Tras la Primera Guerra Mundial la aviación civil despegó de mano del transporte de pasajeros, y del transporte postal. Los aviones fueron incrementando su alcance, su velocidad y su capacidad de carga a un ritmo vertiginoso. Pero al final todos tenían el mismo problema: afrontar el cruce del Atlántico (o del Pacífico). Se llegaron a utilizar barcos nodriza para repostar en medio del océano al avión correo y luego lanzarlos de nuevo en catapulta. Y alguien pensó que si eso funcionaba haciéndolo desde un buque, también podía funcionar haciéndolo desde un avión. Y para ello a los hermanos Shorts, cuyas fábricas cerca de Southampton y Belfast fueron célebres, recurrieron a la misma técnica que los lanzadores espaciales: utilizar varias fases. De ahí nació el Shorts-Mayo Composite.

Introducción

El Short Mayo Composite fue una combinación de hidroavión/aeroplano de largo alcance producida por Short Brothers para proporcionar un servicio de transporte aéreo de largo alcance fiable desde Reino Unido hacia los Estados Unidos y los rincones más alejados del Imperio Británico y la Commonwealth.

Fue el resultado de un diseño colaborativo entre el Mayor Robert H. Mayo y el diseñador jefe de Shorts, Arthur Gouge. El avión lanzadera sería el Short S.21 Maia (G-ADHK), una variante del hidroavión de la serie C-Class Empire, equipado con un soporte dorsal para sostener el Short S.20 Mercury (G-ADHJ).

El primer despegue y separación exitosa se produjo el seis de febrero de 1938, con el Capitán J. Lankester Parker a los mandos del Maia y Sr. H. L. Piper en el Mercury.

En julio de ese mismo año, realizaron la primera travesía del Atlántico, la primera de un avión comercial sin escalas. la hidrocanoa Mercury fue lanzada desde hidrocanoa Maia en las cercanías de Foynes, Irlanda y voló sin escalas hasta Montreal, una distancia de 2930 millas en 20 horas y 20 minutos. El vuelo de regreso fue a través de las Azores y Lisboa. Al llegar a Montreal aún le quedaban 80 galones de combustible en los depósitos.

Las conclusiones que se obtuvieron de este vuelo fueron que «dicho vuelo es posible, y el concepto de Robert Mayo está funcionando; la velocidad media del Short S. 20 Mercury a lo largo de todo el trayecto fue de 284 km/h (o 177 mph según la fuente original).»

Posteriormente, el Mercury realizó varios vuelos lanzados desde el aire, y en uno de ellos, pilotado por Bennett, estableció el récord de distancia para un hidroavión volando Escocia a Sudáfrica. En otra ocasión, se transportó más de una tonelada de correo sin escalas hasta Alejandría en un vuelo rutinario de Imperial Airways.

La Historia

Para solucionar el ya citado problema de alcance de la aeronave cargada, para que no tuviera que eliminar parte de su carga y sustituirla por combustible, Robert Mayo propuso una solución muy atrevida, bizarra que hubieramos dicho en castellano, y que ha quedado en la historia como una propuesta bizarra, con el significado en inglés.

En primer lugar, el ya mencionado Short Empire, con el que estaba ya íntimamente familiarizado, era necesario como avión de lanzadera de gran tamaño, sobre el que se podía montar un pequeño hidroavión de largo alcance. Usando la potencia ¡y la sustentación! combinadas de ambos, ascenderían para llevar al más pequeño hasta la altitud operativa, después de lo cual se produciría la separación: el avión inferior regresaría a la base, y el avión superior volaría a su destino final.

Ideado por el Mayor R. H. Mayo, el proyecto fue elaborado por primera vez en detalle en 1932, es decir, unos dos años antes de que se diseñaran los hidroaviones Short Empire para Imperial Airways. El desarrollo tardaría casi cinco años, aunque la propuesta fue aceptada casi de inmediato por el Ministerio de Aviación y por Imperial Airways, que otorgaron conjuntamente a Shorts un contrato para diseñar y construir el sistema de aeronave compuesta.

El 7 de noviembre de 1935, S. M. Poulsen describía en la revista Flight la aeronave compuesta como:

“Esencialmente, la razón de ser de una aeronave compuesta es elevar una aeronave muy cargada al aire con la ayuda de otra aeronave ligeramente cargada. La alta carga energética necesaria para despegar la primera se reduce con la baja carga energética de la segunda, y de igual forma, la carga alar de una aeronave compuesta es comparativamente pequeña, aunque la carga de los componentes sea alta.”

El proyecto no nacía como una propuesta de investigación y desarrollo experimental, sino que fue elaborado para cumplir con los requisitos de una propuesta comercial. El objetivo de los diseñadores era tomar la idea de un inventor y llevarla a través de todas sus etapas en el despacho de diseño hasta que desarrollaran una aeronave compuesta comercialmente viable.

El alcance de la aeronave dependerá del consumo del motor, de la aerodinámica de la misma, así como de la masa de combustible que pueda transportar la aeronave. Si se quiere aumentar el alcance, hay que intercambiar cantidad de carga (pasajeros, correo) por cantidad de combustible. Y la fase donde más combustible consume una aeronave, es el despegue. De ahí la apuesta de Mayo de «externalizar» la penosa tarea del despegue y delegarla en otra aeronave, para que la mayor parte del combustible pudiera utilizarse durante el crucero, sin penalizarlo por todo el combustible necesario para despegar y situar la aeronave en altitud de crucero. Con la aeronave compuesta, Mayo esperaba duplicar el alcance de la aeronave parásita, en comparación con un despegue convencional.

Dicho de otra forma, se necesita más potencia (y por tanto consumo de combustible) para despegar y alcanzar la altitud de vuelo de crucero, donde se suele usar potencia máxima continua, que para mantener el vuelo de crucero, donde se suele utilizar la potencia de crucero económico o la de crucero rápido. Para despegar con aeronaves muy sobrecargadas se han probado muchas soluciones, desde las catapultas al despegue asistido por cohetes (RATO) y por motores a reacción (JATO). Otra solución que se ha usado posteriormente para aumentar el alcance es el re-abastecimiento en vuelo. Pero la propuesta que nos ocupa en esta entrada era tal vez la más bizarra: usar una aeronave nodriza como lanzadera, que proporcionaba un despegue más suave para los pasajeros que si se hubiera utilizado una catapulta. Esta combinación permitía, además, montar en el Mercury hélices optimizadas para mejor velocidad de crucero, sin tener en cuenta el despegue.

Durante el despegue, la potencia de ambas aeronaves se sumaría, así como la sustentación de ambas, funcionando como un extraño biplano de ocho motores de gran tamaño de vuelo lento, por su gran resistencia aerodinámica..

A la hora de decidir si la aeronave parásita debía ser la que estuviera arriba o debajo, se consideró que la inferior debería ser muy robusta por tener que soportar durante el despegue la masa de ambas, y que ésto añadiría un peso innecesario a la aeronave parásita, siendo la aeronave lanzadora de gran tamaño, y la parásita tener sólo el tamaño justo para llevar el correo (que si bien es una carga pesada es de bajo volumen) o los pasajeros, que en aquella época eran un grupo muy reducido de personas los que se lo podían permitir.

El ala del componente inferior estaba pensada para dotar a la aeronave de buenas capacidades STOL, con mucha sustentación a baja velocidad, como su gran espesor atestigua. El ala de la aeronave superior debía estar pensada para reducir al máximo la resistencia y obtener una buena velocidad de crucero. A la hora de realizar la separación, se esperaba que la aeronave lanzadera siguiera en vuelo horizontal, mientras que la parásita se separaba despegando de ésta. Como ya llevaba cierta velocidad, la sustentación extra para separarse se lograba desplegando los flaps. Una vez se habían separado y había alcanzado la velocidad adecuada, se retraían, como en un despegue convencional de una aeronave convencional.

La separación se producía de manera automática, una vez la aeronave superior había alcanzado la sustentación adecuada para el despegue, la fuerza que hacía sobre el soporte dorsal de la aeronave lanzadora era suficiente como para liberarse de manera autónoma.

El primer vuelo de prueba de las dos aeronaves unidas se realizó el 4 de enero de 1938.

El Maia, fue el primero en estar listo; resultó gratamente exitoso cuando fue probado por el Sr. Lancaster Parker, piloto jefe de pruebas de Shorts. Las pruebas tuvieron lugar en agosto de 1937. En apariencia general, era notablemente similar a los Short Empire. Se mostró estable en el agua y en el aire, y se fue al aire en apenas 12 segundos de carrera.

Las principales diferencias entre el Maia y los Empire es que posee un ala de mayor superficie alar, además de un casco de mayor manga: está diseñado pensando en la flotabilidad que debe tener cuando las el Maia y el Mercury estén unidos, con un peso combinado superior al de los Empire, y un centro de gravedad mucho más alto. Por ese mismo motivo las superficies de control tienen mauyor volumen en el Maia que en el Empire. Los motores están más alejados del casco para permitir espacio para los flotadores del Mercury.

Los cuatro motores del Maia son del tipo Bristol Pegasus X de 915HP, y sólo transportaba combustible necesario para realizar un lanzamiento más una reserva para emergencias.

El bastidor dorsal consiste en un travesaño central con dos soportes, uno a cada lado. Las dos aeronaves se mantienen unidas por un gancho especial que se ajusta a la parte inferior del fuselaje del componente superior. Otros soportes más pequeños sostienen los flotadores.

El componente superior, Mercury, también es un monoplano de ala alta con cuatro motores Napier-Halford Rapier, y fue probado en vuelo por el Sr. Lancaster Parker. El primer vuelo de prueba del Mercury se realizó el 5 de septiembre de 1937. Tan satisfecho estaba el Sr. Lancaster Parker con el manejo de la aeronave que tres días después ofreció una demostración de la misma. El rendimiento de la aeronave también fue notable, ya que las cifras demostraron ser considerablemente mejores de lo que los diseñadores habían anticipado, y apenas recibió correciones en su diseño tras el primer vuelo.

La altitud de crucero para la que se diseñó el Mercury es de 10000 pies. Montaba hélices bipala con el paso optimizado para una velocidad de crucero de aproximadamente 190 millas por hora, casi 20 millas por hora más que la cifra estimada que se había calculado en diseño. En aire en calma, el alcance de crucero del Mercury sería de unas 4000 millas.

Una característica interesante del diseño es el tanque principal de combustible. Este tiene la forma de un largo tubo que corre a lo largo de las alas y está fijado a la viga principal de tal manera que refuerza considerablemente la viga. Este tanque está equipado con rompeolas para evitar que el movimiento del combustible afecte la estabilidad, y cada uno tiene una válvula que permite que el combustible pase hacia el centro del ala, pero no hacia los extremos. Este tanque tubular se extiende a lo largo de las alas hasta más allá de los motores exteriores. La capacidad total de combustible era de 1200 galones, ninguno de los cuales se transporta dentro del fuselaje; por lo tanto, el fuselaje queda libre para la tripulación y la carga útil.

Los motores Napier-Halford Rapier eran de la serie Mark VI y están sobrealimentados hasta 13000 pies, a los cuales proporcionan una potencia máxima de 340 HP cada uno a 4000 revoluciones por minuto. En crucero a 10000 pies giraban a 3500rpm, dando 315HP.

En cuanto a la liberación, había un seguro controlado por el piloto de la aeronave superior, otro seguro controlado por el piloto de la aeronave inferior y un pestillo automático controlado por resorte que no liberará el gancho hasta que la sustentación de la aeronave superior haya aumentado lo suficiente para producir una fuerza de separación predeterminada. Hasta que ambos pilotos no liberaban sus seguros, el pestillo automático no podía entrar en funcionamiento.

El piloto del Maia mantiene el control total hasta que las aeronaves se separan, pero los pilotos están en comunicación telefónica durante todo el tiempo, y un elaborado sistema de indicadores, medidores de resorte y luces de advertencia permitían que ambos pilotos supieran lo que está sucediendo todo el tiempo y lo que está haciendo el otro.

Cuando se habían alcanzado la altura y la velocidad correctas, aproximadamente 150 millas por hora, los pilotos liberaban sus seguros y luego el pestillo automático separaba las aeronaves. En ese momento, el piloto de la aeronave superior tomaba el control total de su máquina. Pero no tenía que tirar depalanca para elevar la aeronave, con los flaps abajo ya tenía suficiente velocidad como para ascender, separándose de la aeronave portadora, que descendía inmediatamente a base.

Si los pilotos decidían no separar las aeronaves por alguna razón, como un funcionamiento incorrecto de los motores, el piloto del Maia podía aterrizar de forma segura la aeronave compuesta, en comunicación y coordinación con el piloto del Mercury.

El éxito del Short Mayo Composite sería efímero. El 21 de julio de 1939, el Short S. 26 despegaba por primera vez. Su alcance era tal que permitía los vuelos transatlánticos sin necesidad de una aeronave nodriza que lo lanzara.

Y, realmente, hasta aquí llega nuestra entrada de hoy. Pero como sabemos que os gustan las fuentes originales, añadimos además la traducción de un artículo de 1938 sobre este sistema.

El Aeronave Compuesta Short-Mayo en una revista de 1938: Hidroavión Lanzado desde un Hidroavión más grande

Una de las mayores dificultades que se encuentran en la operación de aeronaves comerciales de largo alcance es el lanzamiento de una máquina cargada, que necesariamente está limitada por su carga de mercancías o pasajeros y sus pesados tanques de combustible. Una vez que se ha logrado un despegue exitoso, la carga puede ser transportada con facilidad, pero el problema de alcanzar la velocidad y altura deseadas es difícil de resolver. La aeronave compuesta Short-Mayo, recientemente construida y que ha completado con éxito sus pruebas preliminares, supera esta dificultad mediante el ingenioso principio de lanzar un hidroavión, que realiza el vuelo, desde un hidroavión «asistente» después de que ambos han despegado como una unidad combinada y han ascendido a una cierta altura.

No es la primera vez que se ha intentado este método, ya que en 1916 un «Bullet» de Bristol fue lanzado desde el ala superior de un hidroavión «Baby Porte». Sin embargo, el Short-Mayo es la primera aeronave compuesta diseñada científicamente construida con el objetivo de lanzar un avión combinándolo con otro, y posteriormente separando los dos cuando se han alcanzado la altura y velocidad necesarias.

La parte inferior del Short-Mayo Composite consiste en un monoplano de ala alta con cantilever, llamado «Maia», que se asemeja mucho a un hidroavión Empire. Tiene una envergadura de 114 pies y está propulsado por cuatro motores radiales Bristol «Pegasus Xc» de nueve cilindros, equipados con hélices de paso controlable de tres palas. Los motores tienen una potencia normal de entre 810 hp y 850 hp a 2,250 rpm a una altura de 4,000 pies, y una potencia de despegue de entre 920 hp y 960 hp a 2,475 rpm.

Aunque el «Maia» está construido principalmente para trabajos de «asistencia», el interior del casco tiene dos cubiertas de forma similar a las de los hidroaviones Empire, y está provisto de tres compartimentos para pasajeros, almacenamiento de literas, despensa, espacios para equipaje y almacenamiento, y es capaz de realizar vuelos de un tipo similar al de las aeronaves Empire.

El componente superior es un hidroavión de flotador de cuatro motores llamado «Mercury». También es un monoplano de ala alta con cantilever, pero naturalmente es de construcción más pequeña y ligera. Su estructura es completamente metálica, con la excepción de los alerones, que están cubiertos con tela, y el fuselaje está construido sobre un robusto quillón central. La envergadura del «Mercury» es de 73 pies, y sus motores son del tipo «H» de 16 cilindros Napier-Halford «Rapier» Mark V, cada uno capaz de una potencia máxima de 340 hp y una potencia normal de 315 hp.

El piloto del «Mercury» se encuentra en un compartimento frente al borde de ataque de las alas, una posición que ofrece una excelente visibilidad, y justo detrás de su asiento hay otro para el operador de radio. Una característica ingeniosa de esta parte del hidroavión es la bisagra del morro del fuselaje que permite una rápida inspección y ajuste de los controles.

Desde el compartimento de radio, un pasillo se extiende hacia la parte trasera por debajo del viga principal del ala hasta el compartimento de almacenamiento de correo, y el tanque de combustible del hidroavión está instalado en la propia viga. Su capacidad es de 1,200 galones y es interesante notar que de las 20,500 libras que representan el peso total del componente superior del Short Mayo Composite, casi la mitad está compuesta de combustible y aceite.

La estructura que une los componentes superior e inferior para el despegue consiste en pilones de tubo de acero en forma de «V» invertida, de aproximadamente 7 pies de altura. Estos están fijados a la parte superior del casco del componente inferior y unidos por una viga transversal, que forma la cuna para la recepción del quillón central del fuselaje del hidroavión. Un gancho en la viga transversal bloquea las dos aeronaves juntas, enganchándose con un pestillo en el mecanismo de liberación en el quillón del componente superior. Tres cerraduras están instaladas en este pestillo, que es el único enlace positivo entre las dos aeronaves.

El hidroavión se coloca en posición sobre la cuna del hidroavión mayor mediante una pequeña grúa o pórtico, y luego se bloquea en su lugar mediante la acción del pestillo. Ambos despegan en su vuelo combinado y ascienden a una altitud adecuada para la separación. La separación de los dos componentes se lleva a cabo en tres etapas distintas, y es para este propósito que se instalan tres cerraduras en el pestillo del quillón del hidroavión. Uno de los controles de liberación está instalado en el hidroavión mayor, un segundo en el hidroavión, y el tercero, que es la liberación final, se opera automáticamente después de que los otros dos han sido activados por turno.

Cuando las dos aeronaves unidas han alcanzado la altura necesaria y están volando niveladas, las diferentes estructuras de alas de los dos componentes generan fuerzas aerodinámicas que tienden a hacer que las aeronaves se separen. Instrumentos especiales indican esta tendencia a los respectivos pilotos, y cuando llega el momento de la separación, el piloto del hidroavión mayor le señala al piloto del hidroavión su intención de liberar su sección del dispositivo de bloqueo. Cuando esto se hace, el piloto del hidroavión a su vez libera su parte del mecanismo de bloqueo compuesto después de informar al piloto del hidroavión mayor que está a punto de hacerlo.

La liberación de estas dos cerraduras prepara el camino para la separación. Sin embargo, no separa los componentes, ya que la activación de la liberación real se lleva a cabo por las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre las dos aeronaves, y ocurre normalmente justo después de que el segundo pestillo ha sido activado por el piloto del hidroavión.

Al organizar la separación de los dos componentes de esta manera, la separación solo puede tener lugar a través de la acción combinada de ambos pilotos, y cuando las condiciones aerodinámicas requeridas para separar las aeronaves están en operación. Si se intenta liberar el pestillo a una velocidad de aire demasiado baja, los componentes permanecen bloqueados hasta que se ha alcanzado la fuerza predeterminada.

La separación de los dos componentes ocurre de tal manera que se puede decir que el hidroavión y el hidroavión flotan uno del otro. El hidroavión continúa ascendiendo, y el hidroavión mayor desciende ligeramente, este movimiento relativo asegura que ambos se alejen el uno del otro. Después de lanzar el hidroavión, el piloto del hidroavión mayor regresa a su base. Si es necesario, puede proceder con el lanzamiento de más hidroaviones, o puede realizar algún otro vuelo en el que su hidroavión mayor se utilice como una sola aeronave.

Mientras los dos componentes están unidos, ambos están bajo el mando del piloto del hidroavión mayor, y los controles del componente superior están bloqueados. Este sistema previene malentendidos entre los dos pilotos, evitando así los riesgos que podrían surgir de la falta de cooperación perfecta. Cada piloto siempre tiene el control de los motores de su propia máquina, pero puede comunicarse por teléfono con el otro piloto y organizar los ajustes relativos adecuados.

Una ventaja que se obtiene al utilizar aeronaves del tipo Short-Mayo Composite es que es posible realizar un despegue exitoso desde tramos de agua relativamente pequeños, y en todas las condiciones normales de mar y clima. Esta característica probablemente resultará muy valiosa en la operación de servicios de largo alcance. Otro punto es que, si es necesario, el alcance efectivo y la capacidad de carga pueden aumentarse retrasando la separación de los componentes hasta que hayan realizado un vuelo combinado de una distancia considerable hacia el destino del hidroavión.

Si en algún momento se determina después del despegue que la separación de los dos componentes debe ser abandonada, la aeronave combinada puede aterrizar de manera segura como una sola unidad. Si el hidroavión tiene que realizar un aterrizaje forzoso después de la separación, el piloto puede operar una válvula de desecho que liberará suficiente combustible para aligerar la aeronave y asegurar un descenso seguro.

En las pruebas, que se llevaron a cabo en el Medway, el Short-Mayo Composite mostró un rendimiento extremadamente bueno. Después de despegar de manera suave y fácil en una distancia relativamente corta, la aeronave combinada ascendió rápidamente y mostró una notable estabilidad y una respuesta muy sensible a los controles. Después de un vuelo circular sobre la desembocadura del Medway, la separación se llevó a cabo cuando la aeronave se acercaba al punto de despegue, y los dos componentes se separaron de tal manera que el instante exacto de la separación no fue en absoluto obvio.

Tan pronto como se realizó la separación, el ascenso del hidroavión y el descenso del hidroavión mayor ofrecieron una demostración muy interesante de los efectos de los diferentes diseños de alas de las dos aeronaves en sus direcciones de vuelo. Los componentes superior e inferior se alejaron bruscamente en trayectorias divergentes y en cuestión de unos pocos segundos estaban completamente separados. El hidroavión mayor luego dio una vuelta y aterrizó, mientras que el hidroavión ofreció una excelente exhibición de su velocidad y eficiencia en una serie de vuelos circulares a altitudes tanto altas como bajas. Se realizó un aterrizaje perfecto al concluir estos, y la pequeña estela creada por los flotadores fue un punto notable.

El alcance del hidroavión es de aproximadamente 3,750 millas, con una velocidad de crucero de alrededor de 180 mph. Esto debería permitir que un vuelo a través del Atlántico Norte se realice con éxito, incluso frente a vientos en contra adversos, ya que el despegue «asistido» se puede realizar con motores de solo 1,260 hp.

— T.R. Robinson, Meccano Magazine, junio de 1938

En el mundo militar hubo problemas similares, en esta ocasión era el dotar de alcance suficiente a los cazas para poder escoltar a los bombarderos. Por eso, desde el primer caza parásito, muchos copiaron la idea de los portaaviones aéreos. Pero eso, son otras historias.

Fuentes

• Grace’s Guide To British Industrial History
• Short Mayo Composite. Composite aircraft system
• Launching a Heavily Loaded Seaplane From the Back of a Flying Boat
• Mayo Composite Aircraft