Lanzamiento de misiles desde bahías internas

Las bombas y misiles que se montan en los aviones de combate no se ponen directamente en el avión. Para ello existen unos adaptadores o lanzadores específicos. Cada uno tiene su denominación y características propias. Cuando era Especialista de Armamento en el Ejército del Aire recuerdo haber trabajado con los famosos BRU y LAU del F-18 y anteriormente con el material francés del Mirage F-1. Los BRU son Bomb Release Units y los LAU son Launch Adapter Units. En las fotos se puede ver a un joven sargento Manolillo allá por 1986 preparando bombetas (BDU-33 si mal no recuerdo) de prácticas para la "tortuga" del Mirage F-1 de Canarias. La foto es de unas maniobras que hicimos en Zaragoza. Todo este armamento iba montado en el exterior, pero los cazas de última generación pueden llevar estos lanzadores en una bahía interna.

Al lado de la "tortuga" que estoy manipulando se puede ver el contendor metálico (tolva de munición) de proyectiles de 30 mm para los cañones DEFA 553. Creo recordar que le cabían 135 proyectiles. Detrás se pueden ver los silos del polvorín donde almacenábamos el armamento.

Precisamente, una de las señas de identidad de los cazas furtivos (stealth) de 5ª generación es el compartimiento de armas interno. Los aviones de combate que carecen de tal compartimento no pueden realmente ser considerados furtivos. Para lograr el sigilo, además de un gran rendimiento aerodinámico, el crucero supersónico y la súper maniobrabilidad, todas las armas y municiones transportadas deben instalarse dentro del fuselaje del caza. Además de reducir la señal radar, garantiza que el caza tenga una forma aerodinámica muy limpia. Sin embargo, no es fácil configurar una bahía de armamento para bombas y misiles en un caza furtivo. Técnicamente es un reto.

La razón es que un caza furtivo tiene un tamaño y peso similar al caza de tercera/cuarta generación (el estándar occidental es el caza de cuarta generación), el diseño de la bahía de armamento incorporada también se verá afectado por diversas vaiables estructurales, como tomas de aire en forma de S y tren de aterrizaje. El equipo electrónico también es un componente muy complicado de instalar. Además, el peso al despegue no se puede aumentar mucho, por lo tanto, para un caza furtivo, colocar una bahía de armamento interna es un hito ingenieril sin precedentes.

El problema del lanzamiento desde una bahía interna

Hay una compleja interferencia aerodinámica cuando se lanza el misil desde una bodega interna. Durante el proceso de separación, la seguridad de la aeronave lanzadora puede verse amenazada debido a la baja rigidez estructural y los efectos de aeroelasticidad del misil entre muchos otros efectos.

Además de las múltiples limitaciones estructurales del avión en términos de tamaño y ubicación del espacio, la bahía de armamento presenta gran variedad de problemas operativos. La función y utilización del armamento implica la utilización de técnicas y de diseños complejos que deben asegurar la correcta suelta a la vez que garanticen una capacidad operacional a prueba de fallos de seguridad. Todo esto teniendo en cuenta el perfecto cierre de compuertas en condiciones supersónicas y la apertura inmediata en condiciones de lanzamiento.

No es fácil para la industria aeronáutica de ningún país diseñar sistemas de lanzamiento de misiles y bombas en vuelos normales garantizando la separación normal de armamento sin crear turbulencias o problemas estructurales a la aeronave lanzadora. Cada nueva arma que se prueba requiere de muchos estudios. En España, el CLAEX goza de gran experiencia en este campo. Imaginemos ahora esto mismo desde una bodega interna.

El F-22 Raptor

Vamos a fijarnos en el F-22A de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Este avión fue el primer caza furtivo propiamente dicho. Se ha convertido por derecho propio en el punto de referencia de la industria para el diseño de cazas furtivos. 

En la ilustración se puede ver la situación del armamento del F-22A. En marrón la bahía interna central (bahíaprincipal). En azul las bahías laterales y en verde las estaciones exteriores que anulan la capacidad stealth del F-22A. 

La bahía de armamento interna del F-22A se divide principalmente en tres partes: la bahía principal, la bahía lateral y el dispensador de elementos de contramedidas (justo detrás de la bahía principal). Debajo se muestra la bahía principal y las dos bahías laterales del F-22A. El compartimiento principal de armamento del F-22A no es grande si lo compatramos con los cazas F-35, Su-57 y J-20z. La capacidad interna de combustible y el radio de combate del F-22A también son menores cuando comparamos los cuatro cazas furtivos. Ello se debe principalmente al diseño de lanzamiento dual en un fuselaje extremadamente compacto.

El compartimiento principal del F-22A tiene 3,9 metros de largo, 2 metros de ancho y aproximadamente 0,4 metros de profundidad. Está separado por una estructura fija en el medio y no se puede conectar. Ver fotos debajo

Debajo se muestra la bahía lateral del caza furtivo F-22A con un misil Sidewinder.

El riel de lanzamiento del Sidewinder tiene un deflector incorporado (plume deflector), lo que significa que la parte más caliente de la columna de gases de escape (el núcleo más caliente) no llega a la bahía. El flujo de aire hacia la bahía desde el aire circundante proporciona un "cojín" de presión de aire adecuado que protege el cableado interno de posibles daños.

En el F-22 Raptor, el misil AIM-9 Sidewinder se transporta en un lanzador hidráulico LAU-141/A construido por Lockheed Martin Tactical Aircraft Systems, llamado Trapeze Launcher. La capacidad es de un solo misil en cada bahía de armas lateral. El lanzador, que utiliza algunos componentes del lanzador LAU-128/A anterior, es básicamente el riel de lanzamiento de la punta del ala de un F-16 con un mecanismo pivotante que se extiende rápidamente. El LAU-141/A incorpora el deflector de pluma, que evita daños en la bahía de armas lateral cuando el misil se lanza.

AIM-9X sidewinder missile on a LAU-141/A trapeze launcher in an F-22 Raptor side weapons bay. pic.twitter.com/I58KyaEhRl

— MachinePix (@MachinePix) February 25, 2020

El lanzador LAU-142/A o  Lanzador Vertical de Expulsión del AMRAAM (AVEL)

El F-22A puede transportar 6 misiles AMRAAM desde la bahía de armas central, la casa L3Harris formó parte del equipo que desarrolló un nuevo lanzador capaz de cumplir con todos los requisitos de suelta en la bahía interna del F-22A. El resultado es el lanzador de expulsión vertical LAU-142/A para el AMRAAM (AVEL), que transporta y expulsa misiles AIM-120C desde la bahía de misiles interna con una separación segura y rápida. El diseño es compacto, optimizado para el rendimiento y con gran rigidez gracias a la utilización de ingeniería puntera, análisis y procesos de fabricación de última generación. 

El AVEL es muy ligero (apenas 51 kg cada uno) y pequeño  para minimizar el movimiento de misiles en la bahía de armas. El AVEL, que está hecho principalmente de aluminio, tiene una carrera (desplazamiento) de solo 23 cm y expulsa el misil fuera de la bahía a más de 7,62 metros por segundo con una fuerza de 40 G (40 veces la fuerza de la gravedad) en aceleración máxima. Gracias a este golpe neumático el F-22 es capaz incluso de lanzar los miailes cuando vuela invertido. Ver vídeo.

A diferencia de los lanzadores de misiles convencionales en otros aviones, el AVEL no requiere pirotecnia y goza de menos apoyo logístico que otros lanzadores. Debajo se puede ver el catálogo de productos de este fabricante.

Debajo se muestran las dimensiones y características técnicas de este lanzador. El mecanismo de tijera se acciona de forma neumática por medio del sistema hidráulico del propio avión. El tiempo de ectensión y retracción es solo de tres segundos.

El L3Harris AMRAAM Vertical Eject Launcher es el primero de una nueva generación de sistemas de entrega de armamento de aeronaves no pirotécnicos, de bajo peso y eficientes del líder mundial en equipos de suspensión y liberación neumática. Debajo se muestra el catálogo de la casa Exelis donde se muestra el LAU-147: Lanzador de misiles para el F-35 LIGHTNING II.

  

En la imagen se ve el lanzador de Exelis para el AIM 120C en el F-35.

En misiones de combate aéreo , la bahía de bombas principal del F-22A puede montar hasta 6 misiles aire-aire de alcance medio AIM-120C-7 y usar el pilón de eyección vertical LAU-142/A. Raytheon desarrolló el misil aire-aire de alcance medio AIM-120C con unas aletas reducidas especialmente para el F-22A. El área de las aletas reducida y el método de montaje escalonado permiten que el F-22A pueda albergar 6 de estos misiles en la bahía principal. Con las aletas de los viejos misiles AIM-120A/B, el F-22A solo hubiera podido montar 4 misiles. 

El F-22 podrá montar el misil aire-aire de ultra largo alcance AIM-260 desarrollado por Lockheed (como respuesta al nuevo AAM PL-15 de China) que mantiene básicamente la misma longitud y peso de los misiles de la serie AIM-120, pero tiene un alcance muy mejorado. También está el misil aire-aire de medio alcance "Peregrine", que tiene solo la mitad de la longitud y el peso de los misiles de la serie AIM-120, pero con un alcance similar. Este misil de bajo coste está diseñado para abatir aviones, misiles de crucero y drones. 

En esta curiosa foto se puede ver cómo una campana extractora recoge la salida de gases del APU. El APU en el F-22 se tiene que utilizar en muchas acciones de mantenimiento.

Debajo el pdf del CLAEX cuando se cumplieron sus 25 años.