LA AERONAVE VTOL (Vertical Take Off & Landing) capt.4

VTOL de empuje único a reacción

Aunque la idea de ala basculante parece prometedora, existe una fuerte corriente de opinión que considera que solo es un paso hacia la forma definitiva del vuelo VTOL, a base de empuje único a reacción.

La primera demostración práctica de sustentación directa por reactor la llevó a cabo Roll Royce con el Thrust Measuring Rig  en 1954. Con el sobrenombre de Flying Bedsteam o “camastro volante”, este vehículo, que tuvo gran éxito, era impulsado por dos motores a reacción Nene de 4500 Kg. dirigido hacia arriba.

El mando lateral se obtenía por medio de aire comprimido que salía hacia abajo por cuatro toberas montadas sobre brazos sobresalientes a cada lado y en la parte anterior y posterior del aparato.

Partiendo del “camastro” de Rolls Royce se construyó un aparato mucho más adelantado, el Short SC-1 con alas en delta, este avión estaba impulsado por cinco motores Rolls Royce RB.108, de 970 Kg. de empuje cada uno. Cuatro de los motores actuaban como “reactores de sustentación”, y un quinto, como propulsor. Los cuatro motores de sustentación, fabricados especialmente para este fin, eran muy notables debido a que eran capaces de aportar hasta 8 Kg de empuje por cada kilo de peso, y esto puede compararse con un motor convencional moderno turborreactor: 5 Kg. de empuje por cada Kilo de peso.

Estos aparatos son buenos ejemplos en vistas al logro VTOL con sustentación a reacción. Se puede utilizar uno solo o un grupo de motores, que proporcionan sustentación para el vuelo vertical, así como empuje para el vuelo horizontal, como el Rolls Royce, o bien puede proveerse de motores para la sustentación y empuje, como el Short SC-1. Los dos sistemas tienen sus desventajas.

El concepto de motores separados permite que los motores sean diseñados para su cometido particular. Esta ventaja tiene la contrapartida en el hecho de que al alcanzar la velocidad de vuelo correspondiente a la sustentación por el ala, los motores de sustentación se paran y han de transportarse como peso muerto. La seguridad conferida por los motores múltiples es obvia, y será imprescindible en aviones de línea VTOL.

El concepto de motor de doble fin da lugar a un avión sencillo. La fiabilidad deseable y la sencillez es la mejor manera de obtenerla. Con un solo motor, las características de vuelo, especialmente la velocidad de subida y la maniobrabilidad, son superiores debido a tener menos peso total.

En el caso del avión de ataque supersónico, la necesidad del empuje de propulsión es mayor que en el avión subsónico convencional. Con motores separados de para sustentación y empuje, puede ser necesario colocar quemadores de postcombustión a los motores de propulsión para obtener el empuje necesario (añadiendo peso y complicación), mientras que con un solo motor puede obtenerse un empuje adecuado normal.

Debido a la gran sencillez, el concepto de un solo motor se adoptó en el Hawker Siddeley Harrier.

Este avión táctico de ataque V/STOL está impulsado por un motor turbofán Pegasus que descarga aire frío del compresor a través de dos toberas delanteras giratorias de empuje, y aire caliente de la turbina a través de dos toberas giratorias traseras.

La totalidad del empuje puede dirigirse hacia abajo para la operación V/STOL, o hacia atrás para el vuelo convencional. El único mando que se añade al aparato es una palanca situada al laso del mando de gases cuya función es orientar las toberas hacia abajo o hacia atrás. Esto explica la sencillez de maniobrabilidad del Harrier.

Otra de las ventajas es que este tipo de aeronaves es capaz de realizar despegues y aterrizajes convencionales cuando no es necesario realizarlos, de manera que puede ahorrar la gran cantidad de combustible que se consume al realizar el despegue vertical.

Como indicamos anteriormente, una instalación de un solo motor tiene desventajas, y algunas de ellas se hacen mas patentes al aumentar el tamaño cuando el avión se utiliza para otros usos como el transporte de pasajeros.

El mayor avión VTOL polimotor que ha sido construido es el transporte alemán táctico Dornier Do 31.

Está propulsado por dos motores Pegasus de sustentación/vuelo horizontal con un escape a través de cuatro toberas giratorias, como el Harrier, y dos barquillas en los extremos del ala llevando cada una cuatro motores sustentadores a reacción. Para el despegue, las toberas del motor Pegasus giran para producir empuje hacia abajo y funcionan los motores de sustentación. Una vez ganada altura las toberas principales giran hacia atrás y cuando se ha obtenido la velocidad suficiente para el avance, los motores de sustentación se paran. Entonces el avión funciona convencionalmente.

Este avión, al igual que el Harrier, puede realizar despegues y aterrizajes convencionales cuando no le sea totalmente imprescindible, abaratando los costes de combustible y teniendo la posibilidad de aumentar la carga útil de la aeronave.

Soplantes
También puede obtenerse el despegue vertical por medio de aparatos conocidos como “soplantes de sustentación”. Una soplante de sustentación comprende un rotor horizontal movido por el escape de los motores de propulsión que inciden sobre las paletas de la turbina alrededor de la periferia del rotor. La gran cantidad de aire que atraviesa la soplante convierte a ésta en un aparato de sustentación más eficiente que el turborreactor y pueden utilizarse persianas para cerrarlas y conservar el perfil del ala durante el vuelo convencional.

Un avión que utilizó este sistema de sustentación fue el Ryan XV-5ª.

Se trataba de un avión de dos pasajeros que tenía un ala, fuselaje y cola convencionales con superficies de control, con las soplantes de sustentación carenadas e incorporadas en las alas y una soplante más pequeña en la proa. Iba propulsado por dos reactores de 1200 Kg. De empuje montados encima del fuselaje. Normalmente los gases se conducían hasta debajo de la cola, pero durante el despegue vertical, eran encauzados por medio de unas tuberías hasta las paletas de las turbinas de las soplantes, en las alas. Estas aumentaban el empuje del turborreactor en casi un 300 por 100, y por lo tanto ofrecían una sustentación relativamente económica.

Además de las de las persianas, sobre las aperturas de las soplantes había compuertas deflectoras para ayudar al control y a la transición. La soplante de proa proporcionaba el mando de cabeceo, mientras que las del ala y sus persianas se ajustaban para proporcionar control de cabeceo y guiñada.

Las soplantes de sustentación carenadas exigían grandes aperturas en las alas, siendo muy difíciles de alojas dentro del perfil de estas, además de ocupar espacio necesario para el combustible.

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