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.
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.
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.
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.
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.
Un vídeo de Alejandro Irausquin en Facebook nos puso sobre la pista de este helicóptero-coche. ¡Vamos a por él!
Wagner Aerocar, no confundir con el Taylor Aerocar
Helikopter Technik Wagner, formada por Josef Wagner, diseñó una serie de helicópteros durante la década de 1960. Los primeros prototipos eran máquinas bastante rudimentarias, pensadas para ensayar y pulir el concepto de helicóptero con rotores contrarrotatorios coaxiales.
Wagner produjo los helicópteros “sin par” (por los rotores contrarrotatorios). Básicamente chasis tubular que lleva el motor y el sistema de rotores, que podía ser carenado de muchas formas distintas, instalando una variedad de cabinas o equipos para cumplir diferentes funciones.
Sky-Trac 3
Los prototipos del Sky-Trac 1 (D-HAJE) y Sky-Trac 3 (D-HAJI) se exhibieron públicamente por primera vez en el Salón Aeronáutico de Hannover en mayo de 1966, habiendo volado el primero por primera vez en julio de 1965. Ambos estaban animados por motores de pistón Franklin. El Sky-Trac 1 era un monoplaza, cuyo carenado sólo cubría la cabina, siendo la parte trasera abierta. El Sky-Trac 3 un triplaza totalmente carenado, a excepción de la zona del motor, situada tras el mástil de los rotores. El Sky-Trac 3 podia levantar cargas que igualaban su masa, 700 kg. La cabina, modular como ya se ha comentado, podía acomodar una camilla y un asistente médico además del piloto, o tres pasajeros, o ser cabinado para uso agrícola y equiparse con barras rociadoras y una cisterna para 650 litros de productos químicos líquidos.
Los Sky-Trac, en general, y al no necesitar rotor de cola, eran diseños muy compactos.
Rotorcar III
A partir de estos helicópteros, desarrollaría el Rotorcar III. Basado en la modularidad que se ha descrito, convirtió uno de sus diseños biplaza en un helicóptero-coche, con cuatro pequeñas ruedas, totalmente carenado y con una cola en la que montaba un timón, y dos de las ruedas. La cola daba al piloto mando aerodinámico para virar en vuelo de avance.
Aerocar
El Rotocar III se convirtió en el Aerocar, cuyo prototipo voló en 1965. Construyó un prototipo (D-HAGU), propulsado por un motor Franklin 6AS-335-B de 260 hp. Seguía con el sistema de rotores coaxiales contrarrotatorios, pero estaba totalmente fuselado y tenía doble cola. Tenía una cabina de 4 asientos, dos colas y cuatro ruedas de carretera accionadas hidráulicamente desde el motor Oredon IV montado detrás del pilón del rotor. Llegaría a estar motorizado por un turboeje de la compañía francesa Turbomeca.
Después de un extenso trabajo de desarrollo, los diseños de Wagner pasaron a una nueva empresa, Helikopter Technik Munchen (HTM) en 1971.
HTM abandonó el Aerocar, pero continuó con el desarrollo de los helicópteros. Construyó un nuevo prototipo, el FJ-Sky-Trac (D-HHTM), en configuración biplaza, como helicóptero utilitario con motor Lycoming IO-540 de 260 CV. Todavía tenía el sistema de rotor coaxial, pero se rediseñó ampliamente para adaptarse al nuevo diseño del motor y la cabina.
Después, HTM pasó a construir dos ejemplos del HTM Skyrider (D-HTMS y D-HHTF) que volvieron a la configuración del Sky-Trac con una cabina de cuatro asientos y una carena completamente cerrada. El Skyrider era una máquina atractiva con un tren de aterrizaje de patín y cola en V, que comenzó las pruebas de vuelo el 21 de febrero de 1974.
Desafortunadamente, HTM se vio obligado a abandonar los desarrollos por falta de fondos.
El futuro imaginado en el pasado y que no fue. ¿Será con la nueva movilidad aérea urbana?
Y ya sabéis, si os ha gustado la entrada, ¡seguidnos!
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