Trenes de aterrizaje de oruga en USA: historia detallada

Tren principal del A-20 con sistema de orugas

El diseño del tren de aterrizaje está estrechamente relacionado con la misión de una aeronave. No es lo mismo aterrizar en el agua que en una pista corta, ni que sea un bombardero a un avión STOL. De hecho ya hemos visto en este blog diseños raros de trenes de aterrizaje, como de oruga, de cojín de aire, o un estudio sistemático de trenes para aviones ligeros que deben aterrizar en casi cualquier sitio.

Si bien ya os hemos hablado de los aviones estadounidenses con tren de orugas o de cadenas, hoy va a ser la primera vez que contemos su historia de forma tan detallada. Sentaos que nos va a llevar un rato.

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Vuela una réplica del primer hidroavión «con rediente»

Réplica del Waterbird despegando de Windermere

El Waterbird fue el primer hidroavión en contar con un flotador con rediente. Desde él, todos los aviones acuáticos, fueran con flotadores o fueran hidrocanoas, han hecho uso del mismo. Despegó del lago de Windermere el 25 de noviembre de 1911. Y ahora, gracias a la asociación Waterbird, que lleva trabajando en la réplica más de una década, vuelve a volar.

Rediente, marcado en rojo

El vuelo de la réplica

El vuelo de prueba marcó el clímax exitoso de un proyecto de 13 años para crear una copia exacta del icónico Waterbird, que realizó su histórico vuelo original el 25 de noviembre de 1911.

El proyecto ha enfrentado retrasos debido a problemas técnicos, el clima, la pandemia y problemas de seguridad en vuelo. Las pruebas en la primavera de 2021 tuvieron que abandonarse debido a las dificultades para que el avión despegara del lago.

Pero esta semana se olvidaron todas las decepciones pasadas, y el avión despegó al primer intento.

La réplica ha sido construida con abeto de Douglas, bambú y cables; los mismos materiales utilizados para construir el hidroavión original. El motor rotatorio Gnome ha sido reemplazado por uno en estrella Rotec R2800 de 110hp.

La idea de hacer una réplica fue propuesta por primera vez por Richard Raynsford, el sobrino nieto del Capitán Wakefield, con una carta a The Westmorland Gazette. Pero el sueño fue defendido y perseguido por el abogado jubilado, y también piloto y director de una compañía de hidroaviones en el propio lago, Ian Gee.

El Sr. Gee es director de The Lakes Flying Company, que se creó después de que se encontraran los planos originales en los archivos de A V Roe Company y se comenzara a trabajar en la fabricación de la réplica del avión.

El ex militar de la RAF, Gerry Cooper, comenzó a construir la réplica en el aeródromo de Wickenby en Lincolnshire. Pero Cooper, que ahora tiene 80 años, se jubiló y su trabajo fue continuado por otros miembros del equipo.

Según el equipo, uno de los desafíos ha sido permanecer fiel a la construcción original, al tiempo que se respetan las normas actuales. El nuevo Waterbird tuvo que demostrar que cumplía con los requisitos de la Asociación de Aeronaves Ligeras.

Además del cambio de motor, se tuvo que modificar ligeramente el flotador, y cambiar el ángulo de asiento de las alas. El avión despegó del agua a 35mph y logró un crucero de 45mph.

Esperan mostrar el avión al público en un evento a celebrar el 22 y 23 de septiembre.

  • largo 35 pies
  • envergadura 40 pies
  • peso 800 libras (vacío), 1130 al despegue.
  • velocidad 45 mph
  • alcance 35mph
  • techo 800m

El original

Planos originales del Curtiss Pusher

El avión original era un Curtiss Pusher, nacido como avión terrestre con tren triciclo (posiblemente uno de los primeros en optar por esta configuración), fabricado y transformado en hidroavión por Avro. Las modificaciones básicas eran el cambio de la columna de control tipo volante de coche por un joystick, concepto creado por Avro, y la instalación de unos flotadores con rediente, patentados por Edward Wakefield.

Wakefield consideraba que era más seguro despegar y aterrizar desde el agua en caso de fallo de motor. Además en aquella época había pocos aeródromos, así que el utilizar cualquier hidrosuperficie como pista le abría muchas posibilidades al invento. Pero hasta el momento los flotadores habían sido poco eficientes, y los aviones se quedaban «agarrados» al agua. Fue el desarrollo del rediente lo que los hizo viables y permitió el despegue acuático.

La hélice y los cilindros del motor no son visibles en esta foto porque están todos rotando

Del 18 al 20 de octubre de 1909, Wakefield asistió a la Blackpool Aviation Week. Fue el primer encuentro oficial de Gran Bretaña, aunque hubo otros anteriores no reconocidos como oficiales, como el Doncaster Meeting.

Allí vio máquinas voladoras por primera vez, incluida la de Alliott Verdon Roe. Alcanzar una altura de 225 pies creó un enorme entusiasmo y volar a 40 millas por hora se consideró «extremadamente rápido».

Describió haber presenciado el accidente del avión Antoinette de Hubert Latham y el del Voisin de Henri Rougier.

En un momento en que la revista Flight describía un avión capaz de elevarse y posarse sobre el agua, concluyó que en caso de fallo estructural o del motor, sería más seguro aterrizar en el agua. Sin embargo, su teoría fue ridiculizada por los principales expertos presentes.

Waterbird

Wakefield encargó a A. V. Roe and Company (‘Avro’) que construyera Waterbird, basado en un Curtiss Pusher. La idea original era utilizar un Bleriot, pero cambió de tipo de avión después de que Glenn Curtiss realizara el 26 de enero de 1911 el primer vuelo de un hidroavión, desde la bahía de San Diego en California. Curtiss, que pensaba como Wakefield, escribió: «Sabía que sería más seguro aterrizar en el agua que en tierra, con los flotadores adecuados, y que sería más fácil encontrar un lugar adecuado para aterrizar en el agua, por la razón de que siempre ofrece un espacio abierto, mientras que a menudo es difícil elegir un lugar de aterrizaje en la tierra».

La construcción tuvo lugar en Brownsfield Mills, Manchester. Las pruebas con tren de aterrizaje de ruedas en Brooklands. La entrega en Windermere,el 7 de julio de 1911, donde se convirtió en un hidroavión.

El primer vuelo se retrasaría, sin embargo, por el mal funcionamiento del motor, que tuvo que llevarse a la fábrica de motores de Gnome en París para su puesta a punto.

Portada en Flight

El 25 de noviembre de 1911, el Waterbird despegó con éxito de Windermere. El piloto era Herbert Stanley Adams, a quien Wakefield había conocido en Brooklands.

Wakefield no había estado presente, por lo que Adams le envió un telegrama: «Varios vuelos cortos sin daños»

Several short flights no damage

El Waterbird fue el primer hidroavión británico que voló con éxito, y el primero en hacerlo fuera de Francia o USA, además del primero en utilizar el rediente.

Tanto el flotador central como los estabilizadores de punta de plano habían sido construidos por Borwick & Sons, constructores de barcos de Bowness.

Tras dos años de experimentación, Wakefield añadiría un segundo escalón más hacia popa del flotador.

El diseño de flotadores se había convertido en una ciencia propia. Y el Waterbird ocuparía la portada de varias revistas.

Portada en The Aeroplane

En mayo de 1912 el avión realizaría el primer vuelo con un pasajero a bordo. A finales de mayo se repetiría la experiencia con otro pasajero, que la describiría así: «El motor farfullaba en revoluciones ruidosas pero rítmicas. Recuerdo que carreteamos unos 50 metros y despegamos sin problemas, así que volamos alrededor del lago Windermere durante unos 20 minutos en total. Fue interesante y nada aterrador, pero me estremecí con el aire frío que me rodeaba. Recuerdo que, al inclinarme, no me sentía desagradablemente pegado a la silla, un efecto giroscópico, y no tenía ninguna propensión a deslizarme hacia un lado u otro. Uno estaba, o parecía estar, en el mismo ángulo que el avión. Volar «cuesta abajo» para aterrizar en el lago fue increíblemente rápido. El aterrizaje fue notablemente suave y sin mucho chapoteo. Y así de vuelta a los hangares» – Journal of the Royal Aeronautical Society, noviembre de 1960.

Portada de The Aero

Curtiss y Wakefield

Glenn Curtiss realizó el primer vuelo desde el agua en la Bahía de San Diego, California, el 26 de enero de 1911, utilizando no solo un flotador central de 6 pies de ancho y 5 pies de largo, sino también un flotador más pequeño hacia adelante para brindar estabilidad. Para el 1 de febrero, el tamaño había cambiado a 12 pies de largo y 2 pies de ancho. Sin embargo, el flotador Curtiss había sido diseñado con un fondo plano, no escalonado.

Réplica del hidroavión de Curtiss, con el flotador de fondo plano

El hidroavión n.º 2 de Curtiss, apodado Flying Fish, era una hidrocanoa, pero también con el fondo plano. No logró despegar del agua hasta que se le añadió el rediente a principios del verano de 1912. Curtiss solicitó el 4 de junio de 1913 la patente estadounidense n.º 1.142.754 con el casco de la hidrocanoa con rediente.

Patente de Curtiss del asco de la hidrocanoa con rediente

El 11 de diciembre de 1911, a través de los agentes Arthur Edwards & Co., Wakefield presentó las patentes del Reino Unido n.º 27.770 (medios para sujetar el flotador, incluidas las cuerdas elásticas de goma para proporcionar absorción de impactos al despegar y amerizar) y n.º 27.771 (un flotador escalonado con flotadores de punta de ala), que fueron otorgadas respectivamente el 12 de septiembre de 1912 y el 18 de marzo de 1913.

El 14 de marzo de 1912, Wakefield firmó un acuerdo con el Almirantazgo sobre sus trenes de aterrizaje de flotadores y sus regalías. Y para convertir el Deperdussin M1 del Almirantazgo en un hidroavión.

Deperdussin convertido a hidroavión con flotador central más estabilizadores de punta de plano

Fuentes

El aeródromo de Grimbergen y sus hangares circulares

Vista exterior de los hangares

Grimbergen es conocida por la cerveza. Pero también tiene un aeródromo. Y el aeródromo tiene sus hangares de finales de los 40 declarados monumento protegido desde hace unos 15 años.

El Aeródromo

El aeródromo de Grimbergen (holandés: vliegveld Grimbergen, OACI: EBGB), al norte de Bruselas en la provincia de Vlaams-Brabant, fue construido por el ejército belga en 1939 en previsión de la Segunda Guerra Mundial.

Durante la invasión alemana, el aeródromo estaba en uso, aunque los Fairy Fox y Fiat CR42 resultaron inadecuados contra los mucho más modernos aviones alemanes.

El aeródromo cayó en manos alemanas el 18 de mayo de 1940. Los alemanes comenzaron casi de inmediato a expandir lo y establecieron dos escuadrones en él: el escuadrón de reconocimiento meteorológico Wekusta26 y el escuadrón de caza JG.26 que volaba el FW.190.

El 3 de septiembre de 1944, los británicos liberaron el aeródromo. Tres días después, un grupo avanzado del ala 122 inspeccionó el aeródromo, que codificaron como B-60. Se ordenó a tres escuadrones de Mustang del ala 122 que lo utilizaran para atacar las líneas de suministro alemanas.

Además, el aeródromo se utilizó para apoyar las operaciones del C-47 en el área de Arnhem. El 28 de septiembre de 1944, los escuadrones de Tempest de Nueva Zelanda se hicieron cargo del aeródromo. Una semana después (6 de octubre) el ala 132, noruega, con Spitfires relevó a los neozelandeses, que se quedaron hasta poco antes de Navidad.

Los Hangares

Su diseñador, Alfred Hardy, fue el único belga con obra en la retrospectiva Ingeniería del siglo XX (1964), que tuvo lugar en el Museo de Arte Moderno de Nueva York. Básicamente son hongos de hormigón armado de 50m de diámetro, con un taller en el hueco central, con iluminación zenital, cerrados por puertas translucidas con armazón de aluminio. El hormigón tiene unos 12cm de espesor en la raíz del voladizo,y tan sólo 6 en el borde.

Planos

Unos años más tarde, esta selección del MoMA fue reforzada por Geert Bekaert, quien en Bouwen, Bélgica, describe estos atrevidos hongos de hormigón como uno de los «casos muy excepcionales» en los que «se puede hablar de una síntesis entre forma y construcción».

Hardy era un hombre autodidacta que logró adquirir experiencia con la práctica diaria de su profesión. Durante la 2ª guerra mundial conoció al profesor Magnel Gustavus y al contratista Emile Blaton. Gracias a estos contactos pudo realizar su diseño para la construcción de estos dos hangares. Con la intervención de L. Jansen y M. Malderez, dos amigos ingenieros dentro de la Regie der Luchtwegen, se tomó la decisión de construir los hongos de hormigón, a pesar del precio de costo más alto y los riesgos de construcción del diseño de Hardy.

Los hangares de Alfred Hardy son la primera y también la más impresionante aplicación de un principio constructivo del que Hardy obtuvo una patente en 1946.

Consistía en una construcción en forma de hongo de hormigón, en el que una cúpula central de la que nace cono truncado invertido, de espesor variable, en voladizo, conforman el edificio.

Ambos elementos confluyen sobre una viga anular que a su vez se apoya en cuatro robustos pilares.

Cono truncado invertido apoyado sobre las cuatro columnas

Es una estructura de hormigón armado. Es decir, el hormigón contiene las conocidas barras de ferralla, que se encargan de absorber los esfuerzos de tracción, mientras que el hormigón, que trabaja mal a tracción, absorbe los de compresión.

Con una capa de hormigón que oscila entre los 12 y los 6cm, el hangar tiene un radio de 25m.

Basándose en su construcción de hongos de hormigón, Hardy diseñó una serie casi interminable de proyectos en Bélgica y Francia en la década de 1950, casas, edificios agrícolas, gasolineras, edificios de apartamentos, aparcamientos, etc.

En contraste con esos otros usos funcionales, una planta circular para un hangar de aeronaves ofrece interesantes ventajas. El sistema de puertas correderas de aluminio montadas sobre rieles, que se pueden abrir en cualquier punto, permitie una disposición muy compacta de las aeronaves sin pérdida de espacio libre. Al deslizar las puertas completamente hacia un lado, se podía abrir la mitad de la circunferencia completa, permitiendo una rápida evacuación.

En la zona central, Hardy dispuso un taller iluminado cenitalmente. Esta cúpula, con su linterna, apenas se nota desde el exterior. Y la construcción del caparazón puede vislumbrarse a lo sumo a través de las puertas translúcidas.

Hangar de Grimbergen desde dentro, abierto

La construcción, el acabado y el detalle son sencillos, comprensibles y repetitivos -todo está concebido desde una perspectiva estrictamente utilitaria- pero la experiencia es de constante sorpresa y fascinación.

Circuito de Grimbergen

Fuentes

El avión silencioso de la NACA

En los años 40 ya preocupaba el impacto sonoro de las aeronaves sobre las poblaciones. Por ello la NACA realizó el estudio Quiet Airplane

Stinson L-5 modificado con una hélice de cinco palas y un silenciador

Fueron muchos los estudios que hizo el Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica, más conocido como NACA, de los que se benefició la industria aeronáutica. Muchos de sus papers son aún de consulta obligada cuando se está haciendo el proyecto de fin de carrera.

A final de los años 40, con muchos pilotos volviendo al mundo civil y muchas aeronaves de surplus disponibles a bajo precio, se esperaba un gran desarrollo de la aviación civil. ¿Cuál era uno de los principales problemas? El ruido. Muchas ciudades no autorizaban la ampliación de sus aeródromos temiendo que el ruido molestara a sus vecinos. Por ello la NACA retomó en 1947 los estudios de predicción de ruido de las hélices realizados por el equipo de Theodore Theodorsen a finales de los años 30.

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Dra .Elizabeth “Elsie” Gregory MacGill, pionera en la ingeniería aeronáutica

Portada del comic de 1942 que cuenta la historia de Elisabeth MacGill

Aunque posiblemente la primera mujer en diseñar una aeronave sea Lilian Todd, no tenía estudios en ingeniería como tal. Ese honor le corresponde a Elizabeth MacGill. La doctora McGill fue la primera en muchas cosas, primera ingeniera eléctrica de Canadá, y del mundo, primera máster y doctorada en aeronáutica, de USA y del mundo, primera ingeniera jefe de una compañía de aviones del mundo… ¡Y además contaron su historia en un comic y han publicado dos biografías sobre ella!

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