Langley Twin: el avión de contrachapado de caoba

La escasez de materiales considerados estratégicos llevó a desarrollar aeronaves en otros materiales poco convencionales. De sobra es conocido el ejemplo del De Havilland Mosquito. O del Spitfire en material compuesto del año 41. Y este era el caso de esta belleza de caoba contrachapada y resina plástica.

La técnica era ya conocida antes de la Primera Guerra Mundial, y fue utilizada en el Deperdussin Monococque. Consistía en apilar las hojas de contrachapado de madera en distintos ángulos y aglomerarlas con una matriz de resina o plástico, como actualmente se hace con la fibra de carbono o de vidrio.

Construido con chapas de caoba impregnadas con vinilo y fenol para evitar utilizar materiales estratégicos como el aluminio, el Langley 2-4, se ha descrito como Langley Monoplane o Langley Twin.

Era un avión utilitario bimotor construido en los Estados Unidos y volado por primera vez en 1940. Nombrado en honor a Samuel Pierpont Langley, el avión fue diseñado por Arthur Draper y Martin Jensen.

Su diseño era convencional: un monoplano voladizo de ala baja con colas gemelas y tren de aterrizaje con ruedas de cola.

En el proceso de fabricación del Langley, las láminas de madera contrachapada no se prefabrican antes de ensamblar, ni se doblan ni se unen a largueros o mamparos, como ocurre con otros tipos de construcción, sino que se hacía con finas tiras de chapa tratada con plástico en una unidad integral que formaba una estructura monocasco. Sus espesores variaban de 1/64″ a 1/8″.

El fuselaje, las alas, las superficies de control y los carenados del motor se unen sin el uso de remaches, pernos o tornillos y tuercas. En su lugar se utilizan piezas que se insertan en los troqueles previstos en la estructura para su unión, y se encolan con calor y presión, utilizando técnicas de apilado y de curado similares a las actuales técnicas manuales para fibra de carbono, aunque a temperaturas mucho más bajas, unos 60º.

La estructura resultante es simple, fácil de inspeccionar y económica de mantener y reparar. Cada capó del motor, la punta del ala y la nariz del fuselaje se pueden quitar como una unidad.

Los capós y cortafuegos están moldeados con un revestimiento integral de asbesto.

La madera contrachapada de plástico es resistente a la corrosión por ácidos, álcalis, agua salada y hongos.

Se hicieron dos prototipos, el 2-4-65, que voló en 1940 y el 2-4-90 que voló en 1941.

El primero de ellos (NX29099), como indica el -65, motores de 65 hp, y el otro (29-90NC/N51706) con motores de 90 hp.

La Marina de los Estados Unidos compró la segunda máquina y la evaluó como XNL-1 (39056), pero no ordenó la compra del modelo.

John Pierce y Hurley Boehler tenían un fuselaje Stinson 108 en su hangar sin alas, por lo que decidieron comprar el Langley y, tras el accidente, sus alas, góndolas de motor y tren de aterrizaje principal se acoplaron a un fuselaje Stinson 108 para crear un único avión de fabricación casera único en su tipo llamado Pierce ArrowN6622A.

Una vez que Estados Unidos entró en guerra, se supo que las resinas necesarias para la construcción eran mucho más escasas que el metal que se habría necesitado para producir un avión por medios convencionales, y el proyecto se abandonó.

El XNL-1 se vendió como excedente de guerra. Estuvo volando hasta que quedó destruido en un aterrizaje en 1965.

Especificaciones

  • 2-4-65
    • Motores: 2 × Franklin 4AC, 65 hp (49 kW)
    • Longitud: 20 pies 8 pulgadas (6,30 m)
    • Envergadura: 35 pies 2 pulgadas (10,72 m)
    • Peso máximo al despegue: 1155 lb
    • Velocidad máxima: 216 km/h
    • Velocidad de crucero: 185 km/h
    • Velocidad de pérdida: 80 km/h
    • Alcance: 400 millas (640 km)
    • Techo de servicio: 13.300 pies (4.100 m)
    • Distancia de despegue: 200 pies
    • Tripulación: un piloto
    • Capacidad: tres pasajeros
  • 2-4-90 / NL-1
    • Motores: 2 × Franklin, 90 hp
    • Envergadura: 35 pies 2 pulgadas (10,72 m)
    • Longitud: 20 pies 8 pulgadas (6,30 m)
    • Peso vacío: 1738 lb
    • Peso cargado: 2850 libras
    • Velocidad máxima: 138 mph
    • Velocidad de crucero: 117 km/h
    • Velocidad de pérdida: 90km/h
    • Alcance: 350 millas a 100 mph
    • Tripulación: un piloto
    • Capacidad: tres pasajeros

Fuentes

USS CV-1 Langley: Un aeródromo en la Mar. [Película -1925]

Si hoy en día un portaaviones causa fascinación, imaginad en 1924, cuando casi no se habían inventado. Vale, Ely había volado con éxito y vuelto a aterrizar en un portaaviones 13 años antes, en una prueba de concepto para demostrar la viabilidad de los barcos portaaeronaves, y el Langley había sido botado 11 años antes. Pero si en los años 20 apenas eran comunes los aviones, ¡imaginad un aeródromo flotante!. En la película se puede ver perfectamente cómo se lanzaban y recuperaban las aeronaves en la época. Se nota la escasa velocidad del avión, que hace innecesaria la catapulta y un potente cable de frenado. ¡Que disfrutéis del espectáculo!

[Podcast] Asientos eyectables convertidos en aeronaves de auto-rescate, con No Barrel Rolls

Hoy os traemos el último podcast hasta después del verano, que también está bien tomarse un descanso de vez en cuando, aunque ya sabéis que el blog seguirá con -al menos- una publicación cada lunes.

Nuestro invitado de hoy es Ramiro, de un más que recomendable blog llamado No Barrell Rolls. Y el tema del que nos va a hablar es del programa AERCAB, los asientos eyectables voladores.

Digamos que en caso de saltar en paracaídas sobre territorio enemigo las probabilidades de no volver a casa eran muy altas. Pero si uno se aleja del objetivo, las probabilidades de ser rescatado aumentan. Y si se logra llegar a zona propia… Por eso recuperaron una vieja idea, la de que el piloto se auto-rescatara, como en el caso del avión inflable o del helicóptero más pequeño del mundo, y ese era el fin del programa AERCAB, desarrollar un asiento eyectable que se convirtiera en una aeronave que permitiera a la tripulación eyectada alejarse del objetivo y maximizar sus posibilidades de supervivencia. Se definieron varias, desde un asiento eyectable con ala delta, a un avión plegable como un paraguas pasando por el que posiblemente sea el único autogiro a reacción. Pero mejor será dejar a Ramiro que nos lo cuente…

El podcast se puede encontrar en Amazon Music, Apple Podcast, Google Podcast, Ivoox, Spotify

pd: Si la intro y la despedida os son familiares, que no os sorprenda. En un ejercicio de nostalgia podcasteril he hablado con Javier Lago para pedirle permiso y utlizar la introducción que hizo para el que, si no recuerdo mal, fue el primer podcast español sobre aviación: Remove Before Flight RBF podcast

Operación Pinball, o déjame que te dispare, que son balas de plástico

Hemos hablado de numerosas versiones raras de aviones. Pero esta yo creo que se lleva la palma. Aunque lo más extraño no sea el avión en sí, que no tiene ninguna forma peculiar, ni fuselaje doble, ni materiales exóticos… sino el uso para el que fue diseñado: Estos King Cobra fueron concebidos para que las tripulaciones de bombarderos hicieran blanco sobre ellos, disparándoles con munición de plástico. ¿Vosotros tendríais la sangre fría de permitir que cientos de artilleros os dispararan DE VERDAD, sólo para practicar su puntería? Los cazas, además de una tonelada de blindaje extra, llevaban en el cono de la hélice una luz que se encendía si el artillero había hecho blanco.

El avión, utilizado como blanco aéreo ¡con piloto real dentro!, generalmente se pintó de color naranja brillante para aumentar su visibilidad, aunque hay otros esquemas de pintura acebrados.

Se eliminó todo el armamento y el blingaje estándar, y se sustituyeron por una tonelada de blindaje adicional, que incorporaba sensores para detectar los impactos, que eran señalados con una luz en el cono de la hélice, por donde normalmente asomaba el cañón de 37mm. Esto le valió al avión el apodo no oficial de Pinball, nombre que terminó pintado en el morro de las primeras unidades modificadas. Esta variante recibió el nombre de RP-63.

Como las aeronaves iban tripuladas, se desarrolló munición frangible, hecha de baquelita y plomo, que debía desintegrarse al impactar contra el avión. Estos se conocían como «Cartucho, calibre .30, frangible, bola, M22».

La mejor manera de entrenar a un piloto es hacer que vuele un avión real hasta que sea competente, ¿verdad? Entonces, ¿por qué no entrenar a los artilleros aéreos permitiéndoles disparar a aviones reales? Y, de hecho, esto se haría posteriormente con aviones excedentes de la Segunda Guerra Mundial, como el Hellcat, convertidos en aviones a control remoto y pintados con el mismo color naranja. ¡Pero eso, a control remoto, no tripulados!. Esto hace que este programa sea uno de los más inusuales de las Fuerzas Aéreas del Ejército de EE. UU. (USAAF) en la Segunda Guerra Mundial.

El entrenamiento organizado de artilleros aéreos no comenzó hasta junio de 1941, cuando se estableció la primera escuela de artillería en Las Vagas, Nevada. Tradicionalmente, en todas las escuelas, el entrenamiento inicial del artillero se llevó a cabo utilizando dispositivos improvisados como escopetas montadas en la parte posterior de plataformas móviles, o entrenadores más sofisticados como los entrenadores Jam Handy y Waller. Algunos de los mejores y más realistas entrenamientos se realizaron usando cámaras ametralladora, pero había que esperar a revelar el carrete para evaluar al artillero.

Al mayor Cameron Fairchild se le atribuye la idea de desarrollar una bala no letal que podría dispararse en combates simulados pero sin derribar a los aviones blanco. Inicialmente, la idea era hacer las balas de vidrio, que se romperían y astillarían al golpear algo sólido. Para investigar formas de hacer una bala frangible, Fairchild contó con la ayuda de dos profesores de la Universidad de Duke, Paul Gross y Marcus Hobbs.

En el otoño de 1942, Fairchild presentó su munición al Comité de Investigación de la Defensa Nacional (NDRC, por sus siglas en inglés), donde la propuesta se topó directamente con una pared de ladrillos: el Departamento de Artillería del Ejército, responsable del desarrollo de todas las armas y municiones, que argumentaba que cualquier bala que fuera verdaderamente frágil no tendría las mismas características balísticas que la munición real. También les preocupaban los daños que pudieran recibir el avión blanco y su piloto si no se desarrollaba un blindaje adecuado. Finalmente la NDRC permitió que la investigación continuara pero con financiación y urgencia limitadas.

Con el apoyo de Bakelite Corporation y la Universidad de Duke, los profesores Gross y Hobbs desarrollaron una bala calibre .30 hecha de plomo y baquelita que podía dispararse con una ametralladora ligeramente modificada. En los ensayos, dispararon contra paneles de blindaje de aluminio y, a distancias tan cortas como 9m, no los dañaban. A principios de 1944, la munición frangible estaba lista para la producción con la designación T-44.

Con el problema de las municiones y las armas resuelto, el enfoque ahora se centró en encontrar un avión objetivo adecuado. Las pruebas iniciales se realizaron contra un Douglas A-20 blindado con planchas de aluminio. Sin embargo, un caza monomotor, preferiblemente con un motor refrigerado por líquido, se parecería más y simularía mejor los cazas alemanes, como el Messerschmitt 109. Y el el único caza estadounidense moderno de alto rendimiento que no tenía demanda para uso en combate por parte de las fuerzas estadounidenses era el P-63 Kingcobra de Bell, la mayoría de los cuales se proporcionaban a la Unión Soviética en virtud de la Ley de Préstamo y Arriendo.

En agosto de 1944, Bell modificó cinco aviones P-63A, quitó todo el armamento, reemplazó gran parte de los paneles de aluminio delanteros con paneles blindados más gruesos e instaló vidrio blindado en el parabrisas y las ventanas laterales. Además, se instalaron más de 100 micrófonos detrás de los paneles blindados y se conectaron con un contador de impactos en la cabina, además de con la luz roja de la que hemos hablado antes, situada en el cono de la hélice, por donde solía disparar el cañón Oldsmobile de 37mm.

Designados oficialmente como RP-63A, los cinco prototipos rápidamente se conocieron como «Pinballs» y a alguno se le pintó ese nombre en el morro. Después de resolver algunos problemas carga y centrado, y por tanto de estabilidad, se ecnargaron otros 95 RP-63A, seguidos de 200 RP-63C a principios de 1945, totalizando 300 blancos aéreos tripulados.

Luz en el cono de hélice

Con las primeras entregas de munición frangible producida en masa y aviones Pinball disponibles, finalmente se puso en marcha el entrenamiento a principios de 1945, y la USAAF realizó una demostración pública en marzo de ese año. En abril de 1945, el entrenamiento del programa Pinball estaba en marcha en las siete escuelas de artillería.

Contador de impactos en cabina

Durante el entrenamiento surgieron varios problemas, algunos ya predichos, como la diferente balística de los proyectiles. Por eso las miras de las armas tuvieron que ser recalibradas para la menor velocidad de boca y diferente trayectoria de las balas frangibles. Además las balas de plomo y baquelita hacían que el arma se encasquillara más de lo normal. Aunque la peor parte se la llevaban los pilotos. Pese al blindaje, cuando una bala de plástico hacía blanco en los radiadores, sólo quedaba saltar o aterrizar con el motor parado. Aunque el susto más grande se lo llevó un piloto que volvió con su parabrisas blindado de 38mm de espesor roto por una bala, ¡se había colado una bala real en la cinta de munición de entrenamiento!

Para proteger mejor al avión objetivo y al piloto, la última versión del Pinball, el RP-63G tenía un blindaje extendido para proteger las entradas de refrigeración del motor. Además, se agregaron más luces en el fuselaje y las alas para mejor indicación de cuando los artilleros hacían blanco. Solo se habían entregado 32 de estos Pinballs mejorados cuando se canceló la producción, tras la rendición de Japón.

Los aviones del programa Pinballs y balas frangibles se transfirió del Comando de Entrenamiento de la USAAF al nuevo Comando Aéreo Estratégico, donde continuaron ayudando a entrenar a los artilleros B-29. Sin embargo, en 1948, incluso SAC había abandonado el programa. Los aviones Pinball supervivientes fueron redesignados como QF-63, esto es, blancos aéreos no tripulados.

Vía @MassiasThanos, fuentes: The Armory Life, P-63 King Cobra, Aerotech News [-1-] y [-2-], The Black Vault, Smithsonian Magazine

Nuevo avión X de Darpa: X-65 Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE)

DARPA ha presentado en sus redes sociales su nuevo avión experimental, que han llamado X-65 CRANE, el mismo que anunció en enero que lo construiría Aurora.

El programa Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE) tiene como objetivo diseñar, construir y probar en vuelo un novedoso avión experimental que elimine el control mediante superficies aerodinámicas tradicionales y lo cambie por uno basado en control activo del flujo sobre las superficies mediante soplado, Active Flow Control (AFC).

El control de flujo activo podría mejorar el rendimiento de la aeronave al eliminar las superficies articuladas, que actualmente sirven para controlar el avión, pero que aumentan el peso y la complejidad mecánica.

Eliminar las superficies de control móviles supone varias ventajas. Por un lado, reducir el peso de la aeronave, por la eliminación directa de todas las articulaciones. Por otro lado, porque el uso del AFC para el control de la aeronave hace que las superficies aerodinámicas puedan ser más pequeñas.

Y, si no hay superficies móviles, ¿cómo controlamos el avión? Llegado este caso no está de más recordar las entradas de cómo vuelan los aviones, y la de los hipersustentadores. En resumen, recordaremos que el ala genera sustentación gracias a que la circulación que se genera entorno al perfil hace que el aire que pasa por la parte superior del ala vaya más rápido que el que va por debajo, y eso causa que la presión sobre el ala sea menor que bajo él y por tanto la resultante de fuerzas permita elevar el avión.

La sustentación generada por el perfil aerodinámico depende de la propia curvatura del perfil, del ángulo de ataque de este y de la velocidad relativa de éste respecto al aire, ademas de la densidad del aire. Las superficies de control clásicas actúan sobre la curvatura del perfil, mediante articulaciones. Al variar la incidencia de la superficie de control, o al retorcer el ala como hacían en los primeros aviones mediante su torsión, cambiamos la curvatura del perfil y por tanto hacemos que un semi-ala sustente más que el otro, en el caso de los alerones, induciendo el alabeo; o que el empenaje vertical sustente en una dirección o en la contraria. Algunos de los intentos de eliminar las articulaciones, como el morphing, pretende mantener el sistema de cambiar la geometría del perfil, pero recurriendo a la flexibilidad de los materiales, en lugar de a articulaciones mecánicas.

¿Y si en vez de actuar sobre la curvatura del perfil actuáramos directamente sobre la velocidad relativa de éste con el aire? Como la sustentación depende de la velocidad relativa aire-perfil aerodinámico, ¿qué ocurre si soplamos localmente aire sobre una superfice y no sobre la otra? Pues que esa superficie sustentará más que la otra, permitiendo de este modo generar alabeos, virajes… sin necesidad de modificar la geometríad del perfil. Esto permitiría eliminar las articulaciones de los alerones, timonesy flaps, y reemplazarlos por superficies más pequeñas, menos pesadas, menos complejas de mantener, manteniendo e incluso incrementando la maniobrabilidad.

El control activo del flujo se llamaba antes control de la capa límite, lo habrán renombrado para no sonar demasiado vintage

El contrato incluye una opción de Fase 3 en la que DARPA tiene la intención de volar un avión de 7,000 libras (3180kg). Una de las principales características de la aeronave será la implementación de alas modulares, lo que permitirá probar distintas soluciones para encontrar la óptima.

En mayo de 2023, el avión recibió su designación oficial como X-65.

¿Veremos este tipo de control en el futuro caza estadounidense?

Este tipo de controles se ha ensayado en más ocasiones. Algunos de los ejemplos más recientes son el EcoDemonstrator, de NASA y Boeing, modificando el empenaje vertical de un B757; BAe System lo puso a prueba con su FLAVIIR, que evolucionó en su demostrador MAGMA, que se puede ver en vuelo aquí. Un caso extremo de aplicación de este sistema podría ser la eliminación de los flaps para sustituirlos por Turbo Wings.

Fuentes