decía el señor Dassault, "Para que un avión vuele bien, debe de estar bien construido, pero además debe de ser bello..." Y el Mirage F-1 sin duda lo era."
...resumiendo, el Mirage F-1 llegaba a Mach 2.2 a duras penas y en condiciones óptimas sin armamento.
EliminarHe disfrutado la lectua del post citado (y entradas aledañas)
EliminarCon todo, se resaltan las cualidades del Mig25 que fue capaz de ese vuelo a casi match 3 en entorno bélico, aunque en configuración de reconocimiento.
Muchas gracias
Muchas gtacias a ti por leerme :)
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