El valor de la artillería aerotransportada es indudable, bien sea en forma de avión de ataque a tierra y apoyo cercano (los viejos P-47 e IL-2 batiendo tierra o el más moderno A-10), bien en forma de artillería terrestre fácil de transportar de un punto a otro para dotar de capacidad de fuego distintas zonas.
Lo peculiar es desear un concepto híbrido, como este Chinook con dos obuses XM204 de 105mm.
Se definieron varios tipos de misiones, a saber:
- Tierra-Tierra con el cañón en el helicóptero
- Tierra-Tierra desmontando el cañón con el helicóptero en tierra
- Tierra-Tierra desmontando el cañón con el helicóptero en vuelo a punto fijo
- Aire-Tierra, disparando los cañones desde el aire.
La 2ª y la 3ª misiones son relativamente comunes. No deja de ser transportar un cañón con sus 9 servidores y 96 obuses. En el primer caso el helicóptero aterriza, las palas se frenan y los cañones se descargan, y en el segundo igual solo que el helicóptero aún permanece en vuelo. La mayor singularidad es que los cañones no se transportan en el interior del fuselaje o en eslinga, sino que van transportados en plataformas externas unidas a los costados del fuselaje.
Sin embargo la primera misión y la última son totalmente sorprendentes. En la primera se trata de disparar los cañones desde tierra, pero sin desmontarlos de sus plataformas de transporte. En la segunda se trata de, directamente, usarlos en vuelo, como si fuera el obús de 75mm que montó el B-25 para ataque naval en el morro, o los cañones sin retroceso que montó el AC-130. O el Sondergerät SG104 que pensaban montar los alemanes.
Como en éste último caso, los análisis y precauciones a tomar tienen que ver con los efectos de los gases de la boca del cañón, y los de retroceso, en los delgados paneles del revestimiento y los larguerillos y cuadernas que los sustentan. A parte quedan, por supuesto, los estudios de los refuerzos necesarios para transportar tales masas de forma externa en un lugar originalmente no previsto para ello.
El poder operarlo directamente desde el aire permite no solo la misión de ataque a tierra en sí misma, sino la de atacar objetivos de oportunidad durante los vuelos de traslado de los cañones. Eso sí, para la misión aire aire había que diseñar un cargador que permitiera la alimentación automática y en vuelo, sin intervención externa de ningún servidor. Según la especificación, se diseñarían cargadores con capacidades de 5 tiros capaces de alimentar el cañón para obtener una cadencia de 30 disparos por minuto. El cargador para disparo aire-tierra debería ser capaz de aceptar todo tipo de municiones (anti personal, anti materia, marcadoras, cortinas de humo, iluminadoras y químicas, y munición especial, como anti-radiación, si está disponible), y además debía permitir seleccionar el tipo de munición a disparar antes de hacerlo.
Los refuerzos necesarios para transportar y disparar los cañones añadían 116kg extra al peso en vacío de la aeronave. Con los cañones instalados, el helicóptero sólo podría despegar verticalmente a nivel del mar y condiciones estándar o mejores. En cualquier otra condición hubiera sido imperativo hacer un despegue rodado.
Se daba por hecho que la velocidad y el alcance del helicóptero se iban a ver afectados por el peso y resistencia aerodinámicas extra. Se pedía que al menos pudiera tener un crucero de 120kt y un alcance de 100 millas náuticas.
En cuanto a los sistemas de puntería, si se disparaba desde tierra se utilizaría las miras propias del cañón. Pero para dispararlo desde el aire había que diseñar una mira de puntería para el helicóptero que funcionaría junto con un telémetro láser.
Para el caso de utilizar desde tierra, había que ser capaces de descargar la munición que pudiera utilizar el cañón e forma rápida. Por eso se pedían al menos dos tambores con 18 disparos cada uno, y otros 60 disparos que se podrían descargar individualmente por el portón trasero.
Y además, Boeing por su experiencia estableció algunos requisitos adicionales, como que las modificaciones no comprometieran el uso normal del helicóptero cuando no estuviera equipado con los cañones, que dichas modificaciones fueran en forma de kit desmontable y que pudiera instalarse o desinstalarse en un máximo de 1h, con la menor cantidad de modificaciones estructurales posibles. Además asumían que los helicópteros empleados con estas modificaciones verían reducida su vida a fatiga, por lo que los elementos críticos deberían reemplazarse antes de lo habitual.
Durante el estudio de configuraciones, se realizaron algunos cambios. Tan solo el arma izquierda se desmontaría para las operaciones desde tierra. Ambas servirían para las operaciones aire-aire, y la de la derecha tanto para aire aire como para las operaciones desde tierra en las que se dispara sin desmontar del helicóptero. La plataforma de transporte sería retráctil, e incluiría un sistema de elevación por cables para poder descargar el obús desde el helicóptero volando a punto fijo hasta el suelo.
Tras cuantificar la masa de los refuerzos interiores, exteriores, sobre espesores para resistir los gases del disparo… se estableció que se añadirían 256 libras (116kg) a la estructura del helicóptero, sólo en elementos estructurales, falta añadir la masa de los cañones y sistemas de tiro. La masa de los cañones, sus vigas de soporte, plataformas, sistemas de alimentación de las armas, la propia munición, el sistema de puntería y telemetría… suponía otras 10690libras (4853kg) adicionales. El total de las modificaciones suponían unos 5000kg.
Durante el dimensionado de las estructuras necesarias para soportar los cañones y la posibilidad de dispararlos en vuelo, se concluyó que la carga dimensionante era la que se producía en caso de fallo del cañón, induciendo 36500×1.5=54750 libras fuerza (24857kg fuerza)en la estructura. Por eso las vigas retráctiles del soporte del cañones izquierdo no eran de aluminio, sino perfiles en I normalizados, norma estadounidense, ¡de acero! De hasta 9×20 pulgadas (229x508mm). Estas vigas debían transmitir toda la fuerza a la célula reforzada del helicóptero. El soporte del cañón derecho, al ser fijo, estab formado por un cajón de torsión de aluminio que transmitía igualmente las cargas al fuselaje. Se encontró que, precisamente estas cargas en caso de fallo eran las que dimensionaban la estructura.
En cuanto a las cargas de izado, se dimensionó la estructura y los elementos de izado para 3Gs en caso de carga normal y 1.5×3=4.5Gs a carga última.
La masa extra de los obuses actuaba como amortiguador, así pues las vibraciones en los ejes longitudinal y lateral se reducían. En el eje vertical variaban ligeramente respecto a las vibraciones de un helicóptero normal, aumentando un poco. Este aumento en el eje vertical requería un amortiguamiento adecuado en diseño, y un re-cálculo de la vida a fatiga.
Además se recurrió para el estudio estructural a un relativamente novedoso sistema: un análisis por elementos finitos. Para los más estructura-trastorandos, el modelo FEM contaba con 2142 elementos para todo el fuselaje, que sirvió para obtener tanto los modos propios del fuselaje como estudiar la respuesta en frecuencias del mismo. Este modelo FEM confirmó que se producían vibraciones según el eje vertical, y que coincidían con el modo propio a flexión de los soportes de los obuses, y que se correspondían a dos grandes masas soportadas por vigas en voladizo. Además aparecía otro modo, correspondiente a la torsión de los soportes. Estas vibraciones según el eje vertical aconsejaban, como hemos visto antes, revisar la vida a fatiga, la posibilidad de amortiguar esos movimientos y ensayar a vibración los componentes críticos que pudieran verse afectados por estas nuevas vibraciones no cubiertas por el espectro inicial del helicóptero sin modificar.
Además se definieron y calcularon refuerzos para el revestimiento del fuselaje, para evitar efectos parecidos a los que vimos en el Sondergerät SG104. Esto suponía añadir refuerzos al revestimiento de 0.065 pulgadas (1.7mm) para el aluminio y de 0.4 pulgadas (10mm) para el plexiglás. Al realizar el estudio sobre los rotores, se encontró que los disparos no tenían un efecto significativo sobre ellos, ni siquiera en el modo aire-tierra. En cuanto a la respuesta dinámica, tan solo había efectos de guiñada en caso de disparo asimétrico durante el vuelo a menos de 60 nudos, pero proponían soluciones automáticas de compensación durante el disparo.
Como es de esperar, había que estudiar los efectos de los disparos sobre los motores. Se realizaron no solo análisis, sino ensayos, para comprobar que el aire aguas abajo del rotor arrastraba hacia abajo los humos y otros productos del disparo, evitando la ingesta de objetos extraños por parte de los motores, que en cambio sí recibían en su toma de aire una sobre presión de 0.5psi (0.34 atmósferas). Consultados los fabricantes de los motores, se concluyó que tampoco esto era problema para los motores.
Para el caso de descargar el cañón izquierdo con el helicóptero en vuelo estacionario, se estudió el efecto en la estabilidad de los cambios de posición del centro de gravedad, y la descarga repentina de tal cantidad de masa, en ausencia de viento, hacía que se tuviera que utilizar un 26% del mando disponible para alabeo. Esta situación podía ser más crítica en caso de viento lateral, aunque dentro de los límites del helicóptero.
Al estudiar el efecto en la controloabilidad del helicóptero a bajas velocidades y baja cota, no solo se encontró que el Chinook tendría que hacer siempre los despegues rodados, sino que además sería incapaz de volar a punto fijo fuera del efecto suelo. Esto es, para disparar tendría que hacerlo en vuelo de avance o bajar lo suficiente para entrar en efecto suelo.
En cuanto al sistema para apuntar, se estableció que el piloto tendría a su disposición un colimador óptico, proyectado, un sistema de mira conocido y utilizado ya en la IIGM. Además del colimador y del telémetro láser, se dotaría a la tripulación de unos binoculares de artillero. Así se establecía que a 4000m el piloto sería capaz de colimar el objetivo, aunque no podría identificarlo visualmente, labor para la que era necesario que el copiloto hiciera uso de los binoculares. Obviamente, cada vez que se instalara el kit con los obuses en el Chinook, había que llevar a cabo labores de calibración y alineamiento del cañón-mira-telémetro.
Para el modo de disparo desde tierra, había que detener las palas del rotor, aunque los motores siguieran en marcha, lo que hacía necesario incluir en el kit la instalación de unfreno de rotores.
Las conclusiones del informe es que las modificaciones eran técnicamente viables, aunque requerían refuerzos, un aumento del pso en vacío de 2200 libras y una disminución del alcance del 20%. Además era imposible disparar desde el suelo con los rotores en marcha, lo que hacía perder la ventaja de la movilidad de la artillería aerotransportada. En cuanto a disparo sin desmontar el cañón, sólo podía hacerse en estacionario dentro del efecto suelo, esto hacía perder la ventaja de poder disparar y salir volando de forma inmediata para evitar el fuego de contrabatería. La otra opción era disparar volando a más de 60 nudos, lo que sin duda dificultaría la corrección de la puntería, por mucho que se pudiera actuar sobre los ángulos de elevación azimut de los cañones desde dentro de cabina.
Así pues, de los distintos modos que se estudiaban, el que se encuentra más atractivo y con menos limitaciones es el aire-tierra, y por eso en recomendaciones aparece aconsejado un estudio detallado de este modo, teniendo en cuenta la experiencia obtenida con los obuses M-102 instalados ya en los AC-130 de la USAF. También se recomiendan ensayos para evitar sorpresas desagradables y caras por los efectos sobre el helicóptero de los disparos de armas de gran calibre, así como el desarrollo de difusores que suavicen los efectos de los gases al salir por la boca del arma.
Fuente: Aerial Artillery Design Study. Two Externally Mounted XM204 Howitzers on a CH-47C Helicopter [pdf]
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