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Las escobas del diablo

22 martes Ene 2019

Posted by ibadomar in Aviación, Historia

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Aviación, B 17, Barón Rojo, Cohete, Historia, Manfred von Richthofen, Me 163, Messerschmitt, Reactor, Segunda Guerra Mundial, Siglo XX

Lo malo de tener un blog es que se adquiere un cierto compromiso de publicar con regularidad y cuando uno adquiere un compromiso lo natural es… incumplirlo. Me había prometido publicar un artículo al mes, pero la vida real se metió por medio, complicó las cosas y el mes de diciembre pasó de largo sin artículo. Triste forma de despedir 2018.

Adquirí entonces el compromiso conmigo mismo de publicar algo cuanto antes en 2019. ¿Pero qué? Dándole vueltas recordé que la Historia de la Aviación tiene muchas curiosidades y algunas de ellas son dignas de conocerse, como por ejemplo la historia de los primeros cazas-cohete.

En este blog ya se habló de motores a reacción y su funcionamiento. Las primeras patentes de este tipo de motores datan de principios del siglo XX, aunque hasta la Segunda Guerra Mundial no entraron en servicio los primeros reactores porque una cosa es idear un nuevo tipo de motor y otra muy diferente contar con la tecnología adecuada para construirlo. Pero por las mismas fechas en que surcaban los cielos los primeros cazas a reacción aparecía también un avión con un tipo de propulsión diferente: el motor cohete.

La peculiaridad de un motor cohete es que no necesita tomar aire del exterior. Si en un motor de combustión la energía se obtiene a partir de la reacción química del combustible con el oxígeno de la atmósfera, en el caso del cohete la reacción química se produce exclusivamente entre los componentes que lleva consigo el cohete. Normalmente los cohetes tienen muy poca autonomía, ya que consumen el propelente a gran velocidad, pero a cambio aceleran mucho y alcanzan grandes velocidades. En los años 40, en plena guerra, merecía la pena experimentar con ellos para impulsar un avión interceptor capaz de subir en pocos minutos a las grandes altitudes a las que operaban los bombarderos, atacarlos y bajar casi al momento, habiendo derribado por lo menos uno o dos.

La Unión Soviética fue una adelantada en este concepto y llegó a construir unos pocos prototipos que incluso se asignaron a un escuadrón a mediados de 1942, aunque nunca llegaron a volar misiones de combate. En marzo de 1943 uno de los pilotos de pruebas murió en un accidente al estrellarse mientras intentaba dominar uno de aquellos aparatos a los que habían bautizado como «escobas del diablo». El accidente puso fin a un proyecto que no convencía a nadie y así la URSS, pionera en poner en servicio este tipo de avión, también fue pionera en retirarlo. Casi se podría decir que el mayor logro conseguido por esta aeronave durante su corta vida fue el de darle un título a este artículo.

Mientras tanto se hacían experimentos similares en Alemania. Con los bombarderos aliados haciendo incursiones constantes sobre territorio alemán, el concepto de interceptor cohete resultaba muy atractivo y así fue como el 13 de mayo de 1944 voló por primera vez el Messerschmitt 163 Komet en misión de combate para demostrar sus cualidades.

El Komet era un avión peculiar. En realidad era un planeador sujeto a un cohete y armado con dos cañones de 30 mm. En la foto, obtenida de Wikipedia, se aprecia un detalle curioso… o quizás sería mejor decir que no se aprecia, puesto que la peculiaridad es que el avión carece de estabilizador horizontal de cola lo que le da, junto a su corto fuselaje, un aspecto característico. Otra rareza era su tren de aterrizaje principal, que no era ni retráctil ni fijo sino un carrito que se quedaba en tierra cuando el avión abandonaba la pista. Una vez en el aire, el avión apenas tenía propelente para 5 minutos escasos, pero era tiempo suficiente para subir a 12.000 metros, atacar a los bombarderos americanos desde arriba y volver a tierra planeando, una vez agotado su combustible. Como no tenía tren de aterrizaje, tomaba tierra sobre un patín ventral.Ésta era la teoría. Aquel 13 de mayo de 1944 se vio que las cosas eran más complicadas. Cuando los radares alemanes detectaron aviones enemigos, el flamante Komet despegó, localizó un par de cazas enemigos… y el motor de combustible líquido se paró. El piloto tuvo que limitarse a planear durante un par de minutos, completamente indefenso, hasta que consiguió ponerlo en marcha de nuevo. Sin embargo estaba a salvo porque sus adversarios ni se habían percatado de su presencia, pese a que iba pintado de rojo en honor a Manfred von Richthofen. Tras lograr reencender el motor, el segundo intento fracasó porque el Komet casi se desintegra al aproximarse a la barrera del sonido y es que era un avión rapidísimo, pero no estaba preparado para el vuelo supersónico. Al menos su piloto consiguió aterrizar sano y salvo mientras los aviones americanos seguían su vuelo ignorantes de haber sido el objetivo de aquella arma secreta.

Para comienzos del verano los pilotos aliados ya sabían por experiencia que los alemanes tenían algo totalmente nuevo en el aire. Era algo rapidísimo, pero no parecía capaz de hacer virajes cerrados y, aunque la novedad era inquietante, tampoco es que hiciera demasiado daño. De hecho no hicieron ninguno hasta el 16 de agosto. Ese día, los alemanes anotaron el derribo de un bombardero B-17 por un Messerschmitt 163, pero el éxito quedó empañado por la pérdida del caza, derribado cuando atacaba un segundo bombardero. En realidad tampoco fue un éxito porque el B-17 supuestamente destruido consiguió volver a su base, aunque tan dañado que no es extraño que los alemanes lo dieran por derribado.

Los 364 cazas cohete construidos apenas consiguieron en total 16 derribos, lo que es natural, teniendo en cuenta que el avión podía volar a unos 900 Km/h mientras que un bombardero típico de la época solía moverse a unos 300 Km/h. El piloto de un Komet apenas tenía tiempo de prepararse para disparar cuando ya había dejado atrás a su enemigo. Se podía intentar apagar el motor para controlar la velocidad, pero no siempre se conseguía reencenderlo y desconectar el motor era menos conveniente que dejarlo encendido hasta agotar el combustible, ya que llevar a bordo líquido altamente inflamable es poco recomendable en caso de aterrizaje brusco. Recordemos que este avión no tenía tren de aterrizaje sino un patín, por lo que todos los aterrizajes eran bruscos. A cambio era un excelente planeador, tan bueno que hubo que modificar los prototipos para que tomaran tierra según lo previsto en lugar de seguir planeando hasta más allá de la pista de aterrizaje, otro inconveniente cuando ya no se tiene combustible para impulsarse y dar la vuelta.

En resumen, el concepto fue un fracaso y lleva a reconocer que estuvieron mucho más acertados los soviéticos al cancelar su proyecto que los alemanes al destinar recursos al suyo. Y conste que el Komet no es lo más raro que se ha hecho en aeronáutica, pero los casos extremos los podemos dejar para otro artículo, aunque ya se sabe que ningún experimento es un fracaso completo… al menos puede servir como mal ejemplo.

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Sobre hélices y turbinas

02 martes Jul 2013

Posted by ibadomar in Aviación, Técnica

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Aviación, Estatorreactor, Postcombustión, Pulsorreactor, Reactor, Técnica, Turbina, Turboeje, Turbofán, Turbohélice, Turborreactor

Dicen que Dios nos dio dos ojos, dos orejas y una boca porque hay que ver y oír dos veces antes de hablar una sola y dicen también que el necio cuando calla puede pasar por discreto. En general abundan los refranes y consejos que insisten en la necesidad de no hablar antes de tiempo, y de pensar e informarse antes siquiera de abrir la boca, y si tanto se insiste en ello debe de ser porque el consejo es necesario. Eso al menos debe de estar pensando la senadora Ángeles Marra, que se ha visto ridiculizada en los medios por calificar de tercermundista a un avión de apenas seis años de antigüedad.

Los hechos son los siguientes: el día 24 de junio el vuelo Madrid-Vigo tuvo un problema de motor, nada más despegar de Barajas, que obligó a los pilotos a regresar inmediatamente, haciendo algo tan poco común en este aeropuerto como es tomar tierra en una de las pistas que se utilizan para despegues con el fin de acortar lo máximo posible el tiempo de vuelo. El aterrizaje se produjo, dadas las circunstancias, con relativa normalidad.

En cuanto a las reacciones al suceso, era de esperar la habitual unanimidad en las alabanzas a los pilotos y controladores que hicieron cuanto estaba en su mano para resolver un hecho tan grave como es una emergencia en vuelo y que lograron que todo concluyera felizmente. ¿Unanimidad he dicho? Pues no, porque la susodicha senadora perdió una magnífica ocasión de guardar silencio al afirmar que el avión era tercermundista y peligroso. Como el avión salió de fábrica hace apenas seis años, la afirmación ha quedado como ejemplo de declaración absurda. Y todo porque el avión no era un reactor, sino un turbohélice. Por desgracia es habitual que mucha gente piense que un avión de hélices es un avión obsoleto. Nada más lejos de la realidad.

Éste es el motivo de que hoy publique un tipo de artículo nuevo en este blog, a sumar a los de aeronáutica en general, historia y, ocasionalmente, arte; un artículo sobre técnica. En él intentaré explicar qué es un motor turbohélice y en qué se diferencia de lo que se conoce como motor de reacción, haciendo lo posible para no entrar demasiado en tecnicismos. Como las imágenes son muy útiles en estos casos echaré mano de nuestra vieja amiga, Wikipedia, para tener acceso a dibujos y animaciones que faciliten la comprensión de este tema.

Para empezar vamos con algo bastante familiar para casi todo el mundo: el funcionamiento de un motor de 4 tiempos. La animación lo deja bastante claro: se trata (1) de que entre aire (en este caso mezclado previamente con combustible), (2) comprimirlo, (3) provocar la combustión, esto es la reacción química del combustible y el aire, con la consecuencia de que el gas al expandirse provoca el movimiento del pistón y (4) expulsar los gases resultantes de la combustión. De esta forma se aprovecha en el paso 3 la energía química del combustible para hacer girar un eje al que podemos fijar, por ejemplo, una hélice. Y ya tenemos una forma de mover un avión que se utiliza desde que los hermanos Wright consiguieron despegar del suelo en 1903.

4-Stroke-EngineAhora vamos a seguir básicamente los mismos pasos, pero usando un mecanismo totalmente diferente, puesto que haremos que cada paso del proceso ocurra en una sección del motor diferente de la del paso anterior. Imaginemos el motor como un cilindro horizontal. En un extremo, por el que entrará aire, pondremos un compresor para, como su nombre indica, comprimirlo. En el centro del cilindro inyectaremos combustible para que se queme y la expansión resultante hará que los gases salgan a gran velocidad por el otro extremo, generando un empuje.

El problema es que necesitamos algo que mueva el compresor y sería absurdo poner otro motor para ese trabajo, así que en lugar de eso hacemos que los gases, antes de salir, aprovechen parte de la energía que tienen tras la combustión para mover una turbina. Si un compresor es un dispositivo que hacemos girar para comprimir un gas, una turbina es lo mismo funcionando al revés: el gas en expansión la hace girar. Sólo necesitamos unir el compresor a la turbina con un eje para que ésta, al girar, provoque el giro de aquél. El motor queda así:

800px-Jet_engine_spanish.svgAquí vemos un compresor con diecisiete etapas de compresión, a continuación la cámara de combustión, después la turbina, de tres etapas, y la tobera de escape. Este tipo de motor se conoce como turborreactor y presenta el aspecto de un cilindro delgado, como podemos ver en fotografías de reactores comerciales bastante antiguos, porque en la actualidad está en desuso. Se emplea un derivado muy, muy parecido, que se llama turbofán.

Si en un turborreactor ponemos, no una, sino dos turbinas, una a continuación de la otra, cuyos ejes sean concéntricos, podemos mover dos compresores, logrando mejor rendimiento en conjunto. Pero podemos hacer algo más: añadir a la entrada, girando junto al primero de los compresores, lo que se conoce como un fan, que viene a ser una sección muy ancha del compresor. Tan ancha que sólo una parte del flujo de aire (flujo primario) prosigue por el interior del motor en la forma que ya hemos visto, mientras que otra parte (flujo secundario) no entra en el núcleo del motor y va directamente al exterior proporcionando un empuje suplementario. Así tenemos nuestro turbofán, que es más eficiente que el turborreactor y por eso se emplea en aviación comercial.

800px-Turbofan_operation_-_es.svg¿Y si en lugar de un fan ponemos una hélice? Ningún problema, excepto que el compresor gira demasiado deprisa para fijar la hélice sin más, pero eso se resuelve poniendo unos engranajes para reducir la velocidad de giro. Así tendremos un motor básicamente igual a los anteriores, pero en el que la propulsión se deberá principalmente a la tracción de la hélice y en menor medida al empuje de los gases de escape. Se conoce como motor turbohélice y tal y como vemos funciona básicamente igual a un reactor.

800px-Turboprop_operation-es.svg

El turbohélice utiliza casi toda la energía de los gases de combustión en mover la hélice y provocar tracción y sólo un 10% ó 20% de la propulsión se debe al empuje restante tras pasar por la turbina. ¿Y por qué no usar toda la energía de los gases en las turbinas y sustituir la tobera de salida por un simple tubo de escape, renunciando al empuje? Nuestro motor tendrá la turbina de costumbre para mover el compresor y detrás otra que mueva un eje diferente. Así obtenemos lo que se llama una turbina de gas o motor turboeje. Es exactamente igual que el turbohélice, pero ahora no hay nada de empuje, toda la energía de los gases se dedica a mover lo que queramos. Puede ser una hélice, una locomotora, el coche de Batman, un generador de electricidad o el rotor de un helicóptero, que es una de las aplicaciones más comunes de las turbinas de gas.

800px-Turboshaft_operation-es.svgLa ventaja de este tipo de motores en general es la gran potencia que dan en relación a su peso, que es lo que se busca en aviación. Los motores de 4 tiempos han quedado relegados a la aviación ligera y deportiva mientras que los de turbina, en sus diferentes variantes sirven para aviones de caza, reactores de transporte, turbohélices o helicópteros.

Como vemos, no hay diferencia real entre el turbofán de un B 737 y el turbohélice de un ATR 42. Los motores son básicamente iguales y no se puede calificar a ninguno de ellos de obsoleto. Si queremos unir dos ciudades separadas por 3.000 Km. un turbofán es la opción natural, puesto que permite velocidades muy altas. Como su consumo es menor a gran altitud, los aviones que lo emplean vuelan en las capas más altas de la troposfera. Sin embargo para ciudades separadas por unos pocos cientos de kilómetros un turbohélice es una excelente opción. Si quisiéramos volar de Barcelona a Palma de Mallorca, por ejemplo, podríamos considerar usar un turbohélice, puesto que la mayor velocidad del turbofán no supondría un ahorro demasiado grande de tiempo, la poca distancia no permite subir a las altitudes a las que este tipo de motor tiene mejor rendimiento y en general los costes del turbohélice son menores debido a su menor consumo.

En resumen, las hélices siguen teniendo una larga vida por delante y no hay motivo alguno para preocuparse al subir a un avión que las emplee. Personalmente, cada vez que alguien me dice que tuvo que volar «en un avión muy viejo… ¡era de hélice!» le deseo que vuele en un Caravelle, que era un reactor que dejó de fabricarse hace más de 40 años. Aunque tampoco esto debería ser motivo de preocupación siempre que se cumplan las normas y el mantenimiento y la operación del avión sean los adecuados. Aunque se tratara de un antiguo DC 3. Una de las máximas de la aviación es: no hay avión demasiado viejo, sino mantenimiento inadecuado.

Propina para los entusiastas.

Para quienes disfruten con las curiosidades sobre motores voy a comentar algo más. En la cámara de combustión de los motores de turbina que hemos visto no se aprovecha todo el oxígeno del aire. No es posible, porque de hacerlo, quemando más combustible, la temperatura alcanzada sería demasiado alta para la turbina. Por eso los gases de escape tienen aún bastante oxígeno como para utilizarlos por segunda vez. Podemos aprovecharlos poniendo, justo antes de la tobera de escape, otro inyector de combustible para que los gases, nuevamente recalentados tras una nueva combustión, salgan al exterior sin necesidad ya de mover ninguna turbina. En ese caso lograremos un empuje extra al precio de un consumo disparatado. Es lo que se llama postcombustión y la emplean, por ejemplo, los aviones de combate cuando necesitan mucho empuje, como es el caso del F 18 de la imagen, que va a despegar desde una pista tan corta como es la de un portaaviones.

800px-FA18_on_afterburnerSi el vehículo avanza a gran velocidad puede que la compresión del aire motivada por el propio desplazamiento (lo que se llama compresión dinámica) sea suficiente para el motor y no necesitemos compresor ni, por tanto, turbina. A esto se le llama estatorreactor y es útil a velocidades muy altas, por ejemplo unas 5 veces la del sonido. Sólo hay que acelerar antes el vehículo por otros medios. Puede emplearse para un misil de crucero, por ejemplo.

472px-Estatoreactor.svg

Una curiosidad es el pulsorreactor. Aquí tampoco hay compresor ni turbina. Se deja entrar el aire, se abren unas válvulas que lo dejan pasar a la cámara de combustión, se inyecta el combustible y se quema, con lo que el incremento de presión cierra las válvulas y los gases tienen que salir por detrás provocando empuje y aliviando la presión, lo que vuelve a abrir las válvulas para que entre una nueva carga de aire. Aquí la combustión, a diferencia de los otros casos, no es continua. Este motor ya no se usa, pero es todo un histórico que equipó a las bombas volantes alemanas de la Segunda Guerra Mundial, las siniestras, aunque bastante ineficaces, V1. Pero la historia de este antepasado del misil de crucero merece artículo aparte.Pulsoreactor

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HA-200 Saeta

05 domingo May 2013

Posted by ibadomar in Aviación

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Accidente aéreo, Aviación, HA-200, Messerschmitt, Reactor

Hoy se ha producido un hecho muy desgraciado. Durante la exhibición que celebra cada mes la Fundación Infante de Orleans, un avión del tipo HA-200 ha tenido un accidente. Desconozco qué ha ocurrido con exactitud. Sólo sé que el avión se ha estrellado en Cuatro Vientos y que el piloto, aunque grave, estaba con vida tras el accidente. Me enteré de lo ocurrido mientras redactaba un artículo para el blog, pero dadas las circunstancias he decidido aparcarlo durante unos días y sustituirlo por este otro.

Quienes no la conozcan han de saber que la Fundación Infante de Orleans (FIO) mantiene una colección de aviones históricos en estado de vuelo. El primer domingo de cada mes, si el tiempo no lo impide, realizan una exhibición en el aeródromo de Cuatro Vientos en la que los aerotrastornados podemos contemplar en el aire aviones que forman parte de la historia de la aviación, aeronaves que en su día estaban a la cabeza de la tecnología de la época y que hoy estarían destinadas al desguace y a los libros de Historia si no fuera porque hay entidades, como la FIO, que se empeñan en mostrárnoslas tal y como eran en su día y haciendo aquéllo para lo que fueron diseñadas: volar.

De entre todas las aeronaves de la colección una de las joyas era la que hoy ha sufrido el accidente: el Hispano Aviación HA-200 Saeta. Un avión que ocupa un puesto muy especial en la Historia de la aviación española. Fue el primer reactor producido en España y también el primer éxito de exportación (aunque tímido) de la aviación española. Podemos admirar su estampa en la foto adjunta, que tomé hace unos meses en otra de las exhibiciones de la FIO.

Saeta

Fue en 1952 cuando se planteó el diseño de este aparato, que aunque realizado en España, contó con una importante ayuda exterior: el equipo de diseño trabajaba con toda una estrella, como era el profesor Willy Messerschmitt, que se había hecho célebre con la fabricación de aviones de caza durante la guerra mundial. El célebre Messerschmitt Bf 109, que cimentó la superioridad aérea alemana durante la primera parte de la guerra o el Me 262, primer caza a reacción de la Historia, habían salido de los talleres del ingeniero alemán.

En 1955 voló el primer prototipo. Se trataba de un birreactor monoplano, de ala recta y tren triciclo retráctril. Contaba además con cabina presurizada, lo que era una novedad en la aeronáutica española. El avión se presentó en Le Bourget en 1957 y causó buena impresión, tanta que incluso se logró exportar el avión a Egipto, país que fue, junto con España, el único que usó el Saeta.

La misión principal del avión era el entrenamiento, pero también podía emplearse como avión de ataque a tierra y así se hizo durante el conflicto del Sahara en los años 70. Por entonces el Saeta vivía sus últimos años puesto que serían retirados del servicio entre 1980, aunque las versiones más avanzadas (HA-220 Super Saeta) aun resistirían un año más en servicio. El avión sería sustituido por el C101, que sigue siendo el avión que utiliza el Ejército del Aire como reactor de entrenamiento y que también tendría la oportunidad de ser exportado, esta vez a Jordania, Chile y Honduras.

El Saeta tuvo la mala suerte de nacer en un momento muy difícil para España. Los proyectos para construir aviones derivados de su diseño quedaron aparcados por los ajustes económicos, pero para entonces el Saeta ya había ganado un hueco en la Historia de la aviación española.

El accidente de hoy es un duro golpe para los amantes de la aviación y sin duda también para quienes se esfuerzan, como la FIO, en conservar viva la memoria de los aviones de antaño. Quisiera pedir a los que léeis este blog que dediquéis un momento a la memoria del piloto, del que me acaban de decir que ha fallecido, y que apoyéis en lo posible a esa Fundación cuyos miembros pasan ahora mismo por unos momentos tan difíciles.

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