Boeing RC-1 - Boeing RC-1

RC-1 "Brute Lifter"
Boeing RC-1.jpg
Impresión artística del avión de carga RC-1 sobre el norte de Canadá. Las vainas de las alas son casi del tamaño de un 747SP .
Papel Aviones de carga
Fabricante Boeing
Diseñador Marvin Taylor
Estado Solo diseño

El Boeing RC-1 , abreviatura de "Resource Carrier 1", fue un diseño para un enorme avión de carga destinado a transportar petróleo y minerales desde los confines del norte de Alaska y Canadá, donde los puertos libres de hielo no estaban disponibles. Fue optimizado solo para misiones de corto recorrido, llevando carga a ubicaciones para cargarla en barcos, trenes o tuberías. Dependiendo del rol, el diseño fue apodado "Brute Lifter" o "Flying Pipeline".

El diseño básico tenía un ala rectangular que abarcaba casi 500 pies (150 m), estaba propulsado por 12 motores Pratt & Whitney JT9D y tenía 56 ruedas en el tren de aterrizaje principal. Se transportó un total de 2,300,000 libras (1,000,000 kg) de carga en dos vainas debajo de las alas y en el fuselaje. El RC-1 habría tenido aproximadamente el doble del tamaño y la masa del Antonov An-225 Mriya , el avión más grande construido, pero habría transportado unas cinco veces la carga útil.

El RC-1 fue diseñado a principios de la década de 1970. El rápido aumento de los precios del combustible para aviones después de 1973 hizo que el proyecto se volviera antieconómico.

Historia

Conceptos tempranos

El concepto RC-1 remonta su historia a una pregunta informal que se le hizo al ingeniero de Boeing Marvin Taylor. Un amigo que trabajaba en el negocio de la exploración de petróleo le preguntó a Taylor sobre la posibilidad de transportar por aire petróleo crudo de los campos recién descubiertos de Alaska North Slope a las refinerías del sur. Los cálculos iniciales de Taylor demostraron que tal sistema costaría muchas veces el precio de mercado del petróleo.

Una serie de medidas cautelares contra el Sistema de Oleoductos Trans-Alaska impuestas en abril de 1970 crearon la posibilidad de que el petróleo de estos campos quedara varado. Entre una variedad de posibles soluciones que se ofrecen, Boeing inició una evaluación mucho más seria del concepto de transporte aéreo. Se advirtió desde el principio que dos factores importantes no se habían considerado completamente antes.

Una era que un avión que volaba de Alaska a California sobrevolaría algunas de las rutas marítimas mejor desarrolladas disponibles. Al descargar lo antes posible a algún otro modo de transporte (camiones cisterna o oleoductos), la cantidad de combustible quemado se reduciría considerablemente. Más importante aún, esto liberó a la aeronave para regresar a otra carga más rápidamente que si volara hasta California, lo que significa que una sola aeronave podría entregar más carga en un tiempo determinado. Esto se había observado en estudios anteriores, pero no se había apreciado el impacto total.

Esto condujo naturalmente al segundo problema, relacionado con la tasa de salida del avión. En los cálculos iniciales, habían asumido tasas de salida similares a las de aviones comerciales como el Boeing 747 , que realizaban vuelos largos de varias horas desde los campos petroleros de Alaska hasta California. Sin embargo, las tasas de salida de los aviones comerciales se basan en las preferencias del cliente sobre las horas a las que quieren volar, no en la capacidad real del avión. Suponiendo rutas mucho más cortas y funcionamiento las 24 horas, parecían posibles tasas de salida del orden de 18 a 20 vuelos por día. Esto redujo en gran medida la cantidad de aviones que se necesitaban para proporcionar un nivel de servicio en particular.

Con estos dos conceptos, parecía que las conversiones de carga existentes de aviones como el 747 darían como resultado precios de transporte aéreo justo por debajo del precio actual del crudo. Esto no fue particularmente práctico, pero dadas las grandes mejoras con respecto a los conceptos iniciales, se realizaron más estudios. La primera de estas consideró adaptaciones de los cargueros 747F existentes, eliminando el combustible de las alas debido al corto alcance (confiando en cambio en los tanques en el fuselaje y la cola). Con la carga en las alas reducida, la carga podría transportarse a lo largo de los vanos o en los tanques de las alas. Con estos cambios, a mediados del verano de 1970 Boeing presentó un plan que podría entregar petróleo a un precio de $ 1,50 a $ 2,00 el barril (equivalente a $ 7,77 a $ 10,36 en dólares de 2019). Las compañías petroleras no estaban interesadas. En ese momento, un barril se vendía por alrededor de $ 3 (equivalente a $ 15,55 en dólares de 2019).

Grandes llanuras

En 1970, el primer ministro canadiense, Pierre Trudeau, inició el Proyecto Great Plains para estudiar el desarrollo económico del oeste y norte de Canadá. Se encomendó al proyecto que considerara únicamente los desarrollos de "panorama general", que estuvieran dentro de las capacidades de la tecnología existente.

Como parte de este proyecto, se consideró el desarrollo de los yacimientos minerales y potenciales de petróleo y gas conocidos en el archipiélago ártico canadiense . El envío de los productos resultó ser un problema enorme; las rutas marítimas estaban libres de hielo solo unos pocos meses al año, y la construcción de una cabeza de ferrocarril hasta el punto de costa adecuado más cercano aún requeriría que se tendieran cientos de millas de riel sobre la tundra . Un oleoducto tendría que atravesar tierra y agua, y también se consideró extremadamente difícil de construir.

El equipo del Proyecto se dio cuenta del trabajo de Boeing con el 747F y se puso en contacto con ellos sobre la posibilidad de utilizar el mismo sistema básico para transportar mineral en lugar de petróleo. Esto proporcionó el ímpetu para desarrollar el concepto RC-1 definitivo. Para transportar mineral, que no se podía simplemente bombear a los tanques de la aeronave, el equipo comenzó a considerar el uso de cápsulas de descarga que se cargarían "fuera de línea" a los lados de los aeropuertos. Luego, las cápsulas serían transportadas a la aeronave para volar a una cabeza de ferrocarril. Allí, serían dejados y vaciados en trenes mientras la aeronave realizaba el vuelo de regreso, llevándose consigo un conjunto de cápsulas ahora vacías de una aeronave anterior. A medida que exploraban el concepto, quedó claro que la carga fuera de línea mejoraba enormemente los tiempos de respuesta para cualquier carga, incluido el petróleo. Además, las cápsulas personalizadas les permitían enviar cualquier tipo de carga en el mismo avión.

Esto llevó a la pregunta de dónde deberían ubicarse estas cápsulas. Una solución obvia sería cargarlos en el enorme fuselaje de la aeronave. Sin embargo, esto requeriría que la nariz o la cola se abran, lo que agrega cierta complejidad. Desde el principio se advirtió que se podía cargar mucho más rápido si la carga se colocaba debajo de las alas; los contenedores de carga se pueden conducir a ambos lados de la aeronave al mismo tiempo. Tan pronto como se consideró esto, se hizo evidente otra gran ventaja; al ubicar las cápsulas más cerca del tren de aterrizaje , la cantidad total de carga que se podía transportar aumentó dramáticamente. Esto permitió que el equipo se colocara en las alas como en los diseños tradicionales, en lugar de los complejos sistemas montados en el fuselaje que normalmente se encuentran en los elevadores pesados. Esto llevó a una modificación adicional al colocar dos juegos de tren a cada lado de cada módulo de carga, para un total de ocho juegos de tren de aterrizaje principal, extendiendo aún más las cargas.

El uso de tantos trenes de aterrizaje en un ala en flecha produciría problemas considerables cuando la aeronave intentara girar en tierra. Era posible usar patas de tren de aterrizaje orientables para esto, pero solo a costa de una mayor complejidad. Una solución más fácil fue simplemente usar un ala recta para que el tren de aterrizaje estuviera en línea. Sin embargo, esto limitaría el diseño a velocidades más lentas por debajo de Mach 0,7 (ver resistencia de onda ). Esto era perfectamente aceptable para el papel de corta distancia, donde los tiempos de crucero eran tan cortos que la velocidad añadida tendría poco efecto real en los tiempos de ida y vuelta. Al limitarse a velocidades no mucho mayores que las de los transportes de hélice, los ingenieros tenían la libertad de seleccionar un ala diseñada únicamente para un rendimiento de alta sustentación a baja velocidad. El resultado se parecía mucho más al ala de un avión de pasajeros de la década de 1930 que a un moderno avión a reacción.

Una consideración final, especialmente para el Proyecto Great Plains, fue el uso de metano como combustible en lugar de combustible para aviones. Debido a consideraciones de control aerodinámico, el fuselaje del RC-1 tenía que ser muy grande, pero no llevaba casi nada. Esto dejó un espacio enorme para el tanque de combustible, y el uso de metano, hidrógeno u otros combustibles livianos fue una consideración natural. Como el grupo canadiense también estaba interesado en usar el RC-1 para transportar gas natural licuado , usarlo como combustible para la aeronave (el gas natural es principalmente metano) fue una opción obvia. El metano se quema mucho más limpio que el combustible para aviones y prolongaría enormemente la vida útil del motor al tiempo que reduciría la necesidad de mantenimiento. También eliminaría la necesidad de transportar combustible a los sitios del norte, simplemente podrían generar su combustible en el lugar.

Para igualar la capacidad y la economía de un oleoducto de 48 pulgadas (1,2 m), lo mismo que se considera para el oleoducto de Alaska y el oleoducto del valle de Mackenzie , el sistema requirió 50 aeronaves (aproximadamente 15 de ellas de repuesto) cada una con aproximadamente 8,000 barriles de petróleo y volando las 24 horas del día. Se estimó que los aviones costaban $ 72 millones cada uno (equivalente a $ 340 millones en dólares de 2019) y vuelan entre 1 y 1½ centavos por tonelada-milla.

El Proyecto estaba encantado con la propuesta RC-1, y siguieron varias historias muy publicitadas al respecto. Estaban particularmente interesados ​​en la forma en que les permitía tener flexibilidad en el mercado; el RC-1 podría alcanzar tuberías en Cochrane, Ontario , cualquiera de los cabezales de tubería existentes en Alberta o cualquier punto intermedio. Si cambiaran las demandas del mercado, simplemente podrían enviar el gas a una ubicación diferente, evitando así el ciclo de precios entre los distintos puntos de la red de gasoductos.

El Proyecto también estudió los buques tanque y cargueros capaces de conducir el Océano Ártico y la Bahía de Hudson durante todo el año, y un nuevo puerto de aguas profundas en el norte para apoyar a estos barcos, denominado "Northport". Esto generó una preocupación considerable en la ciudad de Churchill, Manitoba , en ese momento el único puerto importante en la Bahía de Hudson. Churchill estaba conectado al sur por el ferrocarril de la bahía de Hudson , pero su puerto era demasiado poco profundo para soportar los rompehielos de casco profundo que se estaban considerando. Northport, considerado en Chesterfield Inlet o incluso en Repulse Bay , se habría conectado a Churchill a través de una nueva línea ferroviaria, pero también reemplazaría a Churchill como un puerto comercial útil. El RC-1 habría aliviado estas preocupaciones; construir un aeropuerto en Churchill era mucho menos costoso que un nuevo puerto y un ferrocarril para conectarlo.

El Proyecto también consideró proyectos no relacionados, incluidas las grandes piscifactorías en las praderas alimentadas por enormes acuíferos subterráneos de agua cálida y "fábricas de verduras" en el Ártico durante todo el año.

Fin del diseño

Con estos cambios en su lugar, Boeing estaba nuevamente listo para presentar el nuevo diseño RC-1 a los desarrolladores de los campos petrolíferos de Prudhoe Bay . Para entonces, el SS  Manhattan había realizado varios intentos exitosos para forzar el tránsito del Paso del Noroeste en 1969 y 1970, pero el "buque cisterna rompehielos" se consideró demasiado arriesgado para considerarlo para operaciones continuas. En 1972, Boeing pudo ofrecer el RC-1 como reemplazo, lo que permitió el transbordo a cualquier puerto, cabeza de ferrocarril o tubería adecuada. En estos últimos estudios, los costos estaban entre 86 centavos y $ 1.02 por barril.

En este punto, Boeing había invertido alrededor de $ 500,000 de su propio dinero en la serie de estudios RC-1. Con el interés tanto de Canadá como de EE. UU., Great Plains Project confiaba en que podría reunir un grupo de empresas dispuestas a financiar los $ 15 millones necesarios para un estudio de diseño completo.

La historia, en la forma de la crisis del petróleo de 1973 , puso fin a estos planes. La duplicación aproximada de los precios del combustible para aviones durante el período de 1973 a 1974 hizo que el RC-1 ya no fuera competitivo con un oleoducto. No parece que se hayan realizado más trabajos sobre el diseño. Los campos de Alaska serían finalmente servidos por el Sistema de Oleoductos Trans-Alaska .

Diseño

El RC-1 estaba destinado principalmente a vuelos de corta distancia, entre 500 y 1.000 millas (800 y 1.610 km), con rápidos cambios en los extremos. Esto redujo la necesidad de velocidades de crucero elevadas.

El concepto de baja velocidad permitió que el diseño prescindiera de varias características que normalmente se encuentran en los aviones a reacción, en particular el ala en flecha . Al usar un ala rectangular convencional, la resistencia a alta velocidad se incrementó en gran medida (ver resistencia de onda ), pero la sustentación a baja velocidad también se incrementó en gran medida. Además, la forma en planta rectangular permitía que los largueros de las alas gemelas fueran piezas individuales, y todos los motores, el tren de aterrizaje y la carga podían unirse directamente al larguero. Con un ala en flecha, esto colocaría cargas de torsión considerables en el punto donde las alas se encuentran con el fuselaje.

En la mayoría de los otros aspectos, el diseño era relativamente similar al de otros aviones de carga de la época. El fuselaje era grande y aproximadamente del tamaño de un avión de pasajeros de cuerpo ancho (aunque en relación con la longitud, parecía ser un diseño de cuerpo estrecho), con una cola en T al final. La docena de motores se distribuyeron uniformemente a lo largo de las alas, con cada lado con cuatro motores en las secciones exteriores y dos entre las cabinas de carga y el fuselaje.

Para reducir las cargas de la pista, la aeronave utilizó un tren de aterrizaje masivo con 56 ruedas. La mayoría de las ruedas estaban ubicadas en ocho patas con seis ruedas cada una, cuatro a un lado distribuidas a lo largo de la parte inferior de las alas para distribuir las cargas. El tren de morro usaba una sola pierna con ocho ruedas, del tamaño del tren principal de un 747. Completamente desplegado, el tren requería una pista de 400 pies (120 m) de ancho, pero si la aeronave estaba descargada, el tren exterior podía elevarse para permitir aterrizajes en pistas comerciales existentes. Esto fue útil para transbordar y vuelos de servicio.

La carga se transportaba en vainas montadas en las alas, cada una de las cuales constaba de un cilindro de 26 pies (7,9 m) de diámetro y aproximadamente la misma longitud que un semirremolque . Este tamaño fue seleccionado para permitirles transportar contenedores de carga estándar de 8 por 8 pies (2,4 por 2,4 m) en una disposición de 2 por 2, igual que el 747F. Cada avión llevaría cuatro cápsulas de este tipo, dos a cada lado, una delante y detrás de los dos largueros. Los cilindros se acoplaron a carenados aerodinámicos mientras se preparaban en el suelo, dependiendo de si iban a estar en la parte delantera o trasera del ala. El ala en sí tenía una sección de "enchufe" que se enganchaba a las cápsulas. Cuando se combinó en el ala, el resultado fue una sola cápsula aerodinámica de aproximadamente 150 pies (46 m) de largo, aproximadamente la misma longitud que un 707 . Las cápsulas podrían transportar aproximadamente 2,000 barriles de petróleo o 500,000 libras (230,000 kg) de otra carga.

La carga de las cápsulas se realizó en un conjunto de vías férreas paralelas, dos vías a cada lado de la aeronave. Las mitades delantera y trasera de las cápsulas se colocaron al final de las pistas en los cargadores, con las cápsulas debajo de la línea de las alas. La aeronave se desplazaría hasta su posición entre los rieles, y los cargadores elevarían las cápsulas a su posición para bloquearlas en los largueros. Luego conducirían hacia el avión para aparearse.

Para lograr la tasa de salida requerida para que el concepto de "tubería voladora" funcione, Boeing diseñó un aeropuerto alrededor del avión. Este contó con tres pistas paralelas que operarían al mismo tiempo. Las aeronaves aterrizaron en las dos pistas exteriores y luego rodaron a lo largo de grandes plataformas operativas en cada extremo de las pistas. Aquí dejaron caer sus vainas de carga y recogieron las vacías para el vuelo de regreso. Dos de esas estaciones de transferencia se ubicaron en cada extremo, con el fin de mantener la tasa de salida requerida.

El peso de la aeronave se redujo tanto después de la descarga que un despegue a favor del viento se logró trivialmente, ahorrando el tiempo y el combustible necesarios para rodar hasta el extremo de la pista central a favor del viento. En casos de vientos muy fuertes, la pista central se utilizaría como calle de rodaje para devolver la aeronave a los extremos de las dos pistas exteriores para el despegue. Esto reduciría las tasas de salida. Asimismo, en el extremo de carga de la ruta, la aeronave aterrizaría a favor del viento, cargaría y despegaría contra el viento.

El peso en vacío fue de 985.000 libras (447.000 kg), casi el doble que el del Antonov An-225 , el avión más grande y pesado que se construyó, con 285.000 kilogramos (628.000 libras).

Especificaciones

Datos de Taylor, 1973

Características generales

  • Tripulación: 3
  • Longitud: 338 pies (103 m)
  • Envergadura: 478 pies (146 m)
  • Altura: 86 pies (26 m)
  • Área del ala: 32,560 pies cuadrados (3,025 m 2 )
  • Peso vacío: 985.000 lb (446.788 kg)
  • Peso máximo al despegue: 3,550,000 lb (1,610,253 kg)
  • Bahía de carga , cuatro cilindros de 26 pies de diámetro, más de 40 pies de largo, diseñados para albergar cuatro contenedores de carga estándar cada uno
  • Planta motriz: 12 turbofan Pratt & Whitney JT9D , 45.000 lbf (200 kN) de empuje cada uno

Actuación

  • Velocidad de crucero: 740 km / h (460 mph, 400 nudos)
  • Alcance: 1000 mi (1600 km, 870 nmi) El alcance se cotiza con carga completa de carga

Ver también

Notas

Referencias

Citas

Bibliografía