¿Cómo nacieron los helicópteros apagafuegos? [3]

Y con esta tercera entrada llegamos al final de la historia de cómo los helicópteros se convirtieron en medios de extinción de incendios

El desarrollo de los tanques de agua para atacar directamente el fuego

En esta época, el Servicio Forestal de Estados Unidos también estaba considerando la posibilidad de lanzar agua, así como retardante, directamente sobre los incendios forestales desde un helicóptero. Lo consideraban una excelente herramienta para controlar los incendios localizados y los incendios causados por rayos en árboles individuales, y para apoyar a los equipos a lo largo de la línea de fuego.

Fuente

Herb Shields, quien trabajaba en el Centro de Desarrollo de Equipos contra Incendios de Arcadia del Servicio Forestal de Estados Unidos (más tarde el Centro de Tecnología y Desarrollo de San Dimas), desarrolló el primer tanque para helicóptero diseñado para lanzar agua desde un helicóptero. El tanque estaba hecho de un tejido de nylon recubierto de neopreno capaz de transportar hasta 35 galones estadounidenses (132 litros) de agua o retardante. El tanque se sujetaba al gancho de la eslinga debajo del fuselaje del helicóptero entre los patines. Sobre el incendio, el piloto presionaba un botón que liberaba el cuello, haciendo que el agua cayera en cascada sobre las llamas. Desde un camión de bomberos o una bomba portátil, se podía llenar una segunda bolsa que estaría lista para ser adjuntada al helicóptero cuando regresara del incendio. Se llevaron a cabo muchas demostraciones en 1957 mostrando el tanque para helicóptero, que luego fue reemplazado por una versión que podía contener un volumen mayor de agua o retardante.

Uno de los primeros en utilizar los tanques para helicóptero de tela recién diseñados operativamente fue el Departamento de Bomberos del Condado de Los Ángeles, que formó su unidad de helicópteros en 1957, bajo el mando del experimentado piloto de helicópteros Roland Barton. El departamento se formó con la intención original de utilizar sus helicópteros Bell 47G-2 para transportar rápidamente hombres y equipos cerca de donde comenzaban los incendios forestales, pero pronto comenzó a utilizar los tanques para helicóptero para atacar las llamas, solo en 1958 se realizaron más de 77 lanzamientos de helitanker en un solo incendio.

S-58 de Okanagan. fuente

Varios helicópteros Sikorsky H-34/S-58 del Cuerpo de Marines de Estados Unidos fueron probados en 1958 con tanques experimentales debajo del fuselaje para su uso en incendios forestales. Más tarde, en Columbia Británica, Okanagan Helicopters adaptó un Sikorsky S-58 con un tanque interno de 270 galones estadounidenses (1022 litros) y un sistema de compuertas debajo del fuselaje para lanzar sobre incendios forestales durante 1958. Sin embargo, el sistema no era económicamente práctico sin un contrato, y la compañía eventualmente eligió usar un tanque suspendido debajo del helicóptero en su lugar.

Una de las operaciones de helicópteros contra incendios más grandes de 1959 tuvo lugar en el Bosque Nacional de los Ángeles, cuando se lanzaron más de 56000 galones estadounidenses (210000 litros) de agua y retardante mediante una combinación de helicópteros y aviones cisterna. A solo unas millas al este, se utilizaron dos helicópteros Marine H-34/S-58 con tanques de 150 galones estadounidenses (568 litros) para combatir un incendio forestal en el Bosque de San Bernardino en agosto del mismo año.

Tanque ventral en proceso de fabricación. Fuente
tanque ventral en acción. Fuente


La incipiente unidad de aviación del Departamento de Bomberos de ciudad de Los Ángeles fue uno de los primeros en adquirir uno de los nuevos tanques, conocidos como el «Tanque L.A.». El departamento inició sus operaciones con aeronaves de ala rotatoria en 1962 bajo el piloto principal Clarence Ritchie con un helicóptero Bell 47G-3B turboalimentado. Al principio, las puertas accionadas manualmente del Tanque L.A. requerían que el piloto quitara las manos de uno de los controles de vuelo para tirar de una palanca grande y soltar el agua. Esto pronto fue reemplazado por un sistema de liberación eléctrica para abrir y cerrar las puertas con un botón que se pulsaba sin soltar los mandos, un método de operación mucho más seguro.

En 1961, Dominion Helicopters de Ontario utilizó su helicóptero de doble rotor Vertol H-21 para probar un cubo de metal cuadrado que transportaba 258 galones estadounidenses (976 litros) de agua suspendidos debajo del fuselaje. El sistema utilizaba un cable para inclinar el cubo y llenarlo y vaciar el agua, y la fuente de agua tenía que tener al menos seis pies (2 metros) de profundidad para que el cubo se llenara.

Vertol H-21 Fuente

Más al oeste, el piloto de Okanagan Helicopter, Jim Grady, y Henry Stevenson de Stevenson Machinery Ltd. desarrollaron un tambor de 54 galones estadounidenses (204 litros) para transportar agua a incendios forestales utilizando un Hiller 12-E. Les llevó varios años perfeccionar el producto, que se llamaba Monsoon Bucket, en la década de 1960. Transportado por un gancho de carga, el balde se llenaba fácilmente mientras se mantenía en el aire sobre una fuente de agua. Una vez sobre el fuego, la compuerta inferior se activaba mediante un solenoide para liberar el agua. Se vendieron más de 300 kits de conversión de Monsoon Bucket en Canadá, Estados Unidos y Australia.

Monsoon bucket, fuente
Monsoon bucket, fuente
Monsoon bucket, fuente

Al sur de la frontera, el Departamento de Silvicultura de California experimentó con la Bolsa Bowles, un tanque de neopreno que transportaba de 80 a 100 galones estadounidenses (303 a 378 litros). Se sujetaba al marco del tren de aterrizaje y se utilizaba con helicópteros ligeros.

Durante 1963, se realizaron varios intentos para desarrollar un tanque de extinción de incendios para su uso en el Bell 204B de turbina. Comenzando con un tanque interno de 360 galones estadounidenses (1,363 litros) que descargaba agua desde ambos lados de la aeronave, el Servicio Forestal de Estados Unidos y el Departamento de Bomberos del Condado de Los Ángeles trabajaron nuevamente en colaboración para desarrollar un helitank externo fijo de 400 galones estadounidenses (1514 litros) que se perfeccionó alrededor de 1967.

Bell 204 en servicio en Canadá, fuente

Con la introducción de los helicópteros Bell JetRanger, Hughes 500 y Fairchild Hiller FH-1100 en 1967, y su mayor rendimiento en altitud, los helicópteros ahora eran capaces de transportar incluso cargas de agua en baldes más grandes a los incendios. El Boeing Vertol 107-II también demostró su capacidad como aeronave de extinción de incendios en ese momento, utilizando un enorme helibalde de 800 galones estadounidenses (3,028 litros).

Hughes 500, fuente

Una indicación de una nueva era para los tanques se pudo ver al norte de la frontera en 1970. El Departamento de Tierras y Bosques de Ontario y el Servicio Aéreo Provincial de Ontario habían desarrollado un contenedor plegable para el Bell 47G-4. Con un marco de aluminio y un cuerpo de tela, el tanque se podía plegar y retraer automáticamente cuando no se necesitaba. La abertura tenía una anchura de un pie (0.3 metros) por tres pies (0.9 metros) de largo para descargar los 90 galones estadounidenses (340 litros) de agua que transportaba. El diseño contaba con un desarrollo interesante, puesto que no dependía sólo de la gravedad para su llenado, pues podía acelerarse su carga con dos bombas eléctricas.

En la década de 1970, numerosas empresas se dedicaban a fabricar helibaldes de aluminio, fibra de vidrio, poliuretano o tela. Ya fueran plegables o rígidos, variaban en tamaño desde 54 galones estadounidenses (204 litros) hasta más de 110 galones estadounidenses (420 litros). Nombres como Chadwick, Hawkins & Powers, Sims & Griffith eran comunes. El Servicio Forestal de Alberta en Canadá diseñó un tanque de aluminio de 360 galones estadounidenses (1,363 litros) en colaboración con Associated Helicopters para ser utilizado con los Bell 204B y Bell 212.

Los tanques internos y los transportados en eslinga habían recorrido un largo camino en solo dos décadas.

Los helicópteros se consolidan, y llega el Bambi

El aumento de la potencia en los helicópteros permitió aumentar el tamaño de los depósitos transportados. Y así como el excedente de aviones de la Segunda Guerra Mundial supuso la disponibilidad de multitud de aeronaves a bajo precio que fueron ampliamente utilizadas como aviones ejecutivos y apagafuegos, el final de la guerra de Vietnam supuso la llegada masiva de helicópteros de última generación, potentes y a bajo precio, que se incorporaron también a las flotas apagafuegos.

Este aumento de potencia y de disponibilidad de helicópteros hizo que aumentaran los desarrollos para transformar los helicópteros en bombarderos de agua. Durante los años 60, 70 y 80 se desarrollan y patentan distintos sistemas de extinción de incendios. Muchos van dentro del propio helicóptero, y son sistemas presurizados que lanzan un chorro de agua contra el fuego, otros son tanques rígidos transportados dentro de la aeronave con una compuerta para liberar el agua, y otros son baldes de distintos materiales transportados en eslinga bajo el helicóptero. Otros, al estilo del que utiliza el Skorsky Skycrane, están dotados de mangueras y bombas que permiten repostar agua en cualquier punto.

Pero el invento definitivo para convertir el helicóptero en una máquina versátil para transportar brigadas hasta puntos de difícil acceso y a continuación dedicarse a la extinción del incendio, apoyando a la brigada que acababa de desembarcar, fue la llegada del Bambi Bucket o helibalde, nacido en los años 80.

Durante más de medio siglo, los helicópteros y los helibaldes han sido herramientas esenciales para apoyar a las brigadas en la lucha contra incendios forestales. El primer depósito de agua para lucha aérea contra incendios fue un barril montado en un avión y adaptado, con una puerta inferior. En los helicópteros se montaron soluciones similares, con diseños adaptados al interior del helicóptero. O con contenedores para ser transportados en eslinga. Pero estos contenedores de fibra de vidrio, plástico o lona con estructuras metálicas eran demasiado rígidos para caber dentro de la aeronave, eran transportados en camiones hasta los lugares de incendio o transportados externamente por el helicóptero, lo que ralentizaba la aeronave. También eran engorrosos los complicados sistemas de conexión y mecanismos de accionamiento con altas tasas de fallo. Además, el agua lanzada desde los cubos antiguos se dispersaba en forma de rociado, reduciendo así el impacto.

El Bambi Bucket®, inventado por Don Arney en 1982, cambió todo eso. Un contenedor ligero disponible en gran variedad de tamaños que libera agua desde la parte inferior de un helicóptero hacia áreas específicas, el Bambi Bucket fue el primer helibalde completamente plegable. Puede ser guardado dentro del helicóptero, reduciendo la resistencia al aire, hasta su despliegue. La válvula requiere un mínimo de energía eléctrica y puede ser conectada instantáneamente a cualquier helicóptero utilizando un enchufe de corriente estándar. Los Bambi Buckets descargan una columna sólida de agua en lugar de un rociado, lo que resulta en un vertido de agua más preciso y efectivo, menos evaporación durante el descenso y un mayor impacto. Son utilizados en todo el mundo como estándar para la lucha contra incendios en helicópteros y ayudan a contener los incendios forestales que los equipos en tierra pueden controlar. También se utilizaron para enfriar el sitio nuclear de Fukushima en Japón después del tsunami de 2011.

Arney, quien obtuvo su licenciatura en biología de la Universidad Simon Fraser, se inspiró para crear el Bambi Bucket en el diseño de bolsas de elevación utilizadas en el salvamento submarino.

¿El futuro es nocturno y no tripulado?

Los últimos desarrollos del sector se orientan a dos áreas complementarias. Por un lado, y debido el alto riesgo de las misiones, se está buscando volarlas con aeronaves no tripuladas, y ya se han realizado algunos ensayos.

Por otro lado, actualmente este tipo de vuelo está restringido a operaciones diurnas. Sin embargo, ya se han realizado ensayos con grandes helicópteros, como el Chinook, con sistemas de vuelo nocturno. Hablamos de ello hace tiempo en el blog, y no hemos vuelto a tener noticias, esperamos que no sea por el fracaso del sistema, y que sea porque sigue en fase de ensayos y desarrollo.

Fuentes

¿Cómo nacieron los helicópteros apagafuegos? [2]

Continuamos con la historia de los apagafuegos. Hasta ahora habíamos visto cómo se habían incorporado a la lucha anti-incendios como medios de observación o de transporte de equipos. Hoy veremos cómo empezaron a cargar agua.

Años 50. Los helicópteros se integran en la lucha anti-incendios

Después de una serie de grandes incendios forestales combatidos por el LAFD (Los Angeles Fire Department) a fines de la década de 1950, la administración se acercó al Servicio Forestal de los Estados Unidos y les pidió que uno de sus pilotos se acercara a informarles sobre la lucha aérea contra incendios. Aún ningún servicio de bomberos utilizaba helicópteros en un modo de ataque directo.

El Servicio Forestal respondió con otra pregunta: ¿Por qué nos están contactando cuando uno de nuestros mejores pilotos ya trabaja para ustedes?

Esa persona era Theodore «Bud» Nelson. Bud era un piloto de combate, veterano de la Segunda Guerra Mundial y la Guerra de Corea, que trabajaba como bombero para el LAFD y trabajaba a tiempo parcial como piloto apagafuegos, volando aviones excedentes de la Segunda Guerra Mundial convertidos en «bombarderos de borax«. Trabajar a tiempo parcial estaba mal visto en esos días, por lo que la Administración no tenía idea de las actividades de Bud.

Bell 47G del LAFD, fuente

Bud para asombro del LAFD, recomendó que compraran un helicóptero. Había estado observando la construcción del Teleférico de Palm Springs con el uso de los helicópteros Bell 47 G3 turbo-sobrealimentados recién desarrollados. Creyendo que podrían adaptarse mejor que los grandes bombarderos adaptados a un servicio de bomberos metropolitano, Bud logró convencer al personal de que sería una compra inteligente.

El LAFD puso su primer helicóptero en servicio el 22 de abril de 1962. El modelo Bell 47-G3B era un helicóptero de tres plazas con un motor Lycoming, con turbo, de seis cilindros y 260 caballos de vapor. Construido en Fort Worth, Texas, el helicóptero fue equipado por el LAFD con un tanque de 400 litros para soltar agua o productos químicos retardantes sobre el fuego.

Es el primer helicóptero que hemos encontrado equipado con depósitos para ataque directo del fuego, no para observación o transporte u otras labores auxiliares.

Este primer helicóptero fue pilotado hasta Los Ángeles por dos de los primeros tres pilotos de helicópteros del departamento, los bomberos Theodore «Bud» Nelson y Clarence Ritchey. El tercero de los pilotos de helicópteros iniciales del LAFD fue el bombero Beverly Beckley. Todos tenían una amplia experiencia de vuelo en aeronaves, tanto civiles como militares, de ala rotativa y de ala fija.

La primera llamada para acudir a un incendio forestal fue el 18 de mayo de 1962, en La Tuna Canyon.

Bell-47J del LAFD, fuente

Se compró un segundo helicóptero, un Bell 47 J-2A, y se utilizó como puesto de mando aéreo. A medida que la Administración vio el valor del helicóptero de ataque directo, se compró otro helicóptero de combate contra incendios, un Bell 47 G3B-1.

Siendo un trabajo tan arriesgado, pronto llegarían las primeras bajas. Uno de los helicópteros Bell 47 fue destruido durante un vuelo de entrenamiento el 23 de junio de 1974. Los bomberos piloto Edward L. Hill, de 39 años, y el aprendiz Harold Radcliffe, de 37 años, murieron cuando el helicóptero golpeó líneas eléctricas en el Cañón Big Tujunga y se estrelló.

El departamento inició su programa Helitak en 1963 y capacitó a los bomberos para saltar desde helicópteros en áreas de difícil acceso. A medida que el programa creció, los bomberos helitak se volvieron invaluables para brindar rápidamente ayuda de emergencia a las víctimas de caídas y otros incidentes en terrenos complicados. Los bomberos pueden descender a estas áreas desde un helicóptero que permanece en vuelo estacionario sobre ellas. Inlcuso hubo un tiempo durante la década de 1980 en el que los bomberos del LAFD recibieron entrenamiento para descender en rápel desde los helicópteros con cuerdas cuando los aterrizajes eran demasiado peligrosos. Esta técnica se usaba principalmente para llevar a un gran número de bomberos a los techos de los edificios o a áreas difíciles. Ya no es un método aprobado por el LAFD.

No pasó mucho tiempo antes de que los nuevos helicópteros participaran en una importante operación de rescate. En la tarde del 14 de diciembre de 1963, una tragedia golpeó Baldwin Hills. Hogares perdidos, propiedades arruinadas e incluso muerte se desencadenaron por un amplio río de agua que fluía desde la presa rota en la cabeza de Cloverdale Road. La ayuda llegó rápidamente a bordo de helicópteros para rescatar a los residentes, atrapados en sus coches o en los tejados de las casas.

Dieciocho personas fueron rescatadas y llevadas a un lugar seguro… al menos seis de ellas, y posiblemente más, no podrían haber sido rescatadas de ninguna otra manera y habrían sido perdidas de no ser por el helicóptero del departamento de bomberos.

Don Sides, piloto y locutor de helicópteros de KTLA-TV, volaba sobre el área inundada durante las operaciones de rescate. Dijo que vio al helicóptero del departamento de bomberos entrando en lugares y haciendo rescates en condiciones que requerían no solo un alto grado de habilidad y eficiencia de vuelo, sino también una gran cantidad de valentía para intentarlo. Sentía que ningún otro piloto presente, y ciertamente no él mismo, tenía la capacitación y la habilidad para realizar los rescates realizados por nuestros pilotos.

Tres pilotos de helicópteros del LAFD se destacaron especialmente: Bud Nelson, Ross Reynolds y Howard Payne recibieron Medallas al Valor por su heroico rescate de 18 víctimas de la inundación.

Lanzando sacos de agua al fuego

El siguiente hito en el uso de helicópteros en incendios forestales ocurrió en 1954, cuando las partes interesadas del mundo de la lucha contra incendios, incluido un proyecto especial establecido por organizaciones del condado, federales, estatales, militares y privadas, buscaron nuevas e innovadoras formas de abordar los problemas de control de incendios forestales en California.

Conocido como Operación Fire Stop One, se examinaron diversos métodos, incluido el trabajo experimental en el desarrollo de nuevas estrategias para transportar bomberos en helicóptero, desplegarlos mientras están en el aire, colocar mangueras contra incendios, y utilizar agua y retardantes en el ataque inicial sin aterrizar.

En Canadá, el Servicio Aéreo Provincial de Ontario adquirió un Bell 47D-1 en 1953 para explorar su potencial para ayudar al ODLF en el control de incendios. El helicóptero era tripulado por pilotos de Spartan Air Services. Tras las pruebas el helicópteros sería adquirido por la propia Spartan. El ODLF también alquiló un Hiller 360 de Kenting Aviation para compararlo con el Bell 47.

En un programa en 1954, el Hiller 360 de tres plazas se utilizó para lanzar bolsas de papel encerado llenas de agua desde un soporte debajo de su fuselaje hacia un incendio forestal controlado. El Servicio Aéreo Provincial ya había utilizado uno de sus De Havilland Canada DHC-2 Beaver para lanzar estas bolsas de papel encerado llenas de agua sobre incendios, antes de usar tanques alojados en los flotadores . El proyecto de las bolsas de papel del Hiller 360 resultó ser ineficaz debido a la dificultad de concentrar la descarga. Adicionalmente, las bolsas lanzadas también tenían la desafortunada tendencia de esparcir brasas a lo largo del borde del incendio.

Beaver lanzando sacos de agua

En otro proyecto, el Bell 47D-1 se equipó con tanques de agua en los costados de su fuselaje, controlado por el piloto para rociar el agua. El sistema sonaba genial, pero funcionaba mal en la práctica, y el proyecto también demostró que los tanques eran demasiado pequeños para ser efectivos.

¿Cómo nacieron los helicópteros apagafuegos? [1]

Ya sabemos que los fuegos se combaten desde tierra y desde aire y que, como nos dijo Manuel de Gálvez -piloto del 43- en el podcast, el fuego se apaga desde tierra, pero el combate desde el cielo ayuda mucho.

En esta tarea se utilizan aviones con base en tierra, hidroaviones, y helicópteros. De los dos primeros ya vimos su historia y entendimos cómo empezaron adaptando diseños de distintas procedencias y cómo finalmente incluso se han producido aviones específicamente diseñados para la única misión de combatir el fuego, como nuestros queridos Botijos.

Como de la historia de las aeronaves de ala fija para combatir fuegos ya hablamos, vamos a centrarnos en los helicópteros. Y como el artículo ha salido demasiado largo, lo haremos en varias entregas, hoy la primera. Las fuentes aparecerán en la última entrada.

Foto vía Wikipedia

Helicópteros bomberos

El helicóptero ha demostrado ser una herramienta valiosa en las operaciones de incendios forestales, tanto atacando al fuego como transportando bomberos y moviendo cargas equipos y suministros para ellos, realizando misiones de reconocimiento y observación, o simplemente proporcionando información aérea sobre el fuego al coordinador del incendio. Incluso se han utilizado para prender fuego de forma controlada algunas zonas y, de este modo, crear cortafuegos.

Uno pensaría que el valor del helicóptero se habría reconocido desde el principio, pero todo lo contrario. El ala rotatoria estaba considerada «lejos de ser perfecta», y además cara, aunque se realizaron varios ensayos con autogiros y helicópteros ya antes y durante la Segunda Guerra Mundial.

Hacia el final de la Segunda Guerra Mundial, Sikorsky estaba entregando helicópteros a varias ramas militares; todos pedidos de baja prioridad y casi a modo de experimentación, para encontrar la utilidad militar a este nuevo tipo de aeronave, y entender cómo integrarla en las distintas ramas del ejército. Los administradores forestales continuaron observando el desarrollo de los helicópteros y contemplando cómo podrían ser utilizados después de la guerra.

En 1943, el Department of Lands and Forests (DLF), en español Departamento de Tierras y Bosques de Ontario, Canadá, hace consultas sobre la compra de un helicóptero para fines experimentales en incendios forestales. Se les niega debido a la falta de disponibilidad. El Servicio Forestal de Columbia Británica continúa analizando la viabilidad de utilizar helicópteros para trasladar bomberos y equipos a las montañas durante incendios por rayos.

Sikorsky H-5 despegando, foto poco después de la IIGM. Fuente

Poco después, en 1945, el Departamento de Tierras y Bosques de Canadá contacta a Sikorsky, que le informa de que habrá versiones modificadas del Sikorsky R5 militar disponibles muy pronto y que serían adecuados para misiones forestales.

Primer uso de un helicóptero en un incendio

Llegamos a 1946. En abril el Servicio Forestal de Estados Unidos y varias otras agencias en California observan cómo un Sikorsky R5 del US Army realiza ensayos para su uso en el entorno de extinción de incendios. Sin emabrgo, debido a su ecasa capacidad y su alcance limitado, así como a su alto coste, no se considera lo suficientemente desarrollado para su uso en estos menesteres.

Un mes después Bell Helicopters certifica el primer helicóptero comercial del mundo, el Bell 47, y continúa analizando el uso de helicópteros en la supresión de incendios forestales. En junio es ensayado como aeronave de observación por el Departamento de Tierras y Bosques y es observado por un supervisor de protección contra incendios mientras está en la línea de fuego.

Prototipo del Bell 47, vía Aeromuseo

Reconociendo instantáneamente el beneficio de ver el incendio desde arriba, se dirige al helipuerto, zona de aterrizaje improvisada, desde el que operaba la aeronave para averiguar si podría usarlo en su incendio. El piloto Gerald (Jay) Demming realiza con el supervisor en su Bell 47 una misión de reconocimiento del perímetro del incendio y aterriza cerca de un área problemática, convirtiendo así el vuelo en el primer uso de un helicóptero en operaciones reales, no simuladas, de incendios forestales.

En verano de ese mismo año el Servicio de Incendios de Alaska utiliza ya helicópteros para reconocimientos, y en California se utilizan helicópteros no sólo para reconocimiento, sino para transporte de material y equipos a áreas críticas.

En 1947 el Bosque Nacional de los Angeles es el primero en contratar helicópteros para tareas de extinción de incendios integrales.

Continuará…

[Vídeo] Centenario de Sikorsky en USA

No solo CASA, absorbida por EADS, ahora Airbus, celebra este año su 100 aniversario.

Sikorsky, el que fuera conocido por los aviones gigantes rusos, como el Sikorsky «Le Grand«, emigró a Estados Unidos, donde pasaría a la posterioridad por sus helicópteros. Allí fundaría su compañía, que pasaría a la posterioridad por diseñar y construir el primer helicóptero con rotor de cola viable de la historia, el Sikorsky VS-300. Este mes, ya integrada desde hace unos años en Lockheed Martin como su división de helicópteros, Sikorsky celebra su centésimo aniversario.

Chinook armado con dos obuses de 105mm

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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