El Kaman K-16B es una aeronave experimental V/STOL que fue construida por Kaman Aircraft para la US Navy en 1959 con el fin de evaluar un concepto novedoso de aeronave de ala basculante, de despegue vertical, con palas de rotor con geometría variable ¡que incluían un flap en el borde de salida de cada pala!
Convertido a partir de un Grumman Goose, el K-16B fue sometido a extensas pruebas en túnel de viento, pero no voló antes de que el proyecto fuera cancelado en 1962.
Al igual que en el programa Hiller X-18 —otro avión de ala y rotor basculante—, Kaman decidió utilizar partes completas de aviones ya existentes en la construcción del prototipo para abaratar costes y acortar tiempos. Se decidió que el fuselaje del Grumman JRF Goose, una hidrocanoa, sería idóneo para este propósito.
El ala basculante tendría que ser fabricada desde cero, lo cual se hizo internamente en Kaman. Tenía una envergadura de 10,4 m, pero a diferencia de otros diseños de ala basculante que rotaban hasta los 90 grados, el diseño de Kaman sólo lo hacía hasta un máximo de 50 grados.
Lo más extraño del diseño, si pivotar un ala completa no era suficientemente raro ya, eran sus hélices: estaban diseñadas para poder variar la geometría de su curvatura, adecuando la misma a cada fase de vuelo. ¿Cómo? con flaps en el borde de salida de cada pala del rotor. Hasta los 80km/h de velocidad de vuelo estos flaps eran controlables por el piloto, después entraba en funcionamiento el control automático de las mismas.
La posición de los flaps optimizaba la curvatura de la hélice en condiciones de crucero (sin deflexión), y un aumento de la curvatura en condiciones de V/STOL y vuelo en estacionario. Los flaps se operaban mediante un sistema de control cíclico para que las hélices pudieran ser operadas efectivamente como rotores. Con él se controlaba la guiñada. El alabeo se controlaba mediante el cambio de paso diferente en cada rotor. Cada rotor tenía un diámetro de 4,5m.
Con todo ello se creó una propuesta de diseño inicial para un concepto de rotor V/STOL que resolvería los problemas que los conceptos V/STOL de la época estaban enfrentando.
El sistema, denominado «rotoprop«, se presentó en una propuesta por parte de la Corporación Kaman al Comando de Sistemas Aéreos de la Armada el 20 de septiembre de 1955.
Impresionados, se creó un contrato entre la Armada y Kaman para realizar ensayos en un banco de ensayos de un prototipo de rotoprop. Satisfechos con los resultados exitosos de la prueba, el contrato fue modificado para incluir una evaluación más completa del concepto, que también incluiría una prueba en tierra.
El programa de pruebas incluyó análisis de carga y esfuerzo de la estructura de montaje de la transmisión y del sistema de propulsión, así como un análisis dinámico torsional del sistema de transmisión.
La prueba en tierra incluyó la consideración de la combinación de rotoprop/nacelle/ala/flap. Esta prueba también fue exitosa y alentó a la US Navy a financiar el proyecto para continuar con el desarrollo de un vehículo de investigación a gran escala en junio de 1958. Con el vehículo de investigación a gran escala, la USN se interesó en la operación dinámica del rotor junto con el sistema de potencia y transmisión.
Bajo el contrato NO 56-549c otorgado por el Comando de Sistemas Aéreos del Departamento de la USN, la Corporación Kaman inició el desarrollo de su rotor para instalarlo en el Kaman K16-B.
En el prototipo se contempló el uso de dos rotoprops contrarrotatorios, para contrarrestar el par, lo que eliminaba la necesidad de un rotor de cola.
En el informe final del K-16B escrito por Egerton y Fitzpatrick en 1967, los autores se refieren a este flap de pala de muchas maneras diferentes, siendo el término más amplio «flap de pala». Sin embargo, cuando se refieren a las entradas de control específicas, los flaps son llamados «flaps colectivos» o «flaps cíclicos» en función del control que estén utilizando en ese momento.
Las deflexiones de los flaps colectivos reducen la velocidad de rotación necesaria y aumentan el coeficiente medio de sustentación sin que las palas entren en pérdida. El colectivo actúaba sobre todos los flaps a la vez, y no hay que confundirlo con el de cambio de paso, que también actuaba sobre todas la spalas a la vez.
Después de que se construyera el K-16B a escala completa, se realizó una prueba funcional, y luego se envió al Centro de Investigación Ames de la NASA para realizar pruebas en el túnel de viento a escala completa. Allí, se realizaron ensayos de empuje estático en el avión en un túnel de viento de 40 pies por 80 pies.
La potencia era suministrada por un par de turbohélices General Electric T58-GE-2A. La velocidad de vuelo máxima proyectada era de hasta 480 km/h.
El proyecto fue finalmente cancelado. El único prototipo ahora se encuentra en el Museo de Aviación de Nueva Inglaterra.
Fuentes
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