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El Sueño de la USAF y Europa por un Caza Interceptor Mach 3

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El interceptor XF-108 Rapier, diseñado para alcanzar Mach 3 y aún así poder cruzar hasta 4000 km, estaría equipado con tres misiles AIM-47 Falcon en una bahía interna.
#art por Tim Samedov.
https://artstation.com/artwork/qJoWLR

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Sorprendentemente, el YF-12 fue la opción económica para el requerimiento de interceptores de largo alcance de la USAF. El North American XF-108 Rapier ya estaba en desarrollo, pero el programa iba a costar 4.000 millones de dólares (en 1959). ¡Al diablo con el Avro Arrow! Esta era la verdadera maravilla perdida de la aviación de aquella época.


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El MATRA R.130 fue un prototipo de interceptor estatorreactor con velocidad Mach 2. MATRA lo desarrolló a partir de 1946. Las alas principales se retrajeron para reducir la resistencia aerodinámica y, para cambiar a la configuración de vuelo de alta velocidad, el fuselaje tuvo que girar 90°, mientras que la cabina permaneció horizontal.



Aquí se probaron las dos configuraciones de vuelo en un modelo de prueba. El programa se abandonó en 1951.

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Modelo del EE P10 para ensayos en túnel de viento


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LOS P.42 de Warton


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El avión de investigación P.42 de BAC acelera lejos de la cámara en un vuelo de prueba sobre el Mar del Norte. Adrian Mann


La English Electric Company entró en el negocio de la aviación como English Electric Aviation (EEA) para construir aviones para otras compañías como parte del programa de fábricas en la sombra en tiempos de guerra para impulsar la producción de aeronaves. La construcción de los aviones Handley Page Hampden y de Havilland Mosquito en las fábricas alrededor de Preston había permitido a la EEA tener una buena idea de lo que se necesitaba para construir aviones de alto rendimiento.

Después de ganar la guerra, con el único elemento que faltaba en la exhibición siendo un equipo de diseño, la EEA decidió entrar en el diseño de aeronaves y negocio de fabricación y reunió a un equipo bajo el liderazgo de W. E. "Teddy" Petter. Durante la guerra, Petter había sido diseñador jefe en Westland Aircraft y había diseñado modelos como el Whirlwind y el Welkin. Cuando el Estado Mayor del Aire emitió el requisito B.3/46 para un bombardero a reacción que reemplazara al Mosquito, Petter y su equipo de diseño produjeron lo que se convertiría en el Canberra. Este fue un diseño excepcional que, en su versión PR.9, todavía estaba en servicio de primera línea de la RAF sobre Afganistán más de cincuenta años después de su primer vuelo.

El siguiente gran proyecto de Petter fue el avión de investigación supersónico P.1, que más tarde se convirtió en el P.1B Lightning, el único caza supersónico totalmente británico. Aunque fue diseñado inicialmente por Petter, quien dejó la EEA para unirse En Folland Aircraft en 1950, gran parte del desarrollo del Lightning se llevó a cabo bajo la dirección de un nuevo diseñador jefe, Frederick Page. Page permaneció como diseñador jefe durante los turbulentos finales de la década de 1950 y principios de la de 1960.

A mediados de la década de 1950, EEA se había diversificado en armas guiadas, desarrollando el SAM Thunderbird y lo que se convertiría en el SSM Blue Water. Esta amplia gama de intereses permitió a la empresa adquirir experiencia en el sector de alta tecnología y alto rendimiento, con aviones supersónicos, así como con la tecnología y los sistemas que dichas máquinas requieren. Para 1960, los aviones estaban haciendo la transición de ser un fuselaje en el que se colgaban armas a ser un sistema de armas cuyo rendimiento era dependiente de la integración del fuselaje, el motor, la aviónica y las armas. Las oficinas de proyectos avanzados de las compañías aeronáuticas continuaron con los estudios de diseño para los requisitos futuros.

A finales de la década de 1950, la tecnología hipersónica parecía el camino a seguir: permitía la inmunidad a la interceptación, el transporte a alta velocidad y, lo más tentador, el acceso al espacio. English Electric creía que las velocidades superiores a Mach 5 prometían una aerodinámica más eficiente, como una menor resistencia, con la consiguiente mejora en el rendimiento de la carga útil/alcance de la aeronave.

En los años posteriores a la emisión de la Especificación ER.181 en 1958, las compañías aeronáuticas intentaron afianzarse en el inestable clima político y militar que había afectado al negocio de la construcción de aviones militares desde finales de 1957. Para 1960, las fusiones de empresas exigidas por Duncan Sandys (quien era ministro de Aviación en ese momento) estaban más o menos completas: el polvo se estaba asentando Como siempre, los diseñadores de aeronaves militares buscaban el futuro con optimismo, y el ER.181 había impulsado estudios en papel. Como se mencionó anteriormente, el Ministry of Supply (MoS, o Ministerio de Abastecimiento) y el Royal Aircraft Establishment (RAE) habían tenido sus altibajos en los vehículos de alta velocidad, pero para 1960 volvieron a estar en auge.

Warton retomó el diseño de su último proyecto de alta velocidad, el avión de reconocimiento P. 10. Esta fue la tercera vez (la cuarta si se incluye el arma de separación P.10D) que este proyecto se resucitó, tras haber sido sugerido como base para un caza de largo alcance y posteriormente como adecuado para un "avión de reconocimiento encubierto". Los diseñadores consideraron el P.10 desde la perspectiva de las "lecciones aprendidas" y un artículo de un autor anónimo (posiblemente F. G. Willox, Ingeniero Jefe de Investigación del Proyecto) titulado 'Algunas lecciones de trabajos anteriores' declaró que: '...se requiere una cantidad apreciable de evaluación del proyecto, especialmente en los requisitos de combustible para todo el vuelo, antes de que surja una aeronave y un sistema de propulsión finalizados.'

Además de indicar la magnitud del desafío, el documento también señalaba que las compañías estaban prácticamente solas en el tema de las aeronaves hipersónicas: 'No nos sorprende la reticencia de la RAE a mostrar lo que creen que es un diseño factible o cotizar el rendimiento operativo y el coste precisos, o incluso los detalles generales habituales de propulsión, peso de la estructura... relación peso/diámetro, etc.'

Lo que sugiere que la RAE, normalmente dispuesta a transmitir sus puntos de vista sobre cómo se debe abordar un problema, mantenía un enfoque de no intervención por alguna razón. En ese sentido, el documento continuaba diciendo: «Existe una clara necesidad de proyectos prácticos y otras investigaciones en las que la industria debe participar plenamente».

El autor del informe recordó entonces que en 1956 había dado una conferencia a personas como el Dr. Walter Cawood, subdirector de Aeronaves (Investigación y Desarrollo) del Ministerio de Abastecimiento, sobre el tema del vuelo de alta velocidad y sus problemas: «Entre las diapositivas que mostré estaba la siguiente, que ilustra el concepto ahora familiar del corredor de vuelo. Hice mucho hincapié en la importancia de la investigación sobre materiales y propulsión a alta temperatura para que este corredor no se convirtiera en una barrera térmica» en busca del vuelo hipersónico.

El concepto del corredor de vuelo se había demostrado en el Informe 2093 de Bristol Aero Engines Ltd, escrito por John Lane en 1958, y se muestra mejor en un gráfico de velocidad frente a altitud. El gráfico de Lane muestra que el corredor se estrecha a medida que aumentan la velocidad y la altitud, antes de abrirse a velocidades orbitales. Más o menos en función de la densidad del aire, el corredor se define por regiones donde el vuelo produce un calor excesivo en la atmósfera inferior, más densa, y una sustentación deficiente en la atmósfera superior, menos densa.

Curiosamente, el autor del informe de English Electric hace una admisión que parece estar en desacuerdo con las creencias previamente declaradas de la AEMA: «También mostré la diapositiva 20, que ilustra las ventajas que se pueden obtener en el alcance hasta números de Mach cercanos a 5. Incluso después de tres años de trabajo intensivo, recuerdo que esta curva era una mera suposición»

El autor del informe concluyó que aún había muchas incógnitas, siendo la más importante: "¿Qué tipo de operaciones queremos llevar a cabo a números de Mach superiores a 2.5 para justificar el gran gasto que supone?"

...y: "Nos gustaría mucho saber más del Estado Mayor del Aire sobre los planes de vuelo y otras posibilidades operativas que les interesarían."

English Electric/BAC esperaría mucho tiempo para recibir noticias del Estado Mayor del Aire, pero se embarcó en una serie de estudios de diseño para investigar los diversos aspectos del vuelo a alta velocidad, en particular los materiales y la aerodinámica. Estos se convirtieron en estudios de proyectos para aeronaves. Uno de estos estudios de BAC, designado P.42, produjo una gama de cincuenta diseños que cubrirían todo, desde la investigación básica hasta el lanzamiento de satélites. Sin embargo, los primeros estudios se centraron en adaptar el fuselaje al sistema de propulsión y formaron la base de estudios más avanzados bajo contrato gubernamental

La investigación de Warton sobre el P.42 tuvo una buena acogida en el Ministerio, por lo que la empresa obtuvo un contrato para realizar estudios adicionales en julio de 1963. Este Contrato de Investigación del Ministerio de Aviación n.° KD/2X/2/CB7(c) debía llevar a cabo estudios sobre la viabilidad del vuelo hipersónico aplicado a:

- Aviones de crucero de alta velocidad y largo alcance

- Vehículos de lanzamiento recuperables

- Vehículos de planeo hipersónico propulsado

- Aviones espaciales

En estos estudios se cubrirían aspectos particulares del vuelo hipersónico, con la visión a largo plazo de identificar los campos que requerirían una investigación más detallada.



El P.42 EAG.3273 era un ala en delta de 70° con punteras plegables hacia abajo. Estaría propulsado por dos ramjets montados bajo el ala y dos turbojets RR RB.162 retráctiles para el despegue y aceleración
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El EAG.3277 integraba el ramjet con el ala del EAG.3273 y también tenia dos turbojets RR RB.162 retráctiles para el despegue y aceleración
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El EAG.3280 utilizaba dos turbofan RR RB.163 para alcanzar Mach 4.5. Formo la base para un estudio de diseño de un lanzador de cohetes espaciales.
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FUENTE:

“British Secret Projects Hypersonics, Ramjets & Missiles”
por Chris Gibson y Tony Buttler, Ed. Midland.
 
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El P.42 EAG.3281 era propulsado por turboramjets y tenía una longitud de 30,5 m
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EAG.3282 era propulsado por 4 turbojets RB.153
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EAG.4397 era un transporte hipersónico de Mach 4 con 100 pasajeros a bordo
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El EAG.4416 estaba propulsado por los Rolls Royce Flashjet que quemaban hidrogeno líquido
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El Avión de Ataque Hipersónico de BAC

El estudio P.42 de BAC Warton abarcó muchos aspectos del régimen de vuelo hipersónico, desde aviones de investigación hasta propulsores de satélite, pasando por aviones de reconocimiento y ataque. El estudio duró casi cinco años, pero, como siempre, muy poco llegó a la etapa de hardware, aparte de unos pocos modelos de túnel de viento de baja velocidad. Como ejercicio para identificar posibles problemas en el campo, el trabajo P.42 fue un éxito. Las áreas de investigación adicionales incluían estructuras, materiales, sistemas y propulsión, y un avión de investigación a escala real no habría sido posible hasta que se hubieran investigado estas áreas. Gran parte de ese trabajo se habría llevado a cabo a pequeña escala en las compañías aeronáuticas, el Royal Aircraft Establishment y, para las asignaturas que no eran sensibles a la seguridad, en las universidades.

La presión del trabajo en el TSR.2 del BAC significó que el equipo de diseño del P.42 fuera transferido a ese proyecto y para 1964 el trabajo en el P.42 llegó a su fin. El trabajo en sistemas de lanzamiento espacial continuó con un análisis de cohetes reutilizables y recuperables, como el proyecto MUSTARD (Dispositivo de Transporte y Recuperación Espacial de Unidades Múltiples). Finalmente, en la década de 1980, lo que se denominó acceso espacial condujo al desarrollo de HOTOL. Diseñado como un vehículo no tripulado, reutilizable y de una sola etapa a órbita, HOTOL (Despegue y Aterrizaje Horizontal) debía transportar satélites a la órbita terrestre baja y utilizar pistas convencionales para el lanzamiento y la recuperación.

La potencia de HOTOL provenía de un motor de combustión de aire líquido (LACE) Roll-Royce RB.545 que licuaba el aire para separar el oxígeno, que a su vez pasaba a un motor cohete. Esto permitió a HOTOL transportar menos oxidante en el despegue, reduciendo el peso y maximizando la carga útil. HOTOL sigue vivo en los proyectos Skylon y LAPCAT de Reaction Engines Ltd, que utilizan el principio LACE en sus motores.

A principios de la década de 1970, Gran Bretaña había abandonado todo trabajo en sistemas de lanzamiento, incluso los lanzadores desechables que demostrarían ser una fuente de ingresos durante el auge del lanzamiento de satélites a finales de las décadas de 1970 y 1980. Una vez más, el momento había resultado menos que impecable, demasiado pronto para ser útil y cancelado antes de que mostrara su potencial. Cómo un lanzador como el EAG.4396 habría funcionado nunca se sabrá, pero el P.42 cumplió su propósito al identificar qué investigación se requería. También demostró lo difícil que sería

Como siempre, BAC quería aplicar las técnicas aprendidas en el desarrollo de un avión hipersónico para realizar la función más habitual de los aviones de alto rendimiento: la guerra. Curiosamente, la fuerza impulsora detrás de estos estudios no fue un requisito para producir un avión de guerra, sino más bien una solicitud del Departamento de Armas Guiadas de BAC en Luton. La división GW estaba desarrollando un sistema de defensa de gran altitud como continuación del Thunderbird y recurría a Warton para obtener información sobre futuras amenazas



EAG.4426 previsto como reemplazo hipersónico del TSR.2
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El P.42 como avión de guerra produjo dos estudios, ambos con configuraciones similares y una forma en planta que casi parecía sacada directamente del misil Blue Envoy de 1956. Su objetivo era representar una amenaza de gran altitud y alta velocidad, muy difícil de contrarrestar, con una velocidad de Mach 4.0 a 27.432 m (90.000 pies). También se requería un ascenso rápido a 36.576 m (120.000 pies) si fuera necesario. El primero fue el EAG.4426, un avión de ataque biplaza de 40.823 kg (90.000 libras) de la misma clase que el TSR.2 de BAC. Diseñado para alcanzar Mach 4,5, este avión de 26 m de longitud estaría propulsado por un par de turborreactores Rolls-Royce tipo C, con una capacidad de carga estática a nivel del mar (SLS) de 120,1 kN, instalados en las gruesas secciones interiores del ala de doble delta. Estos se alimentarían mediante una única toma de aire bidimensional montada bajo la sección central del ala, y la superficie inferior del avión se utilizaría como rampa de precompresión.



Vista trasera que muestra el tamaño de los tubos de escape y los paneles exteriores de las alas, que se encuentran aproximadamente a un tercio de su recorrido.
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Este estudio presentó un morro traslacional que mejoraría la visión del piloto al aterrizar, pero también formaría un escudo térmico en el régimen de vuelo de alta velocidad. Las armas debían transportarse internamente en compartimentos dentro de la sección interior engrosada del ala. También podrían transportarse externamente bajo las alas o en una estación central debajo del compartimento del motor. No se abordó la viabilidad de liberar las armas desde los compartimentos internos, pero se requeriría algún tipo de mecanismo de expulsión. Otras armas, posiblemente armas de apoyo, debían estar semiempotradas en las superficies superiores del ala interior, y ser lanzadas hacia afuera y hacia arriba. BAC tenía predilección por este tipo de instalaciones de armas sobre el ala; ejemplos particulares incluyen el Lightning F Mk.3 y el avión de ataque Jaguar. Por supuesto, los almacenes externos restringirían el rendimiento; Mach 4 solo era posible con armas internas

Este tipo puede haber sido diseñado en respuesta al requisito OR.346 o 355 del Estado Mayor del Aire, un reemplazo del Buccaneer/TSR.2. Curiosamente, el borrador del requisito OR.355 fue descartado por el Estado Mayor del Aire por ser «demasiado conservador». Esto es aún más interesante cuando se considera el eventual reemplazo del TSR.2, el Tornado



La vista en planta muestra la similitud de la congifuración del EAG. 4426 con el SAM Blue Envoy
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FUENTE:

“British Secret Projects Hypersonics, Ramjets & Missiles”
por Chris Gibson y Tony Buttler, Ed. Midland.
 

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BAC EAG.4426 de Ataque

El dibujo muestra el EAG.4426 armado con dos misiles de separación BAC Tychon semiempotrados en las alas superiores y una «bomba planeadora» ventral.

La bomba planeadora es interesante ya que, cuando se lanza a altos números de Mach, incluso un arma con una pequeña carga explosiva puede causar daños considerables a un objetivo únicamente por energía cinética.

Estudios recientes sobre armas para aviones de alta velocidad han destacado esto y han propuesto dardos guiados de tungsteno o uranio empobrecido, las llamadas «varillas de los dioses».

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