Aviones de acero inoxidable

Una entrada en Instagram me ha puesto sobre aviso de la existencia de estas aeronaves. Yo conocía tan solo una de ellas, pero gracias a Richard Hodge he descubierto el resto. ¿Queréis conocer la historia de tres aviones hechos en acero inoxidable? Quedaros con nosotros…

Se han utilizado muchos materiales para construir aviones. Se empezó con la madera revestida de tela, para seguir con los tubos de acero revestidos, el aluminio semi monocasco, el contrachapado apilado en distintos ángulos y pegados, el aluminio y los materiales compuestos… Pero posiblemente uno de los más exóticos de todos haya sido el acero inoxidable.

¿Cuál es el mejor? No existe una respuesta cerrada a esta pregunta. La madera es sencilla de trabajar, tiene una resistencia específica (resistencia muy alta respecto a su densidad), pero tiene problemas con la humedad, los xilófagos… La fibra de carbono tiene una resistencia estructural muy elevada, pero trabaja bien a tracción o a cortadura, siendo problemática a compresión. Además los daños son difíciles de detectar. El metal se abolla al ser golpeado, la fibra se delamina interiormente y no es visible.

Algunas aleaciones de aluminio se han hecho hueco entre algunos de los mejores materiales para fabricar aviones por su bajo peso y su alta resistencia. Por ejemplo el aluminio 2024T6 pesa 3 veces menos que el acero S355 pero tiene una resistencia estructural equivalente, y el 7075 T6 es incluso más resistente que el S355. No todo van a ser ventajas, no se sueldan con facilidad, con lo que el uso de remaches es casi obligatorio, lo que hace el montaje lento y caro, o incluso, el 7075, se corroe bajo tensiones.

Pero, por bueno que sea un material, ¿y si no hay disponibilidad de él, por problemas de suministro, como hoy día los chips, o por alta demanda para otras aplicaciones?

Budd BB1 Pioneer

Budd BB1 Pioneer Aircraft en la puerta del Franklin Institute

Este avión se puede ver en la puerta del Franklin Institute desde 1935, siendo posiblemente la pieza que más tiempo lleva en este museo en exhibición continua en el exterior.

Fue diseñado en los años 30 por la compañía Budd, dedicada desde 1912 y hasta ese momento en exclusiva a la automoción y el ferrocarril. Inspirado en el Savoia-Marchetti S.56, pesaba 1750 libras (~800kg), y voló por primera vez en el verano de 1932. Tras varios vuelos de demostración en Estados Unidos fue embarcado hasta Europa, donde cruzó dos veces los Alpes, en un viaje desde Italia a Francia y vuelta.

Después de 1700h de vuelo, fue entregado al Franklin Institute en 1935.

En la época en la que se diseñó este avión, el aluminio era casi un recién llegado, no solo a la industria aeronáutica, sino a la industria en general. Mientras que las propiedades mecánicas del acero se conocían y llevaban siendo estudiadas cientos de años, las del aluminio eran aún relativamente desconocidas. En especial las de las aleaciones que más profusamente se usarían a partir de los años 40 en aviación, las series dos y siete mil.

Ejemplos del desconocimiento de las propiedades mecánicas de estos aluminios fueron los problemas de diseño y fatiga que surgieron en el De Havilland Comet o los de corrosión bajo tensiones de la serie 7000, que no salieron a reducir durante la Segunda Guerra Mundial por la alta atrición que sufrían los aviones.

Sin embargo, las propiedades del acero inoxidable eran conocidas y estudiadas. Además se podían aplicar métodos de fabricación baratos, como la soldadura por puntos. En 1942 estimaban que para dos piezas quivalentes el coste de la unión por soldadura por puntos era de 0.10$ frente a los 30$ de la estructura remachada. Además, los ingenieros de la Union Carbide & Carbon estimaban que las uniones soldadas permitirían ensamblar los aviones cuatro veces más rápido que las uniones remachadas. También defendían que la vida a fatiga del acero era mejor que la del aluminio, así como la posibilidad de fabricar el acero en láminas tan delgadas como 0.004 pulgadas (~0.002mm)

Budd RB-1 Conestoga

Durante la Segunda Guerra Mundial el aluminio se estaba usando masivamente en la construcción de aeronaves. Y en todos los países surgieron proyectos para utilizar materiales no estratégicos a la hora de reemplazarlo, con más o menos éxito. Por ejemplo, la llamada maravilla de madera, el caza británico De Havilland Mosquito.

En Estados Unidos, Budd retomó la idea de su avión de acero inoxidable y diseñó el RB-1 Conestoga. Era una inversión que, si salía bien, sería muy rentable. De hecho, antes de que el primer prototipo volara, la marina estadounidense ya había encargado 800 unidades de este modelo de avión.

El diseño en sí mismo era revolucionario para la época. Cuando los transportes más comunes eran el DC-3/C-47 o el Junkers 52, Budd apostaba por soluciones de diseño que se normalizarían posteriormente para casi todos los aviones de transporte: ala alta, cabina sobre elevada sobre un fuselaje cuadrado y cavernoso con un empenaje alto y bajo él una rampa de carga trasera, operada eléctricamente.

Aunque el proyecto tenía buena pinta, fue un total fracaso. En los primeros ensayos se comprobó que la unión del ala no ofrecía la resistencia necesaria, y hubo que rediseñar y reforzar el encastre, añadiendo más peso al ya pesado avión. Equipado con los mismos motores que el DC-3/C-47, en vacío pesaba 3000 libras (1360kg) más que este. Y si en vacío tenía una carrera de despegue relativamente corta, a plena carga necesitaba de una pista muy larga para poder despegar con seguridad.

La abultada cabina tenía capacidad para tres personas, piloto, copiloto y navegador. Tenía un tren de aterrizaje triciclo, retráctil, y las superficies de mando eran enteladas, para ahorrar peso. La velocidad máxima era de unas 200mph (~320km/h), mientras que el crucero era de 165mph (~260km/h), y el radio de acción era de 700 millas (~1120km). El resto de las características pueden verse debajo en tablas y gráficos de la época.

El 31 de octubre de 1943 voló el primer prototipo, al que en breve se le unirían otros dos más, para realizar ensayos y comprobar que era más pesado de lo esperado, lo que hacía que sus motores estuvieran siempre sedientos de más combustible. Además su fabricación también resultó ser más cara de lo previsto.

Al comienzo, la US Navy creyó lo suficiente en el prototipo como para encargar 200 unidades, bajo el nombre RB-1, que serían seguidas por otras 600 para el USAAF, con la designación C-93. Sin embargo, con los cada vez más negativos resultados de los ensayos, la dificultad de producción y que no se llegara a producirse la escasez de aluminio, la USAAF canceló su pedido y la USN lo redujo a solo 25. Las primeras entregas se produjeron en marzo del 44, hasta totalizar 17. Para comienzos de 1945 el modelo ya se había dado de baja del servicio activo.

Los ensayos, además de los problemas inherentes al diseño, estuvieron truncados por un sabotaje, investigado por el FBI. El sistema de retracción del tren dio problemas y fallos. En otro vuelo de prueba fallaron los dos motores. Tuvo un accidente que se saldó sin daños personales pero con la pérdida del avión en 1944. Como resultado de este accidente se recomendó que no se utilizaran flaps durante el despegue, y se limitara a 25º el ángulo de desplegado en aterrizaje, lo que no favorecía precisamente las prestaciones de la pesada aeronave en despegue.

Tras ser dados de baja, se vendieron como excedentes del ejército a un precio muy bajo. Fueron comprados por un grupo de diez pilotos del AVG «Tigres Voladores». Algunos de ellos serían vendidos en sudamética, otros operados por ellos mismos en su aerolínea de carga National Skyway Freight, posteriormente Flying Tigers Line. Sabían que los Conestoga no eran el mejor avión posible, pero estaban disponibles, así que si no lograban hacerlos funcionar de una forma fiable, ya los reempazarían por C-47 dados de baja del ejército. Antes de la guerra un DC-3 costaba unos 125000$, un veterano dado de baja del ejército se podía conseguir por unos 25000$.

Compraron los 14 aviones que quedaban, 13 de los cuales estaban en vuelo, por 375000$, sabiendo que dado la falta de repuestos, muchos de ellos deberían ser canibalizados para poder reparar los que quedaran en vuelo, cuando fuera necesario. El coste de fabricación de los mismos había sido de 28000000$.

Tres, de los cuales sólo se entregaron dos, fueron vendidos a Aero Azteca. Nada más llegar a México fueron incautados por el gobierno, y Aero Azteca acabó cerrando por quiebra, sin haber llegado a cobrar por ningún porte. Cuatro fueron vendidos a Shell Ecuador. De los 8 restantes, uno se estrelló en un vuelo de traslado, y fue vendido como chatarra, acabando su vida como hamburguesería. Tras el final de la guerra, pudieron comprar C-47 retirados del ejército y deshacerse del poco fiable avión de acero inoxidable.

Revisión del estado del superviviente

Aunque un fracaso como producto, sentó las bases del diseño de todas las aeronaves de carga posteriores.

Fleetwing Sea Bird

Fleetwing Sea Bird en un vídeo de época

El Seabird es otro producto de los años 30, época de depresión y escasez de dinero. Nacía con la idea de mejorar el comportamiento de los aviones anfibios. O más concretamente, para mejorar el comportamiento frente a la corrosión de los cascos metálicos en ambientes acuáticos.

Como el primer avión de la compañía Budd, era enteramente metálico, a excepción del revestimiento del ala y del empenaje, para ahorrar peso. Y como los dos aviones Budd, estaba construido con acero inoxidable y ensamblado gracias a la soldadura por puntos.

Fleetwing comenzó su andadura en 1926, con una patente de un temporizador, que permitía medir con exactitud el tiempo durante el que se aplicaba la corriente eléctrica a cada punto de soldadura. De la fabricación de estos dispositivos pasó a la soldadura en sí. Tras comprobar que la soldadura por puntos era especialmente adecuada para el acero inoxidable, comenzaron a fabricar a partir de 1929 piezas de este material para distintas compañías aeronáuticas.

Dos de estas compañías fabricaban aviones anfibios, y sufrían de los típicos problemas y dolores de cabeza que ocasionaba la corrosión de los cascos de aluminio. Vistos e identificados estos problemas, Cecil de Ganhal, presidente de la compañía, decidió fabricar aeronaves en su empresa.

Con mucha experiencia en el proceso de fabricación en inoxidable pero sin experiencia en el diseño de aeronaves, Cecil decidió buscar el talento que necesitaba fuera de su compañía y contrató a varios ingenieros aeronáuticos. El primer avión fue un avión terrestre, pero este nicho de mercado estaba ya saturado. Por ello se animó a probar suerte con los anfibios, y contrató a James C. Reddig, que había colaborado con el pionero de los anfibios Grover Loening.

De Ganhal, confiado en las capacidades técnicas de su fábrica y las estructurales del acero, estableció unas especificaciones muy ambiciosas para su anfibio, especificaciones que Reddig logró cumplir, logrando igualar o exceder las prestaciones de los aviones terrestres de la época, sin sobrepasar su peso.

El diseño final fue de un avión con cuatro plazas en el prototipo, cinco en los de producción, con ala alta arriostrada y motor montado sobre ella, como en los que había trabajado Reddig en Loening.

El fuselaje era de fabricación semimonocasco, con un revestimiento de 0.010 pulgadas (0.254mm), reforzado con larguerillos soldados cada 2 pulgadas (~5cm).

El motor escogido fue un Jacobs L-5 radial de 285hp, montado sobre el ala, una disposición muy de moda en los anfibios de la época. Como la linea de tracción del motor quedaba en esta posición muy elevada respecto al centro de gravedad, daba un fuerte momento de picado, que fue corregido dotando al motor de un alto ángulo de incidencia, que hacía que todo el aire que movía la hélice pasara a través del empenaje de cola, haciéndolo muy efectivo.

El tren de aterrizaje, retráctil gracias a su sistema hidráulico, quedaba replegado en el fuselaje. Los flaps y los frenos eran también hidráulicos. La rueda de cola, aunque retráctil, no estaba unida a los mandos, y no aportaba control de dirección en tierra.

El prototipo recibió la designación F-4, y número de serie 01, por tanto sería designado F-401. Los aviones de producción recibirían la designación F-5. Se diferenciaban del prototipo en que la cabina para los pilotos era una burbuja de una sola pieza, en lugar de estar formada por múltiples paneles planos. Además el ala iba sujeta por cuatro puntales, en lugar de por dos puntales y riostras. Los flotadores también se hicieron más hidrodinámicos y se eliminó el uso de riostras, quedando sujetos solo por puntales.

El avión, de acero inoxidable soldado, costaba 25000$ de la época, algo menos de medio millón hoy en día, demasiado para tiempos de depresión, así que sólo se produjeron seis, un prototipo y cinco unidades de serie, aunque el dueño de la factoría había previsto vender 50 unidades de su F-5.

Seabird recuperado y puesto en vuelo
Seabird visto desde dentro

No serían los últimos aviones que se propondría hacer en acero inoxidable, aunque sería por otras circustancias.El primero de esta entrada se proponía para demostrar la viabilidad y fiabilidad de los aviones de acero inoxidable. El segundo por temor a falta de aluminio y el tercero por mejorar el comportamiento del casco de la aeronave en un medio acuático. Habría más propuestas tras la Segunda Guerra Mundial, aunque relacionadas con la temperatura, y el buen comportamiento del acero inoxidable ante el calor: aviones supersónicos, como el Bristol 188, el Bristol 223, o los SST estadounidenses.

Fuentes

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