JATO/RATO, STOL, ZLL, CATO... despegue/aterrizaje corto y con distancia cero
Un B-29 con asistencia para el despegue. 1830 metros sin cohetes, 850 metros con ellos
Hace poco me preguntaba un amigo que no sabe nada de aviación, cuanta pista necesita un avión para despegar o aterrizar. Entonces le empecé a hablar de las técnicas STOL y me vi metido en un jardín al tener que empezar a explicar un montón de acrónimos. Le mostré unos vídeos en YouTube y quedó ojiplático. Lo que más le impresionó de todos ellos fue la técnica JATO y la ZLL, pues la CATO (despegue asistido por catapulta) la había visto ya en muchas películas. El STOL (del inglés de Short Take-Off and Landing, «despegue y aterrizaje cortos»), es una técnica de despegue que muchos aviones obtienen gracias a la ayuda de unos motores potentes y de unas buenas superficies hipersustentadoras.
JATO Vs RATO
En algunas ocasiones la capacidad de despegue en corto se puede mejorar al añadir unos cohetes. En inglés las siglas JATO quieren decir Jet Assisted Take-Off, o despegue asistido por reactores. Si se usan cohetes el acrónimo puede ser RATO (Rocket Assisted Take-Off) o despegue asistido por cohetes, aunque generalmente se suele denominar JATO a ambos sistemas. La razón según el Capitán Robert C. Truax, quien fue científico espacial de la Marina, podría ser lo que él mismo comentaba en su día: "Mi trabajo en la Oficina de Aeronáutica (a partir de 1946) consistía en establecer una plataforma permanente de propulsión a chorro y elaborar un programa para el desarrollo de cohetes. Dado que en aquel momento el término "rocket" entre la población estaba asociado con la ciencia ficción y con chiflados, siempre se utilizó el término "Jet" o "propulsión a chorro". Mi programa incluía la creación de un proyecto interno de la Marina en la Estación Experimental de Ingeniería para desarrollar los JATO de propelente líquido para el avión PBY y para propulsión de misiles guiados, cohetes sonda y aviones tripulados".
En numerosas ocasiones el término JATO se utilizó para describir la asistencia de despegue con propelente de combustible sólido y, posteriormente, la mejora del empuje mediante propulsión de combustible líquido se describió muy a menudo como "motor cohete". Ya sea JATO o RATO, normalmente estas técnicas se utilizan con aviones muy pesados. Mucha gente conoce el impresionante despegue de Fat Albert que se muestra en el vídeo a continuación.
La técnica no es nada nueva. Se ensayó en los años 20 con éxito y se perfeccionó durante la Segunda Guerra Mundial. En 1948 los Norteamericanos incluso hicieron despegar al pesado Boeing B-47B con esta técnica. En la foto de debajo se puede ver una impresionante fotografía de este avión El humo negro de los motores indica que estos se encontraban dando el máximo de la potencia incluyendo el uso de la inyección agua-metanol.
Operaciones STOL comerciales
Las operaciones STOL civiles son muy escasas o restringidas a aviones muy ligeros. La mayoría de las veces las operaciones STOL se llevan a cabo en el ámbito militar. A diferencia de los CTOL (Conventional Take-Off and Landing) o despegue y aterrizaje convencional, no existe una definición precisa de lo que se considera un despegue STOL. Simplemente no hay acuerdo internacional en esta materia. Sin embargo, se ha definido provisionalmente como una aeronave STOL aquella que necesita sólo 305 m de pista para despegar librando un obstáculo de 15 m (50 pies) al final de esa distancia y al aterrizar puede librar el mismo obstáculo aterrizando en menos de 1.000 pies. Normalmente, los aviones STOL tienen alas grandes equipadas con dispositivos aerodinámicos especiales tales como aletas ranuradas, bordes de ataque delanteros inclinados y alerones auxiliares que aumentan la sustentación, aumentan la estabilidad y mejoran el efecto de las superficies de control.
Operaciones militares STOL: Credible Sport
La operación Credible Sport fue un proyecto conjunto del ejército estadounidense en la segunda mitad de 1980 para preparar un segundo intento de rescate de rehenes retenidos en Irán. El concepto incluía el uso de un avión de transporte Lockheed C-130 Hercules modificado con la adición de motores de cohetes para convertirlo en un avión con capacidad de despegue y aterrizaje corto (STOL) capaz de aterrizar en el campo dentro de un estadio de fútbol en Teherán. La Operación Deporte Creíble terminó cuando el 2 de noviembre el parlamento iraní aceptó un plan argelino para la liberación de los rehenes, seguido dos días después por la elección de Ronald Reagan como presidente de Estados Unidos.
El concepto de un gran avión STOL de transporte militar se llevó adelante en 1981-1982, con el proyecto de seguimiento Credible Sport II. El proyecto utilizó uno de los aviones originales de Operation Credible Sport como prototipo YMC-130 para el MC-130H Combat Talon II.
En la imagen un C-130 modificado para aterrizar en corto en la operación Credible Sport. Ese kit de modificación incluía algunas aletas adicionales, alerones mas grandes, flaps de doble ranura, un gancho de cola (iban a aterrizar en el USS Forrestal) y no menos de 30 cohetes. Ocho motores ASROC orientados hacia adelante alrededor del fuselaje como frenos, ocho motores cohete Shrike AGM-45 orientados hacia abajo y hacia adelante como frenos de descenso, ocho cohetes de misiles RIM-66 Standard instalados en la parte trasera para asistencia en el despegue, además de dos pares Shrikes más en cada ala para gestionar la guiñada y un par final de ASROC en la parte trasera para evitar golpear el suelo mientras se rota en el despegue.
el Zero Lenght Launch (ZLL a veces llamado ZEL) o despegue desde distancia cero, como es conocido en Español, es una técnica de lanzamiento que tuvo su origen en la IIGM. El Bachem Ba 349 Natter (‘víbora’ en alemán) era un caza interceptor experimental alemán que funcionaba de manera muy parecida a los misiles tierra-aire de hoy en día, la diferencia es que este aparato iba tripulado. Después de la IIGM y ya en plena Guerra Fría, los norteamericanos, británicos y alemanes occidentales experimentaron con este tipo de lanzamiento. La idea era poder hacer frente a un ataque de la URSS sin necesidad de utilizar las Bases Aéreas. En caso de conflicto las pistas de las bases militares podrían haber sido destruidas y se necesitaba una defensa totalmente autónoma. Se iniciaron pruebas de ZLL a principios de los 50 y se emplearon maquetas y aviones reales, como el Republic F-84G Thunderjet. En principio se experimentó lanzando los aviones sin piloto (se destruyeron a propósito unos cuantos aviones) para más tarde pasar a pruebas reales. Después de las pruebas con el Thunderjet se introdujo el Super-Sabre. En el vídeo que se puede ver a continuación se muestra el lanzamiento de un F-100 Super-Sabre con un piloto a bordo.
Este avión se lanzaba con un cohete de combustible sólido suplementario que proporcionaba nada menos que 58.900 kg de empuje (que se añadían al empuje que daba el propio avión). La plataforma se basculaba para ofrecer un ángulo de lanzamiento de 20°. El avión aceleraba de cero a 440 km/h en 4 segundos y el piloto experimentaba una aceleración de 4 G's que lo dejaba literalmente empotrado en el asiento lanzable. Una vez en el aire el cohete suplementario se deprendía para dejar al caza en una configuración limpia. El avión se encontraba ya muy por encima de su velocidad de pérdida y podía proseguir el vuelo por medio de su motor. Curiosamente, los Soviéticos por aquellas mismas fechas estaban también experimentando con los MiG-19 SM-30 equipados con cohetes PRD-22R de corta duración y las mismas técnicas de despegue. Se ve que el recelo de un ataque sorpresa era mutuo. En Alemania occidental se ensayó con éxito el lanzamiento ZLL con el Lockheed F-104 Starfighter y los norteamericanos pretendían aplicar esta técnica al North American XF-108 Rapier, pero el programa fue cancelado.
Imagen del momento del despegue de un North American F-100D Super Sabre con capacidad ZLL.
Secuencia de imágenes del despegue de un North American F-100D Super Sabre con capacidad ZLL.
lanzamiento ZLL con el Lockheed F-104 Starfighter
Republic F-84 Thunderjet durante unas pruebas
El F-107A
Las pruebas ZLL o ZEL con el F-100 dieron lugar a nuevos proyectos basados en despegue con distancia cero. Uno de ellos fue el denominado F-107A. El principal beneficio que se obtenía con este lanzamiento era la necesidad de eliminar la necesidad de utilizar una pista tradicional, manteniendo los vehículos móviles y difíciles de localizar. En aquerllos años, la relativa simplicidad de colocar un gran cohete debajo de un caza acoplado a una plataforma de lanzamiento que podría colocarse en cualquier lugar fue de gran interés para los altos mandos de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
Un F-107A podría estar preparado para su lanzamiento en ocho minutos; durante este tiempo, el piloto ocupa su cabina, enciende el motor y el avión se eleva a la posición de lanzamiento de 17 grados con respecto al suelo. Una vez que el propulsor del cohete se dispara y el avión abandona la plataforma, mantiene el vuelo hasta que se agota el motor del cohete, luego se sueltan el propulsor y el mecanismo que lo soportaba, se retrae el tren de aterrizaje y el F-107A continúa su misión con el motor a reacción. La navegación Doppler era realizada desde el propio avión, con lo cual no dependía de estaciones terrestres. Para saber más sobre esta navegación ver el artículo dedicado en el Blog de la Gran Avutarda. Debajo se muestra el perfil de la misión.
Debajo se muestra la secuencia desde el posicionamiento hasta el despegue.
En realidad, los lanzamientos de ZLL o ZEL no fueron tan efectivos como se pensaba originalmente, y la idea de lanzar aviones de combate desde plataformas móviles rápidamente perdió popularidad dentro de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y el concepto fue abandonado durante muchos años. Recientemente ha sido revivido para su uso en la plataforma aérea autónoma Kratos XQ-58A. Aunque la mayoría de estos sistemas fueron descartados para aviones, gracias a estos proyectos se pudieron desarrollar aviones con características STOL (despegue y aterrizaje corto) y VTOL (despegue y aterrizaje vertical) de los que vamos a hablar ahora.
El deseo de poder contar con un avión que no dependiera de un campo de despegue llevó a la creación del avión VTOL, como el Harrier y el Yak-38. El gran problema de estos aviones era su limitada velocidad punta. Ambos eran subsónicos en configuración de combate.
La experiecia de la Navy
El Harrier había estado en servicio con la Infantería de Marina desde 1971 y ya había sido evaluado en una amplia serie de pruebas en el mar a bordo, entre otros, del buque de asalto anfibio Guam (LPH-9), que actuaba como buque de control marítimo provisional. Esto dio lugar al desarrollo de un plan de control de corrosión para un despliegue extendido, entre otros procedimientos operativos. Sin embargo, todavía existían preocupaciones sobre los requisitos de mantenimiento del Harrier, las toberas de gases con aire caliente (los Harrier españoles no podían despegar verticalmente en la cubierta del Dédalo porque esta era de madera), la falta de autionomía, etc.
Un McDonnell Douglas AV-8B Harrier II del VMA-231 Cuerpo de Marines de los Estados Unidos realizando un despegue vertical en 2003.
El VMA-231 trabajó hasta el despliegue a través de una serie de minicruceros a bordo del Franklin D. Roosevelt a partir de finales de junio de 1976. Estos establecieron procedimientos operativos y familiarizaron a la tripulación del barco con las características únicas del Harrier, como el escape del motor dirigido hacia abajo en modo VTOL.
Los defensores del V/STOL consideraron el experimento un éxito rotundo. Cumplir con las salidas operaciones estándar de los portaaviones (período de vuelo de 90 minutos para los aviones convencionales de despegue y aterrizaje) resultó innecesario ya que los Harriers podían aterrizar en cualquier espacio abierto durante un ciclo de lanzamiento/aterrizaje. Los beneficios demostrados desde el principio incluyeron que no se requiria tiempo ni personal para conectarse a la catapulta para el despegue, prácticamente no hubo aterrizajes abortados y la capacidad de carretear hacia un espacio de estacionamiento designado. Los Harriers también podían aterrizar sin que el barco tuviera que aproar hacia el viento, cosa que no se podía realizar con los aviones convencionales. Los despegues con rodaje en cambio eran un poco más problemáticos en algunas condiciones con viento sobre cubierta, pero casi siempre era posible un despegue vertical. Sin embargo, el tiempo de vuelo se vio limitado a 20 minutos debido a la reducción del combustible necesario.
El VMA-231 realizó más de 2.000 salidas y aterrizajes, el 15% durante la noche, durante el despliegue. No hubo pérdidas de tripulaciones ni aviones, un logro no trivial dada la tasa de accidentes de las operaciones de los portaaviones. La promesa de V/STOL parecía haber quedado claramente demostrada y los aviones V/STOL fueron finalmente bienvenidos a bordo. El Harrier ha quedado obsoleto y más recientemente los norteamericanos han desarrollado otros aparatos que cumplían la misión de despegue en distancia cero, como el avión con rotores basculantes V-22 Osprey, que voló por primera vez en 1989. En los últimos años la variante de despegue corto/aterrizaje vertical (V/STOL) del F-35B, se convirtió en el primer avión supersónico V/STOL stealth (de baja firma radárica) del mundo. Está diseñado para operar desde bases sin ninguna preparación y una gran variedad de barcos.
El F-35B tiene un ventilador para ejercer sustentación justo detrás de la cabina y un motor que puede girar 90 grados cuando está en modo de despegue corto/aterrizaje vertical.
Debido al ventilador, la variante STOVL tiene un compartimento interno para armas más pequeño y menos capacidad de combustible interna que el F-35A.
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Autor: Tosaka
Para no perderse con los acrónimos:
Los helicópteros, dirigibles, autogiros, globos aerostáticos normalmente no son considerados vehículos VTOL. Los cohetes o etapas de cohete reutilizables tampoco son considerados VTOL, sino VTVL (acrónimo del inglés Vertical Take-off and Vertical Landing).
- CTOL: despegue y aterrizaje convencionales.
- STOL: despegue y aterrizaje cortos.
- STOVL: despegue corto y aterrizaje vertical.
- VTOHL: despegue vertical y aterrizaje horizontal.
- VTOL: despegue y aterrizaje vertical.
- V/STOL: despegue y aterrizaje vertical/corto.
- STOBAR: despegue corto pero recuperación mediante detención.
- CATOBAR: despegue asistido por catapulta pero recuperación mediante detención.
- CATO: despegue asistido por catapulta.
- JATO/RATO: despegue asistido por reactores/cohetes.
- ZLL/ZLTO: despegue desde distancia cero.
- EVTOL: Aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical.
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