En 1942, el Ministro del Aire y el Ministerio de Aviación se acercaron a Miles Aircraft con un contrato de alto secreto para un avión de investigación turborreactor diseñado para alcanzar velocidades supersónicas. El Miles M.52 fue diseñado para alcanzar una velocidad de 1000 mph a 36000 pies durante 1,5 minutos.
Durante los años 30 y cuarenta se había estado investigando una nueva forma de propulsión. La idea era dejar atrás las hélices y utilizar chorros de gases. Frank Whittle era el británico que trabajaba en el motor a reacción. En paralelo, Hans von Ohain en Alemania, Virgilio Leret en España y Secondo Campini en Italia, hacían lo propio.
El diseño abría nuevos caminos en todas las áreas de la ingeniería aeronáutica. Las alas eran muy delgadas, de perfil bi convexo, y estaban diseñadas para quedar dentro del cono formado por las ondas de choque causadas por la puntiaguda nariz del avión.
Modelo de túnel de viento. Foto de Wikipedia
Para volar en régimen supersónico hay varias posibilidades, una es utilizar perfiles aerodinámicos, que se comportan horrorosamente mal en regímenes subsónicos. La otra, hacer volar un perfil subsónico. Y, justo detrás de una onda de choque, además de subir la presión y la temperatura, la velocidad del sonido vuelve a ser subsónica. Así que se pueden utilizar perfiles subsónicos siempre que vuelen dentro del cono formado por las ondas de choque. Por ese motivo los aviones supersónicos tienen alas muy cortas y con mucha flecha. Y morros muy puntiagudos. También por ese motivo se observan en las entradas de los motores conos o placas puntiagudas, para generar ondas de choque que ya pre-comprimen el aire, antes de entrar al propio compresor, y además baja su velocidad a régimen subsónico.
Maqueta de la cabina
El único tripulante iba alojado en el cono de morro, que a su vez actuaba de cápsula de evacuación, al ir unida al resto del fuselaje a través de una sección pirotécnica. Una vez separada del fuselaje, la cápsula descendería en paracaídas hasta una altitud segura. A partir de ahí el piloto debía abandonarla la cápsula en paracaídas por sus propios medios.
Motor W.2/700
El desarrollo del motor fue para Whittle. Utilizaría su W2/700 con poscombustión. Ese motor sería más tarde conocido comercialmente como Rolls Royce Derwent.
El fuselaje se basó en la forma de las balas que las pruebas de disparo mostraron que viajaban a una velocidad supersónica. El ala tenía un borde de ataque parecido a una navaja, tan afilado que los mecánicos que se cortaban la apodaron Gillette
Dennis Bancroft, ingeniero aerodinámico de Miles
Maqueta a escala 1:1 del Miles M.52
Sin embargo, al final de la guerra, el Director de Investigación Científica, Sir Ben Lockspeiser, canceló el proyecto «… en vista de los peligros desconocidos cercanos a la velocidad del sonido… considerado imprudente proceder con los experimentos a gran escala». En realidad, a pesar del 90% del trabajo de diseño completado y con el 50% de la construcción terminada, el proyecto cayó en una medida de ahorro del Tesoro.
Los investigadores y diseñadores británicos lograron acercarse mucho a la barrera y bien podrían haber sido los primeros en romperla.
Gran Bretaña y EE. UU. llegaron a un acuerdo para intercambiar información y datos. Según Dennis Bancroft, jefe de aerodinámica de Miles, los ingenieros de la compañía estadounidense Bell Aircraft recibieron información detallada sobre el Miles M.52. Sin embargo, después de que los estadounidenses recibieron toda la información de los británicos, incumplieron el acuerdo. Los británicos no recibieron información a cambio. Parece ser que los diseños originales del empenaje del XS-1 eran convencionales, y finalmente se pasó al tipo de Miles, con todo el timón móvil.
Tras la cancelación del M.52, el Gobierno creó un nuevo programa que implicara «ausencia de peligro para los pilotos de prueba y economía de propósito». Se recortaban gastos, y se reducía el tamaño del vehículo, que pasaría a ser no tripulado y propulsado por cohetes, pasando a ser más un misil que una avión, o un avión no tripulado (UAV)
El Royal Aircraft Establishment fue responsable del desarrollo de un motor de cohete adecuado y a cargo del diseño de la aeronave estuvo Barnes Wallis de Vickers Armstrong, el padre de la bomba que rebota y la bomba sísmica Tallboy de 12000 libras.
Los UAV eran réplicas a escala 3/10 del M.52 y el primer lanzamiento del avión-cohete tuvo lugar el 8 de octubre de 1947.
Mosquito con un M.52 no tripulado en la panza. Foto de Wikipedia
Un De Havilland Mosquito de la RAF despegó el 8 de octubre de 1947, de St. Eval en Cornualles, con un avión-cohete en su panza. Pero su el motor explotó poco después del lanzamiento. Seis días después, Chuck Yeager rompió la barrera del sonido por primera vez en el Bell X-1, un avión que compartía muchas similitudes con el diseño británico. Después de la explosión del prototipo, y del éxito del XS-1, el Daily Express asumió la causa de defender la vuelta del programa M.52, pero fue en vano.
En octubre de 1948 se lanzó un segundo avión-cohete. Esta vez sí tuvo éxito y alcanzó Mach 1,38, (1.5 según otras fuentes) en un vuelo nivelado estable. Pero, en lugar de terminar su vuelo estrellándose contra el mar, como estaba previsto, el modelo ignoró los comandos de radio que se le enviaron y fue observado por última vez (en el radar) internándose en el Atlántico.
El toque final de ironía se produjo cuando se suspendieron incluso estas pruebas con cohetes, por «el alto costo y poco retorno». El dividendo total de esta inversión fue la información de que un modelo a pequeña escala del Miles M.52 había superado con éxito la barrera del sonido. Pero, el Reino Unido ya había perdido la oportunidad de ser la primera nación en lograr un vuelo supersónico pilotado.
Como era de esperar, las afirmaciones de la influencia británica en el icónico Bell X-1 son ampliamente disputadas en los EE. UU., y la historia generalmente la escriben los vencedores.
Tal vez con un poco más de financiación de este lado del Atlántico, el M.52 podría haber ganado la carrera por la barrera del sonido a Chuck Yeager y al X-1.
El avión
The Engineer recupera la descripción que hicieron del aparato n 1946, cuando por la cancelación del proyecto dejó de ser secreto. La reproducimos debajo.
Modelo a escala del M.52, The Engineer
A Miles Aircraft se le había encomendado la tarea de construir el M52 con motor turborreactor, que estaba destinado a volar a 1,000 mph y alcanzar una altura de 36,000 pies. Para lograr esto, los ingenieros de Miles idearon un diseño radicalmente distinto a todo lo que se conocía en la época.
Parecido a una bala alada, las dimensiones generales debían haber sido de 33 pies de largo y 27 pies de envergadura, siendo las alas algo más cortas que las de aviones de longitud similar.
Como un paso hacia la producción de una forma de ala que tenga una baja resistencia en el rango de velocidad supersónica y, sin embargo, permita un vuelo a baja velocidad con un buen control, Miles Aircraft Ltd diseñó un ala biconvexa, con bordes de ataque y de salida muy afilados.
Miles «Gillete», con alas y empenaje modificados
Este ala biconvexa se probó en un Miles Falcon estándar para demostrar la viabilidad del diseño a bajas velocidades. El motor, que huniera producido 17.000 HP en vuelo a toda velocidad, sería suministrada por Power Jets (Research and Development). Junto con el tanque de combustible y los controles de vuelo, el motor habría ocupado casi todo el fuselaje.
Miles Falcon Six con ala y emepane modificados, de perfil biconvexo, de madera
Se puede describir como una unidad de tres etapas, la primera etapa que consta de un motor a reacción ordinario con un compresor centrífugo. Los gases de este motor pasan a través de otro compresor, trayendo un suministro adicional de aire, que se mezcla con la corriente principal. La mezcla luego pasa a través de un ‘athodyd’ (conducto aerotermodinámico), en el que se inyecta y quema el combustible, aumentando aún más la velocidad de los gases, que finalmente son expulsados por una tobera en la cola. El motor tiene 3.5 pies de diámetro y 23 pies de largo.
Con toda esa potencia a solo unos centímetros del piloto, así como las alturas extremas a las que operaría el M.52, no sorprende que se haya instalado un sistema de eyección. La cabina presurizada fue diseñada para ser separada por completo del fuselaje mediante la detonación de cargas de explosivo plástico en las estructuras tubulares que conectaban la cabina con el fuselaje. En teoría, la presión del aire obligaría a la cabina a alejarse del avión y un paracaídas lo ayudaría a descender gradualmente.
Una vez que la cabina había reducido la velocidad a una velocidad razonable y descendido a una altura designada, el piloto saltaría de la cápsula usando su propio paracaídas. Si todo iba bien, volvería a la Tierra en un avión completamente intacto. Aunque a velocidades tan elevadas que el aterrizaje suena casi tan aterrador como una eyección.
Para el tren de aterrizaje, se tuvieron que diseñar llantas y ruedas especiales, ya que la velocidad de toma probablemente habría sido de aproximadamente 170 mph, con una carrera de dos millas antes de detenerse. El peso total diseñado es de aproximadamente 8200 libras en el despegue, lo que da una carga alar de 58 libras por pie cuadrado.
Me 262 volando en formación con un caza supersónico
Hans Guido Mutke es uno de los pilotos que defiende que pudo haber superado la barrera del sonido en su Me-262 en 1945.
Mutke dice que no se dio cuenta de que había roto la barrera del sonido hasta 1989, cuando habló sobre su vuelo con expertos en una conferencia que marcaba el 50 aniversario de los vuelos a reacción.
La historia de Mutke ocurre el 9 de abril de 1945, un mes antes del final de la guerra. Volaba un Me-262Weisse 9 (blanco 9) sobre Innsbruck, Austria, cuando escuchó que un Mustang estadounidense perseguía a un piloto alemán novato.
Quería ayudarlo, así que me piqué en un ángulo de 40 a 50 grados. Lo que sucedió a continuación nunca le había sucedido a otro piloto, ya que entré en un reino muy peligroso sin saberlo.
El avión comenzó a temblar dramáticamente y los controles dejaron de funcionar. Mutke recuperó el control de su avión cuando el velocímetro marcaba 1.100 km por hora.
No tenía idea de lo que estaba pasando. Pensé que había algo mal con el avión.
Más tarde, los ingenieros entendieron que tal sacudida y pérdida breve y luego recuperación del control eran características típicas de romper la barrera del sonido.
Hans Guido Mutke
Lo que describe Mutke es compatible con haber superado la barrera del sonido. Normalmente los aviadores que se atrevían a acercarse a la barrera del sonido salían mal parados, con un avión que se rompía porque estructuralmente no era capaz de soportar los esfuerzos devenidos de la gran resistencia aerodinámica generada por las ondas de choque. Los primeros que pudieron pasar la barrera del sonido describían un proceso similar. Al aproximarse a la barrera del sonido el avión se sacudía, y al superar Mach 1 el avión continuaba volando normalmente. Y así se lo hicieron saber alguno de los asistentes a aquella conferencia: de ser cierta la historia, podría haber sido el primero en superar la barrera del sonido, en picado. Aunque también podrían ser vibraciones inducidas en la estructura por la alta velocidad y que cesaron al salir del picado. No obstante, Mutke insistía que el indicador de velocidad llegaba a los 1100km/h, más allá de la línea de los 950km/h que marcaba la velocidad a nunca exceder (VNE).
Dudas de una vieja leyenda
Heinrich Beauvais, autor de German Secret Flight Test Centres to 1945, es uno de los que participó en esa discusión de 1989. Un legendario piloto de pruebas, Beauvais voló una amplia gama de aviones militares desde 1935 hasta 1945. También el Me-262.
Entrevistado en una residencia de ancianos, a los 93 años, decía que «Toda la historia es muy poco probable. Es muy poco probable que haya atravesado la barrera del sonido». Beauvais dijo que el Me-262 era el mejor avión que tenían los alemanes en ese momento, pero que la historia de Mutke presentaba incongruencias en cuanto a las altitudes y velocidades de vuelo y de picado. Luego citó a Yeager diciendo que no habría sabido que había superado la velocidad del sonido sin un velocímetro.
Los que dicen que sí es posible
Sin embargo, alguna evidencia sugiere que el Me-262, incluso si no se diseñó para romper la barrera del sonido, sí habría podido superarla en picado, teniendo en cuenta que la velocidad del sonido varía con la densidad del aire y su temperatura, y por tanto es mucho menor a gran altitud que a nivel del suelo.
Una de esas evidencias sería el manual del piloto Me-262 de enero de 1946 que hizo la USAF para sus pilotos de ensayo que volaban el avión capturado a la Luftwaffe.
A velocidades de 950 a 1 000 km/h, el flujo de aire alrededor de la aeronave alcanza la velocidad del sonido y se informa que las superficies de control ya no afectan la dirección del vuelo.
También se informa que una vez que se supera la velocidad del sonido, esta condición desaparece y se restablece el control normal.
(no hemos podido encontrar este manual y sólo citamos lo que dice de él una de las fuentes, si algún lector lo ha podido verificar, nos puede escribir en el email que aparece en la sección de contacto)
El profesor de la Universidad Técnica de Munich,Otto Wagner realizó una simulación por ordenador y concluía que el Me-262 podría superar Mach 1 en picado, aunque no descartaba que fueran vibraciones propias de la alta velocidad. «No quiero excluir la posibilidad [del Mach 1]», dijo. «Pero puedo imaginar que también pudo haber estado justo por debajo de la velocidad del sonido y sintió los golpes, pero no superó Mach 1».
Los constructores de varias réplicas funcionales del Me-262 en USA también apoyaban la historia de Mutke. «Nos reunimos con Herr Mutke y después de escuchar su historia, creemos que podría haber logrado durante el gran picado en el que se le incendió uno de los motores», dijo Jim Byron del Proyecto Me-62 en Everett, Washington.
Los nuevos aviones tendrán motores diferentes a los Jumo 004 originales, por lo que no responderán de manera concluyente a la pregunta de si Mach 1 era posible en 1945.
Largo silencio
Lo que dificulta la aceptación de la historia de Mutke es su largo silencio, que dice que surgió del miedo a su oficial al mando cuando aterrizó con un avión maltrecho ese día.
Cuando aterricé, el comandante estaba furioso y exigió saber qué había hecho con el avión y exigió saber si había superado la marca roja de 950 km.
‘Por supuesto que no. Ya sabes, esto podría haberse fabricado en lunes’. (Eso significa que se hizo el día después de que los trabajadores hubieran estado de descanso y asumiendo que bebiendo dijo refiriéndose a su avión abollado)
Mutke
Es cierto que USA mantuvo en secreto el vuelo de Yeager durante algunos años pero, a diferencia del de Mutke está bien documentado. «Mi prueba es que aunque el velocímetro se detuvo en 1.100 km, el avión recuperó el control y pudo seguir volando», respondía Mutke.
En cualquier caso, y como ya dijimos en la discusión Yeager-Welch, es posible que no solo Mutke superara la velocidad del sonido, puesto que los cazas a reacción alemanes ya la rozaban, y tal vez en algún picado pudieron superarla. Pero siempre sin registro del evento. Por otro lado, sigue siendo Yeager el primero en haber volado un avión puramente supersónico, y capaz de alcanzar y mantener la velocidad supersónica en un vuelo horizontal.
Otros candidatos a haber superado la barrera del sonido.
Otro piloto alemán, Heini Dittmar, voló el avión-cohete Me 163 Komet, que alcanzaba velocidades muy próximas a la del sonido. Dittmar asegura haber vivido experiencias similares a las relatadas por Mutke, y que son las que preceden a superar la barrera del sonido.
Lothar Sieber, otro piloto alemán, pudo haber sido la primera persona en romper la barrera del sonido el 1 de marzo de 1945 cuando probó el avión-cohete-interceptor de punto experimental Bachem Ba 349 Natter. El vuelo duró solo 55 segundos pero Sieber y su avión se estrellaron. Sieber murió y el Natter quedó totalmente destruido. Una vez más falta lo más importante: no hay registros.
Fuentes:News 24 y Aeroseum, entre otras muchas, pero parecen los enlaces más estables.
Foto del XS-1 que Yeager dedicó a los amigos de Aviadores Virtuales Asociados hace unos años
En ocasiones hemos encontrado artículos en los que se afirma que la barrera del sonido no la rompió Chuck Yeager, en el Bell XS-1, el 14 de octubre de 1947, sino que le ganó por la mano George Welch pilotando el prototipo del Sabre, durante el primer vuelo del XP-86 el 1 de octubre del 47.
Pequeño interludio: Welch es uno de los pilotos que despegó en Pearl Harbor con su P-40 para hacer frente al ataque japonés. Trabajando para la Nort American Aviation voló el P-51. Y también el prototipo del que fue, si la memoria no me traiciona, primer caza a reacción estadounidense diseñado para ser embarcado, el XFJ-1. Cuando North American Aviation tuvo acceso a las innovaciones alemanas en aerodinámica crearon a partir del Fury el XP-86.
En estos mismos sitios suele aclarar que, para lograrlo, había tenido que realizar un somero picado. Por eso mismo nunca le habíamos dado más importancia que una anécdota. El XS-1 era el primer avión en haber superado la barrera del sonido en un vuelo recto y nivelado.
Igual que Welch reclama haber superado la barrera del sonido en un avión subsónico durante un picado suave, hubo pilotos de la Luftwaffe que reclamaron lo propio, volando en los cazas a reacción alemanes del final de la Segunda Guerra Mundial, como por ejemplo Hans Guido Mutke. Incluso algún piloto de P-47 dice haber sido en haber roto la barrera del sonido en un picado.
Pero, insistimos, nunca habíamos dado más valor que el anecdótico a estas reclamaciones precisamente por eso: en todos los casos se tratan de aviones subsónicos que vuelan muy próximos a la velocidad del sonido, pero por debajo de ésta, y necesitaban un picado para superarla. Y, en la mayor parte de los casos, carecían de la instrumentación necesaria para realizar las mediciones adecuadas. El XS-1 seguía siendo el primer avión documentado en superar la barrera del sonido en un vuelo recto y nivelado y, por tanto, el primer avión supersónico.
Sin embargo hemos encontrado un completo estudio sistemático en la revista del Smithsonian, que sí que tiene accesos a registros a los que nosotros no, desmontando ese vuelo supersónico del 1 de octubre de Welch.
Resumen del estudio de Linda Shiner para Aerospace Magazine, del Smithsonian
¿Y si problemas con el tren de aterrizaje hicieron imposible que Welch rompieran la barrera del sonido?
En la revista británica Aviation Classics, número 9, publicado el 24 de marzo de 2011, Duncan Curtis, señala que durante el primer vuelo del XP-86, Welch tuvo problemas con el tren de aterrizaje. Curtis cita el informe norteamericano a la Fuerza Aérea, que describe los intentos de Welch de subir el tren de aterrizaje principal y, más tarde, bajar el de morro. Dado que el problema del tren apareció inmediatamente después del despegue, Curtis concluye que Welch no tuvo oportunidad de superar la barrera del sonido durante ese primer vuelo, ni en los inmediatamente posteriores, North American decidió que sería más seguro volar el XP- 86 con el tren abajo. La siguiente vez que el avión voló con el tren retraído fue después de que Yeager pusiera el X-1 en supersónico (la Fuerza Aérea eliminó la «S» de la designación del avión en 1948). Aunque es difícil pensar que en un primer vuelo en el que se tienen problemas con el tren de aterrizaje un piloto se arriesgue a acelerar el avión más allá de sus límites, podría haber ocurrido, ¿no? Al fin y al cabo estamos en la época en la que los pilotos de ensayos que más destacaban eran también los más temerarios, y no necesariamente los más sistemáticos haciendo ensayos.
¿Era el motor suficientemente potente?
Robert W. Kempel, un ingeniero de pruebas de vuelo retirado de la NASA que trabajó en los cuerpos sustentadores y el vehículo de tecnología avanzada altamente maniobrable (HiMAT), entre otros programas, no cree que el motor del XP-86 en ese momento, el J35, produjera suficiente potencia para empujar el avión más allá de Mach 1. (El legendario piloto Bob Hoover, que voló en el avión que seguía el primer vuelo XP-86, también lo duda). La razón de Kempel: cuando un avión se acerca a la velocidad del sonido, se forman ondas de choque a su alrededor, produciendo resistencia de onda. En su libro The Race for Mach 1, Kempel hace los cálculos: “A un número de Mach de 0,929, el XP-86 había superado solo alrededor del 18 por ciento del pico máximo de la resistencia de onda. La subida de apenas comenzaba”.
Recordad que antes de que el avión alcance velocidades supersónicas, hay partes de éste que ya han alcanzado esta velocidad. Por ejemplo, recordamos que la sustentación del ala viene de que el aire que circula por la parte superior va más rápido que el aire que viaja por la parte inferior de la misma. Por tanto, aunque el avión viaje a una velocidad subsónica, es posible que el aire en la zona del ala alcance velocidades sónicas y se produzcan ondas de choque. Estas ondas de choque producen un aumento de la resistencia. Son los efectos que aparecen en la cercanía del llamado Mach de divergencia.
Duncan Curtis está convencido de que el J35 podría ser suficientemente potente para impulsar al XP-86 hasta Mach 1; como prueba, ofrece el testimonio de Roland Beamont, un piloto de pruebas de la Royal Air Force. En su autobiografía, Testing Years, Beamont cita el informe que presentó después del único vuelo que realizó. en un XP-86, el 21 de mayo de 1948: “Después trepar aproximadamente a 36500 pies, se realizó una picado a potencia máxima y, de acuerdo con el medidor de Mach, se alcanzó Mach 1 a poco más de 29000 pies, con un leve balanceo lateral evidente y con algunos golpes menores en la cola”. Aunque Beamont se quejó de su «aceleración y desaceleración lentas y su hipersensibilidad al movimiento del acelerador en todas las altitudes», el motor que impulsaba su vuelo era el J35.
El ingeniero aerdinámico Ed Horkey, de la North American Aviation, que fue testigo del primer vuelo del XP-86, no está de acuerdo con Kempel y Hoover a cerca de las limitaciones del motor J35. En un discurso que pronunció en 1994 ante la Asociación de Pilotos de F-86 Sabre, dijo que Welch alcanzó Mach 1,02 el 19 de octubre de 1947 y que la velocidad se determinó a partir de la tecnología de seguimiento utilizada por el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica. Si esto es así, Welch ya no fue el primero en batir la barrera del sonido, puesto que Yeager lo había realizado cinco días antes.
Aun así hay quien contradice a Horkey. Parece ser que un informe indica que la NACA no participó en la toma de datos sobre el XP-86 hasta enero de 1948. Según el informe, a North American le preocupaba que se pudieran formar ondas de choque alrededor del tubo de pitot, afectando a las mediciones de la presión, que son las que se utilizan para obtener la velocidad en el anemómetro, transformando la diferencia de presión dinámica (la debida a la velocidad) y la estática (la presión atmosférica local). Para ayudar al equipo a corregir las lecturas, la NACA realizó calibraciones y el informe, basado en ocho vuelos realizados entre el 19 de enero y el 13 de febrero de 1948, concluye: “El número de Mach máximo obtenido hasta la fecha durante el picado desde gran altitud (35-40 000 ft) y corregido con un diferencial negativo, como se indicó anteriormente, es 0.937”.
El Sabre fue supersónico, pero no antes que el X-1
La versión oficial de USAF es que el XP-86 pasó por primera vez Mach 1 en un picado suave el 26 de abril de 1948. El logro no fue reconocido en ese momento; la Fuerza Aérea había clasificado los datos de prueba de vuelo en aviones militares, tal como había clasificado el programa X-1. Hoy en día, nadie puede encontrar registros que documenten el vuelo, por lo que se pierden detalles como qué motor usó el XP-86. ¿Fue el J35 original o, como cree Robert Kempel, un motor mejorado? Fuera como fuese, una vez más, es una fecha posterior al 14 de octubre de 1947, invalidando la teoría de que fue Welch el primero en romper la barrera del sonido.
En los Archivos Nacionales, hay más archivos que sugieren que el XP-86 con motor J35 podría haber llegado a Mach 1. En la colección final de informes que North American envió a la USAF, los ingenieros de la compañía insinúan que George Welch voló el XP -86 pasando Mach 1 el 19 de noviembre de 1947, y nuevamente dos días después. “El informe no presenta información de vuelos en números de Mach superiores a 0.919 para que este informe no se clasifique como confidencial y pueda estar disponible para la mayoría de las partes interesadas. Los datos clasificados como secretos se presentarán en forma de Apéndice en una portada separada…)”. Pero no han logrado dar con esos anejos.
En Aces Wild, Blackburn escribe que los registros de North American Aviation se cargaron en vagones de tren para transferirlos a la USAF. En el Centro de Ensayos de la USAF, en Edwards, Wade Scogram de la oficina histórica dice que esos documentos fueron enviados a la Air Force Historical Research Agency ent Maxwell Air Force Base, Alabama. Pero allí parece que tampoco están, el archivista Archangelo Difante, que revisó la colección ampliada y no encontró informes de vuelo.
Si un XP-86 rompió la barrera del sonido antes del 26 de abril de 1948, el registro de ese vuelo está desaparecido.
En 2009, cuando era historiador de la Fuerza Aérea de EE. UU., Richard Hallion, autor de varios libros sobre pilotos de prueba y la historia del vuelo supersónico, investigó la controversia sobre el primer vuelo Mach 1 y escribió una carta al presidente de la Society of Experimental Test Pilots: “Nunca he visto ningún registro o indicación de que George Welch, antes de su trágica muerte en un accidente de F-100, haya afirmado públicamente en ningún foro (o, hasta donde yo sé, a alguien en absoluto) que excedió Mach 1 antes de Chuck Yeager”.
Entre el máximo secreto que rodea a los primeros vuelos supersónicos y el mal mantenimiento de registros de la Fuerza Aérea, aún no está claro si el XP-86 con motor J35 superó el Mach 1. Sí está claro que el Sabre llegaría a superar ese Mach 1. Y no hay lugar a dudas de que el X-1 lo hizo.
Así pues, parece claro que el X-1 superó la barrera del sonido antes que el XP-86, aunque fuera por el estrecho margen de 5 días que se menciona más arriba.
El piloto de P-47 que precedió a ambos
El Thunderbolt era rápìdo. Y muy resistente. Prueba de ello es que alguna de sus versiones se cuenta entre los aviones de pistón más rápidos. Más si lo hacía picando. Y, al menos, dos pilotos aseguran que lo suficientemente resistentes y rápidos como para superar la velocidad del sonido en picado. Incluso Los Ángeles Times recogió la noticia:
Picado en avión a 725 mph. Supera la velocidad del sonido
Los P-47 Thunderbolt, a los que se les bloquearon los mandos, alcanzaron las 12 millas por minuto en un picado, informaron los intrépidos pilotos del ejército.
Farmingdale, Nueva York, 2 de diciembre. (AP)— Hoy se ha dado a conocer cómo dos tenientes del Ejército se lanzaron en picado con su avión de combate Republic P-47 Thunderbolt a una velocidad de 725 millas por hora, más de 12 millas por minuto y más rápido que la velocidad del sonido a gran altitud.
La increíble velocidad, quizás más rápida que cualquier ser humano que haya viajado antes, bloqueó sus palancas de control, informaron los pilotos, lo que provocó que tuvieran que utilizar las manivelas de emergencia para mover las aletas compensadoras del timón horizontal para sacar sus aviones del picado.
“Mi cuerpo fue empujado hacia atrás contra la placa de blindaje trasera y tuve la sensación de que en cualquier segundo el avión se alejaría de mí y me dejaría varado allí mismo, cinco millas sobre el suelo. Es una sensación de falta de aire, tu estómago se enrosca; es algo así como pasar de una ducha caliente a una fría”, dijo el teniente Roger Dyar, uno de los pilotos.
“Cuando actué sobre los compensadores”, dijo el teniente Harold Comstock, “el avión se estremeció como si hubiera sido golpeado por un camión”.
Ambos pilotos se convirtieron en cadetes en 1941. Teniente. Comstock es de Fresno, Cal., y el teniente. Dyar de Lowell, O.
Los Ángeles Times, vol. LXI, jueves 3 de diciembre de 1942, página 1, columnas 4 y 5
Introducción a cómo volar un P47
Debido a la necesidad de fabricar aviones rápidamente y la proximidad a la fábrica de Republic Aviation, se utilizaron pilotos en servicio activo para algunos de los vuelos de prueba del nuevo P-47.
El 13 de noviembre de 1942 se ordenó a los tenientes probar una nueva antena de radio en el P-47C. El teniente Comstock subió a una altitud indicada de 49600 pies, intentando llegar a los 50000 pies. Debido a la baja densidad del aire y la proximidad con el máximo techo operativo del avión, sentía que los controles no reaccionaban bien. Así que decidió dejar picar al avión, en lugar de arriesgarse a entrar en barrena. Comenzó a descender en picado y después de pasar los 40000 pies descubrió que sus controles se habían bloqueado. Por eso, a los 30000 pies recurrió a los compensadores o trim tab para sacar al avión del picado actuando sobre los timones de profundidad. La aeronave comenzó a salir del picado entre los 20000 y 25000 pies.
Al teniente Dyar le ocurrió algo parecido. Después de aterrizar, el teniente Comstock informó lo sucedido. Fue tras esto que el periódico recogió su aventura.
La velocidad real alcanzada probablemente fue menor que la velocidad del sonido, y el efecto que bloqueó los mandos se denominó «compresibilidad». Muchos pilotos que volaban en combate experimentaron este efecto, pero el entrenamiento y los procedimientos adecuados les permitieron recuperarse.
En 1959, la USAF publicó A Chronology of American Aerospace Events [pdf] e incluyó a los tenientes como responsables de haber establecido un récord al haber alcanzado las 725mph en un picado con potencia (página 389 del pdf enlazado).
En Aces Wild: The Race For Mach 1, Al Blackburn reflejaba que:
En julio de 1944, el Mayor Frederic Austin Borsodi, Jefe de la división de ensayos de combate, del Comando de Material de las Fuerzas Aéreas del Ejército, Wright Field, realizó una serie de picados verticales a máxima potencia desde 40000 pies en un P-51D para evaluar los efectos de la compresibilidad en el manejo de aeronaves. Logró un Mach máximo de 0,86, momento en el que se notó una fuerte sacudida del empenaje. . . muchos pilotos de la Segunda Guerra Mundial creyeron firmemente que habían superado, con sus monturas propulsadas por motor de pistón, la velocidad del sonido en picados pronunciados.
[…]
Los últimos Spitfires, con un techo demostrado de 45000 pies, un ala mucho más delgada de forma en planta elíptica y un carenado de motor con perfil más bajo, nunca pudieron registrar una velocidad máxima superior a 0,9 Mach. Esa es la velocidad más alta registrada, por un margen sustancial de cualquier caza propulsado por hélice.
Oh, sí, en el curso de una de esas inmersiones, al entrar en el aire más denso alrededor de los 20000 pies, la hélice del Spitfire y gran parte de la cubierta del motor se separaban del resto de la aeronave.
Llegar a un número de Mach de 0,90 no fue fácil. . . la velocidad del sonido al nivel del mar y condiciones estándar es de 761 millas por hora. A una altitud de 40,000 pies, el sonido viaja a 662 millas por hora.
A menudo, muchos de estos pilotos, simplemente sufrían los efectos de la compresibilidad del aire y efectos aeroelásticos en las estructuras de sus aviones.
Aunque los últimos ensayos se han realizado sobre un F-15B, NASA publica como avance una foto de 2019 de un vuelo de prueba con un T-38 Talon.
Estas ondas de choque se ven saliendo de un entrenador T-38 durante los vuelos de pruebas de 2019, utilizando técnicas y equipos de fotografía de Schlieren. Con el Airborne Schlieren Photography System, el Armstrong Flight Research Center de la NASA está refinando el equipo para respaldar las pruebas de vuelo del avión supersónico de onda de choque silenciosa X-59 de la NASA. Dichas imágenes ayudarán a los ingenieros a validar las tecnologías de reducción del estampido sónico.
Utilizando una cámara fotográfica especial, los investigadores del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, capturaron recientemente imágenes de las ondas de choque provenientes del avión de investigación F-15B.
Los investigadores de Armstrong continúa refinando el uso de un proceso llamado fotografía Schlieren, que captura imágenes de ondas de choque de sonido, para respaldar la investigación Quesst y su pieza central, el avión supersónico silencioso X-59. (la imagen arriba mostrada es una vieja conocida de 2019, esperaremos con ganas que se hagan públicas las del F-15B, mientras tanto se pueden encontrar muchas más aquí)
Al igual que una superficie caliente en verano cambia la densidad del aire cercano, haciendo que los objetos en el fondo parezcan borrosos, la onda de choque hace que la presión y la densidad del aire cambien justo detrás de ella, y gracias a estos cambios funciona la fotografía de Schlieren, aunque necesita ser procesada posteriormente por software específico en un ordenador.
Si bien el uso de la fotografía Schlieren por parte de la NASA se enfoca en poder ver algún día las ondas de choque del X-59, sus aplicaciones van más allá, y los investigadores creen que también podrían aplicar la técnica para diseñar otros aviones o mejorar el flujo de aire alrededor de los camiones, u optimizar la ubicación de las turbinas eólicas.
El Valkirie es posiblemente uno de los proyectos cancelados más conocidos por todos. Un bombardero que podía volar a Mach 3, con geometría de punta de ala variable… En una época en la que contar con los medios informáticos de diseño y simulación de hoy en día hubieran sido poco menos que una quimera. Y, sin embargo, volaba. Eran los años cincuenta, y en ingeniería todo o casi todo era posible, ¡y se invertía dinero en esos desarrollos por locos que parecieran!
El XB-70
Incluso antes del primer vuelo del B-58, la Fuerza Aérea estaba considerandoun sustituto que fuera más grande, más rápido, con más carga de bombas, y mejor. Emitiendo una solicitud en 1954 que surgió formalmente en 1955 como «Sistema de Armas 110 (WS-110)», que especificaba un bombardero de gran altitud y largo radio que transportaría una carga de guerra pesada y volaría a Mach 3.
Boeing y North American presentaron propuestas, pero los conceptos no eran exactamente lo que quería la Fuerza Aérea. Estos aviones habrían tenido un peso máximo al despegue de más de 450 toneladas (un millón de libras) y hubieran sido demasiado grandes para caber en los hangares existentes, dimensionados para el B-52, y hubiera complicado la logística, por su tamaño, en otras instalaciones. Las propuestas fueron rechazadas.
Ambas compañías volvieron a la mesa de dibujo y diseñaron un bombardero con una carga de bélica de 18,2 toneladas (20 000 libras) que podía volar a Mach 3 a una altitud de más de 21 kilómetros (70 000 pies), y aun así podría utilizar todas las instalaciones existentes. North American ganó en diciembre de 1957.
El diseño de la compañía, denominado B-70, tenía una configuración canard, con un fuselaje esbelto y un gran ala delta, cuyas puntas eran avatibles. Esta característica le permitía variar su geometría en vuelo, optimizando el ala para las fases del vuelo subsónicas y supersónicas.
El bombardero iba a ser propulsado por seis turborreactores General Electric J93, cada uno con un empuje de poscombustión de más de 127,5 kN (13.000 kgp / 30.000 lbf).
El tren de aterrizaje del triciclo presentaba conjuntos de tren delantero de dos ruedas y tren principal de cuatro ruedas. El avión se construiría principalmente ¡en acero inoxidable!, y se usaría titanio en secciones específicas críticas para el calor.
Pero, igual que los misiles aire-aire hicieron creer a algunos gerifaltes que no tenía sentido equipar con cañones a los cazas por ser un armamento obsoleto, el nacimiento de los misiles balísticos intercontinentales, con capacidad de portar ojivas nucleares hizo que el desarrollo de este tipo de bombarderos se viera frenado primero, cancelado después.
Eisenhower estaba muy molesto por insistencia de los generales para presionar a favor del B-70 en el Congreso. En diciembre de 1959, el programa B-70 se redujo a un solo prototipo y hasta una docena de bombarderos.
Con el cambio de presidencia las cosas no mejoraron. John F. Kennedy no estaba más entusiasmado con el B-70 que Eisenhower, y el 1 de marzo de 1961 anunció que el programa se reduciría a dos prototipos XB-70 y un avión de pre-producción YB-70.
El primer XB-70 hizo su debut en las instalaciones de North American en Palmdale, California, el 11 de mayo de 1964. Fue bautizado como Valkyrie y el prototipo inicial se designó como Air Vehicle 1 (AV / 1) , y recibió el número de serie 20001.
El Valkirie realizó su primer vuelo el 21 de septiembre de 1964. Fue ampliando su envolvente de vuelo poco a poco, superando Mach 1 por primera vez el 12 de octubre de 1964. Ya en 1965 realizó vuelos a Mach 1,4 y llegaría a superar Mach 2.
En su duodécimo vuelo, el 7 de mayo de 1965, mientras volaba a Mach 2,58, se rompió un trozo del ala y se apagaron cuatro de los seis motores. El piloto logró regresar exitosamente a pista volando con sólo dos motores. Una vez revisado y reparado, se reemplazaron los seis motores.
Para el verano de 1965 se presentaba el el AV/2, que despegaría por primera vez el 17 de julio de 1965. Las pruebas continuaron con ambos XB-70. El 14 de octubre de 1965, el AV/1 alcanzó Mach 3 a 21 kilómetros de altitud, pero sufrió daños en una de las puntas de ala. El AV / 1 nunca volvió superar Mach 2.5.
Se creyó que el AV / 2 tampoco tendría la resistencia estructural necesaria para superar Mach 3. Se planificaron vuelo de ensayo para incrementar la velocidad poco a poco. Se pensó que la mejor forma de evitar los sobre esfuerzos en el ala sería llegar a Mach 3 de forma incremental, primero sosteniendo Mach 2,8 hasta que la estructura alcanzaba su equilibrio térmico y estructural y cesaban los efectos transitorios, posteriormente se aceleraría a Mach 2,9, y se sostendría esta velocidad durante un tiempo, por los mismos motivos, para al final alcanzar Mach 3.
Tras la barrera del sonido hay que superar la barrera térmica. Las propiedades de los materiales cambian a peor y se degradan, las estructuras se deforman, y la temperatura se vuelve una barrera mucho más insalvable para superar Mach 3 que la potencia de los motores o la aerodinámica. El morro y otras partes del avión más expuestas al «choque» con el aire alcanzaban los 330 grados Celsius (625 grados Fahrenheit). El resto del avión se quedaba en sólo 232 grados Celsius. (450 grados Fahrenheit).
Para refrigerar el revestimiento se utilizaba un ingenioso sistema que involucraba al propio combustible: el combustible circulaba por las zonas críticas a refrigerar, actuando como el agua de un radiador, y llegaba a los motores convenientemente precalentado, lo que también era favorable para el motor. El espacio vacío que dejaba el combustible al irse consumiendo era rellenado con un gas inerte, nitrógeno.
El AV / 2 llegí finalmente a volar a Mach 3. Sus vuelos sirvieron también para definir las limitaciones que se impondrían posteriormente a cualquier vuelo supersónico: el ruido generado por el estampido sónico era inaceptable para la población. ¡Por eso el Concorde sólo volaba en supersónico sobre el océano!
En el vuelo número 37, en marzo de 1966, el sistema hidráulico del AV/1 falló, obligando al piloto a hacer un aterrizaje forzoso al no desplegarse de forma adecuada el tren de aterrizaje. El avión tardó 4.8km en detenerse, tras tocar el suelo.
Poco después el AV/2 sufrió un fallo similar, el 30 de abril de 1966. El tren de morro no se desplegó. El piloto realizó dos tomas y despegues, intentando que el tren de morro terminara de desplegarse por su propia inercia. Finalmente, tras varias horas de vuelo buscando soluciones, los ingenieros, en tierra, encontraron la solución y explicaron a la tripulación cómo conectar un sistema eléctrico de respaldo, puenteando un fusible con un clip, y el tren de morro se desplegó.
El 19 de mayo de 1966, AV/2 voló a Mach 3 durante 33 minutos sostenidos. La fase 1 de los ensayos se había completado. Seguirían con la segunda fase, con la NASA cada vez más involucrada en los vuelos de ensayo, durante los cuales se recogían invaluables datos.
El 8 de junio de 1966 se produciría la catástrofe, que todos conocemos, durante una sesión de fotos con otros cuatro aviones que también usaban motores General Electric.
Uno de los aviones era un F-104 Starfighter, pilotado por el conocido piloto de pruebas Joe Walker. Volaba como punto derecho del XB-70 cuando terminó la sesión de fotos. El Starfighter chocó contra el Valkirie. El F-104, que explotó matando al piloto, había dañado el XB-70. El XB-70, al comienzo, siguió volando con normalidad. Luego, la aeronave realizó dos alabeos lentos y comenzó a girar. White logró eyectarse, pero Cross cayó con el avión, que se estrelló contra el suelo unos kilómetros al norte de Barstow, California.
Sus versiones más extrañas
Por supuesto, un avión capaz de volar a esas velocidades, casi in-interceptable, y a esa altitud de vuelo, podía ocupar muchos otros nichos muy interesantes. Si se llegó a pensar en el B747 como transporte de tanques, ¿cómo no se iba a querer sacar provecho de tal maravilla tecnológica diseñando otras versiones que pudieran cubrir otras demandas distintas a las de bombardeo?
Una de las modificaciones potenciales eran para dar soporte al propio bombardero. En caso de ser desplegado a una base aérea no habitual, podría llevar un contenedor externo cargado de todo lo necesario para realizar las labores de mantenimiento mientras se encontraba en la base de dispersión o, en general, en la base no habitual.
Por supuesto, era una plataforma idónea para la experimentación de otros vehículos. ¡Qué mejor plataforma de lanzamiento de vehículos hipersónicos de investigación que un avión que ya de por sí solo podía volar a tres veces la velocidad del sonido! Algunos tipos de vehículos, como el vehículo de prueba suborbital defuselaje sustentador Martin SV-5, solo requerían carenados delanteros y traseros en lugar de un recinto completo.
Por ese mismo motivo recibió mucha atención de empresas públicas y privadas, de civiles y militares. Podía ser una buena plataforma para lanzar desde 21000 metros satélites, vehículos orbitales o suborbitales… y reemplazar los costosos cohetes y sistemas de lanzamiento balísticos por un avión reutilizable.
El relativamente pequeño X-20 Dyna-Soar podría transportarse bajo el B-70, con solo añadir un carenado ventral. Este concepto era lo suficientemente atractivo como para hacer que las pruebas en el túnel de viento fueran un requisito antes de que pudiera continuar. Con la cancelación del programa Dyna-Soar, la USAF detuvo todas las investigaciones.
Lockheed construyó el RM-81 Agena originalmente para el programa de satélites de reconocimiento WS-117L. Después de que WS-117L se dividiera en tres programas, el Agena se convirtió en un acelerador de etapa superior y portador de satélite. Lanzar el Agena desde un propulsor recuperable como un B-70 ahorraría un costo significativo en comparación con los grandes cohetes desechables de la época.
Incluso se pensó en el Valkirie como lanzador reutilizable para el Programa Gemini.
Recordáis que hubo un tiempo durante la guerra fría durante el cual siempre había tripulaciones de B-52 armados volando, por si llegaba el caso de tener que utilizar la fuerza, y que además actuaban como medida disuasoria. Pues se pensó que el Valkirie hubiera podido ser una medida mucho más disuasoria todavía, si hubiera volado en misiones similares a estas si hubiera volado armado con un silo porta misiles balísticos intercontinentales LGM-30 Minuteman II.
El muy exitoso programa X-15 hizo que se propusiera una variante con ala delta, capaz de volar aún más rápido y alto que el propio X-15. Para maximizar el potencial de este nuevo vehículo, ¿qué mejor que lanzarlo ya a Mach 3 desde el Valkirie?
El usarlo como misilero no caería en el olvido fácilmente y se propondrían distintas variaciones de la misma misión. Sobre estas líneas el concepto de porta misiles de propósito general, proponía usar una plataforma misilística común con diferentes ojivas adaptadas para diferentes objetivos similares a las armas inteligentes de hoy. Con no menos de 14 de estas armas, el B-70 estaba listo para cualquier amenaza. Debajo, un B-70 equipado con misiles GAM-87 Skybolt.
Y, siendo un avión invulnerable, ¿cómo no hacer una versión de reconocimiento? Las modificaciones necesarias para convertir el YB-70A en el RSB-70A, de reconocimiento/ataque, incluían el cambio de aviónica, la adición de cámaras de reconocimiento y la instalación de un bastidor rotativo, tipo revólver, como el que montarían bombarderos diseñados tiempo después.
El XB-70 era rápido, muy rápido. Pero eso no significaba que no se quisiera volar aún más rápido. Y para ello era necesario poder investigar con estatorreactores, e intentar llegar a tener vehículos o misiles hipersónicos, ahora tan en boga.
Y como olvidarnos de todas las conversiones que hemos visto de aviones militares a aviones ejecutivos o de transporte. El Valkirie no podía ser menos. Modificar el XB-70, un avión que ya estaba en vuelo y se conocían sus fortalezas y deficiencias, era la manera más rápida de tener un avión de pasajeros supersónico, modificando su fuselaje para incluir ventanas.
La configuración normal de asientos podría acomodar a 80 pasajeros, mientras que la de alta densidad admitía hasta 107.
Además el Valkirie podría configurarse como avión de evacuación médica de muy alta velocidad, pudiendo transportar hasta 48 heridos más el personal sanitario.
Las modificaciones incluían el fuselaje superior, para hacer hueco a los pasajeros y añadir ventanas, un área para transportar el equipaje, una puerta de carga más baja y la reducción de la cantidad de combustible que se podía transportar.
Las versiones de alta densidad y de evacuación médica tenían una clara vocación militar.
Incluso se propuso una versión puramente de carga. Se intentó demonstrar que la capacidad de carga de su transporte supersónico podía ser igual o mejor que la de transportes más grandes. Tal vez no pudiera llevar tanta carga, pero sí podía hacerlo más rápido, y cubrir más veces el mismo trayecto en el mismo tiempo.
Se plantearon distintas soluciones para cargar el avión, un morro basculante como el del C-5, puertas de carga en la panza, o el uso de contenedores cargados bajo el fuselaje.
Repostar aviones supersónicos tan rápidos como el Valkiria hubiera sido más sencillo si un avión igual actuaba de cisterna.
Para solucionar los problemas de su manejo a baja velocidad, para acortar la carrera de despegue y aterrizaje y poder utilizar pistas convencionales, se pensó en acoplar un ala Rogallo retráctil. También se pensó instalar en el F-100.
Y, por supuesto, habiendo en desarrollo aviones de pasajeros supersónicos, cazas, bombarderos así como queriendo desarrollar vehículos hipersónicos… había en desarrollo nuevos motores. Y había que ensayarlos en algún avión… la seguridad que aportaba la condición de multimotor y su alta velocidad, hacían al Valkirie ideal para este cometido…
