¡La Tecnología del Futuro! Descubre cómo el F-35B Aterriza Verticalmente sin Necesidad de Postcombustión..

Las imágenes de F-35B operando de noche hacen que parezca que el postquemador se usa en modo vertical, pero la verdad es más interesante.

Foto del Cuerpo de Marines de EE. UU. por Kyra Helwick

Un flete furtivo F-35B que realiza aterrizajes verticales o verticales en la cubierta de un buque de guerra por la noche es un espectáculo digno de contemplar. Quizás el aspecto más dramático de este espectáculo audiovisual es el “pilar de empuje” vertical sobre el que se posa el avión mientras desciende sobre la cubierta. Pero si bien se parece mucho a una columna de postcombustión, y muchos en los medios sociales piensan que eso es lo que es, el F-35B en realidad no activa esta función cuando opera en modo vertical.

El efecto, como se ve en la foto que encabeza esta historia, que muestra un F-35B en el portaaviones HMS Prince of Wales de la Royal Navy del Reino Unido, se produce cuando una cámara de flujo de luz altamente sensible capta el gas muy caliente que se bombea. de la boquilla trasera del F-35B al aterrizar de noche.

Un breve comentario sobre los postquemadores para que todos se pongan al día. Muchos aviones militares de alto rendimiento, incluido el F-35B, los cuentan. Inyectan combustible en una cámara de combustión en el tubo de chorro detrás de la turbina, para un aumento significativo del empuje cuando es necesario, aunque a costa de un aumento drástico del consumo de combustible y de la firma infrarroja.

F-35B despegando convencionalmente en postcombustión durante una salida de prueba. Lockheed Martin

Por supuesto, sabemos que el motor del F-35B ya produce mucho calor. En el pasado, los revestimientos de las cubiertas y algunos elementos estructurales de los barcos tenían que modificarse para afrontarlo. Incluso sin el postquemador, el motor Pratt & Whitney F135 genera una asombrosa cantidad de empuje para las operaciones de despegue corto y aterrizaje vertical (STOVL) que son típicas de la variante F-35B del avión.

Un vídeo muestra a un piloto de pruebas del Cuerpo de Marines de EE. UU. realizando el primer aterrizaje vertical nocturno de un F-35B a bordo del USS Wasp el 14 de agosto de 2013:

Un ex piloto experimentado del F-35B, que prefiere permanecer en el anonimato para comprender mejor las tecnologías (y el rendimiento) involucradas en las operaciones STOVL.

En primer lugar, el piloto nos dio una idea de la gran cantidad de empuje al que nos enfrentamos en el modo STOVL.

El mayor del Cuerpo de Marines de EE. UU., Michael Lippert y Peter Wilson, pilotos de pruebas del F-35 en la fuerza de prueba integrada (ITF) del río Patuxent, realizan prácticas de aterrizaje nocturno en portaaviones en NAS Patuxent River, Maryland, en agosto de 2018, en preparación para las pruebas a bordo del HMS. Reina Elizabeth. Foto de la Marina de los EE. UU. de Dane Wiedmann

La variante del motor F135 utilizado en el F-35B, en empuje seco (sin el postquemador de gran consumo de gasolina activado), desarrolla alrededor de 18,500 libras de empuje cuando está en modo STOVL. Es este gas caliente el que se puede ver en las imágenes de arriba y en otras similares. El eѕсарe vectorial en la versión F-35B se conoce como boquilla giratoria de 3 patas o 3BSN. Si bien el piloto puede seleccionar etapas (zonas) separadas de poscombustión para un mayor empuje en el modo de combate convencional, es mucho más difícil modular con precisión para las operaciones STOVL más delicadas.

El avión de prueba F-35B BF-4 flota en la oscuridad durante una prueba nocturna en NAS Patuxent River, Maryland, 13 de diciembre de 2012. Lockheed Martin

Al mismo tiempo, para operaciones STOVL, el F-35B está equipado con un ventilador Rolls-Royce ɩіft, un ventilador contrarrotativo de dos etapas y 50 pulgadas impulsado a través de un eje desde el motor principal. El ventilador de elevación produce una cantidad similar de empuje, es decir, aproximadamente otras 18,500 libras.

Además de esto, agregue los dos postes гoɩɩ, que expulsan más gases de eѕсарe calientes desde el motor principal para mayor estabilidad, generando entre 1,800 y 2,000 libras de empuje cada uno.

Todo esto genera un poco más de 40.000 libras de empuje total. Sin postquemador.

Un diagrama que muestra, de izquierda a derecha, el ventilador de elevación, dos postes y la boquilla giratoria de 3 patas o 3BSN en el F-35B. Rolls Royce

“Hay una reserva para permitir que el avión lo ajuste automáticamente durante la vida útil del motor para mantenerlo en ese nivel”, explica el piloto. “Dicho esto, ya hay problemas con la vida/fatiga predicha. Por lo tanto, está por llegar una nueva actualización del motor”. Puede leer más sobre esos planes aquí.

Cuando está suspendido, el peso máximo del F-35B se limita a 38,850 libras para garantizar que haya algo de empuje adicional para brindar flexibilidad y amortiguar el aterrizaje.

Un F-35B durante las pruebas de vuelo nocturno a bordo del HMS Queen Elizabeth, como parte de las pruebas de vuelo frente a la costa este de los Estados Unidos en 2018. Foto de la Marina de los EE. UU. de Dane Wiedmann

Menos obvio, quizás, es el trabajo del sistema de control de vuelo para mapear la transición del avión al modo vertical y luego ayudar a colocarlo de manera segura en la cubierta.

“Al desacelerar en vuelo estacionario, el avión está a unos 11 grados con el morro hacia arriba”, continúa el piloto. “A medida que el avión entra en régimen de vuelo a reacción (JB), la actitud cambia progresivamente hasta 1,8 grados con el morro hacia arriba. Un gran cambio a medida que reduce la velocidad: todo esto está controlado por el empuje dividido entre la boquilla giratoria de 3 patas (3BSN) en la parte posterior y el ventilador superior. Luego, cuando el piloto ordena un descenso desde la plataforma flotante hasta la plataforma, la división de empuje aumenta la actitud de 1,8 a 3,8 grados con el morro hacia arriba para tener en cuenta las plataformas inclinadas o una plataforma de cabeceo, asegurando que las ruedas principales bajen antes que la rueda de morro. .”

Los F-35B realizan operaciones de vuelo nocturno a bordo del HMS Queen Elizabeth. Foto de la Marina de los EE. UU. de Dane Wiedmann

Luego sucede lo contrario cuando el piloto ordena al F-35B que acelere todo el vuelo estacionario y entre en el modo de vuelo convencional. “[El avión] comienza a 1,8 grados con el morro hacia arriba y, a medida que entras en vuelo semirreactor alrededor de 60 KCAS [nudos de velocidad aérea calibrada], la actitud se eleva a 11 grados con el morro hacia arriba para que el ala tome parte de la carga de elevación. y reduzca la cantidad de empuje del motor requerida por la combinación de ventilador de elevación y 3BSN en el eje vertical. Con el tiempo, el empuje del ventilador se reduce y se logra una velocidad que permite que la aeronave salga del modo STOVL y entre en el modo CTOL [despegue y aterrizaje convencional] como un avión de ala fija convencional”.

“Es sorprendentemente inteligente”, afirma entusiasmado el piloto.

Aún más inteligente es una variación de la recuperación vertical que se ve en la foto al principio de esta historia: el aterrizaje vertical rodante a bordo de barcos (SRVL), un concepto sobre el que puedes leer más aquí y aquí.

Una recuperación estándar del F-35B implica que el avión se coloque junto al barco en vuelo estacionario, trasladándose lateralmente sobre la cubierta, antes de descender suavemente para aterrizar. La ventaja de esta maniobra es una mayor seguridad, debido a las velocidades de flujo involucradas, sin necesidad de desacelerar hasta detenerse usando las llamas.

Por el contrario, el SRVL utiliza una combinación de elevación motorizada y de ala para realizar un aterrizaje rodante, y luego el F-35B se detiene usando sus chispas. Según la Royal Navy, “un SRVL utiliza un enfoque diferente: el avión utiliza un patrón de aterrizaje más convencional, acercándose al barco desde el extremo de popa, a gran velocidad, utilizando el empuje de la boquilla y el empuje creado por el aire sobre las alas para bajar y detenerse lo antes posible”.

Un vídeo del simulador Shipborne Rolling Vertical Landing en las instalaciones de BAE Warton en el Reino Unido:

La principal ventaja de un SRVL es que el F-35B puede regresar al barco con una carga más pesada de combustible y/o armas. De lo contrario, las provisiones para gastos podrían tener que ser arrojadas al mar si no se gastan. Se espera que la maniobra SRVL permita que el F-35B aterrice nuevamente en el barco con una carga útil de 2.000 libras, equivalente a cuatro bombas guiadas por dispersión Paveway IV.

Un F-35B británico completamente cargado en la cubierta del HMS Queen Elizabeth. Las provisiones en las estaciones debajo de las alas incluyen cuatro bombas guiadas por represión Paveway IV de 500 libras. Derechos de autor de la corona

El concepto SRVL fue probado por pilotos de pruebas a bordo del portaaviones HMS Queen Elizabeth en 2018. La foto en la parte superior de esta historia fue tomada durante las pruebas a bordo del portaaviones hermano HMS Prince of Wales en octubre de 2023, cuyo objetivo eга introducir la capacidad SRVL en pilotos froпtɩіпe.

Lograr un SRVL requiere una estrecha cooperación entre el piloto y el oficial de señales de aterrizaje (LSO) del barco en la oficina de control de vuelo. El piloto también recibe señales de trayectoria de vuelo desde la pantalla montada en el casco.

El piloto de pruebas del Reino Unido Peter Wilson realiza la primera SRVL de un F-35B durante las pruebas a bordo del HMS Queen Elizabeth en 2018. Crown Copyright

Mientras tanto, el Príncipe de Gales cuenta con una ayuda visual para el aterrizaje, conocida como Bedford Array, diseñada específicamente para los SRVL. Esto comprende una serie de luces en las líneas de tranvía de la cubierta delantera, que indican la senda de planeo al piloto.

Actualmente, el Reino Unido es el único operador del F-35B comprometido con introducir el SRVL en su concepto de operaciones, aunque el Cuerpo de Marines de Estados Unidos ha mostrado cierto interés en el pasado. Aun así, es probable que esto esté relacionado con operaciones desde portaaviones británicos en lugar de con buques anfibios de la Armada estadounidense. Independientemente, el Cuerpo de Marines de los EE. UU. continúa participando en las pruebas con la Royal Navy, como parte de la fuerza de prueba integrada. Los SRVL también pueden ser relevantes para Italia y Japón, los cuales también operan sus F-35B desde barcos, pero en este momento no está claro qué tan seguro sería en las cubiertas más pequeñas de esos barcos.

Un F-35B de la 31.ª Unidad Expedicionaria de los Infantes de Marina realiza un aterrizaje vertical en la cubierta frontal del USS America (LHA-6). Oficina del Programa Conjunto F-35 ɩіɡһtпіпɡ II

Ya sea de día o de noche, devolver un F-35B a la cubierta de un barco muestra una tecnología extremadamente sofisticada, algunas más visibles que otras. Si bien una recuperación nocturna puede sugerir el uso de postcombustión, la verdad es, en todo caso, más importante, ya que el avión regresa al barco gracias a aproximadamente 40,000 libras de empuje sin postcombustión.

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