Bombsight - Bombsight
Un visor de bombas es un dispositivo utilizado por aviones militares para lanzar bombas con precisión. Bombsights, una característica de los aviones de combate desde la Primera Guerra Mundial , se encontraron por primera vez en aviones bombarderos especialmente diseñados y luego se trasladaron a cazabombarderos y aviones tácticos modernos cuando esos aviones asumieron la peor parte del papel de bombardeo.
Un bombsight tiene que estimar el camino que tomará la bomba después de ser liberada del avión. Las dos fuerzas principales durante su caída son la gravedad y la resistencia del aire , que hacen que la trayectoria de la bomba a través del aire sea más o menos parabólica . Hay factores adicionales, como los cambios en la densidad del aire y el viento, que se pueden considerar, pero son preocupaciones solo para las bombas que pasan una porción significativa de un minuto cayendo por el aire. Estos efectos pueden minimizarse reduciendo el tiempo de caída mediante bombardeos de bajo nivel o aumentando la velocidad de las bombas. Esos efectos se combinan en el bombardero en picado .
Sin embargo, los bombardeos de bajo nivel también aumentan el peligro para el bombardero de las defensas terrestres, y siempre se ha deseado un bombardeo preciso desde altitudes más altas. Eso ha llevado a una serie de diseños de mira de bombas cada vez más sofisticados, dedicados al bombardeo a gran altitud.
Los visores de bombas se utilizaron por primera vez antes de la Primera Guerra Mundial y desde entonces han pasado por varias revisiones importantes. Los primeros sistemas eran miras de hierro , que estaban preestablecidas en un ángulo de caída estimado. En algunos casos, consistían en nada más que una serie de clavos clavados en un larguero conveniente, líneas dibujadas en la aeronave o alineaciones visuales de ciertas partes de la estructura. Fueron reemplazados por los primeros sistemas diseñados a medida, normalmente miras de hierro que se podían colocar en función de la velocidad y la altitud del avión. Estos primeros sistemas fueron reemplazados por visores de bombas vectoriales, que agregaron la capacidad de medir y ajustar los vientos. Los visores de bombas vectoriales eran útiles para altitudes de hasta unos 3.000 my velocidades de hasta unos 300 km / h.
En la década de 1930, las computadoras mecánicas con el rendimiento necesario para "resolver" las ecuaciones de movimiento comenzaron a incorporarse a las nuevas miras taquimétricas, la más famosa de las cuales es la Norden . Luego, en la Segunda Guerra Mundial , las miras taquimétricas a menudo se combinaron con sistemas de radar para permitir un bombardeo preciso a través de las nubes o de noche. Cuando los estudios de la posguerra demostraron que la precisión de las bombas era aproximadamente igual, ya sea de forma óptica o guiada por radar, generalmente se eliminaron las miras de bombas ópticas y el papel pasó a miras de bombas de radar dedicadas.
Finalmente, especialmente desde la década de 1960, se introdujeron visores de bombas completamente computarizados, que combinaban el bombardeo con navegación y mapeo de largo alcance.
Los aviones modernos no tienen visor de bombas, pero utilizan sistemas altamente computarizados que combinan bombardeo, artillería, lanzamiento de misiles y navegación en una sola pantalla de visualización frontal . Los sistemas tienen el rendimiento de calcular la trayectoria de la bomba en tiempo real , a medida que la aeronave maniobra, y agregan la capacidad de ajustar el clima, la altitud relativa, las velocidades relativas para los objetivos en movimiento y el ángulo de ascenso o picado. Eso los hace útiles tanto para bombardeos de nivel, como en generaciones anteriores, como para misiones tácticas, que solían bombardear a ojo.
Conceptos de Bombsight
Fuerzas sobre una bomba
El arrastre de una bomba para una densidad de aire y un ángulo de ataque dados es proporcional al cuadrado de la velocidad relativa del aire. Si la componente vertical de la velocidad se denota por y la componente horizontal por, entonces la velocidad es y las componentes vertical y horizontal del arrastre son:
donde C es el coeficiente de arrastre, A es el área de la sección transversal y ρ es la densidad del aire. Estas ecuaciones muestran que la velocidad horizontal aumenta la resistencia vertical y la velocidad vertical aumenta la resistencia horizontal. Estos efectos se ignoran en la siguiente discusión.
Para empezar, considere solo el movimiento vertical de una bomba. En esta dirección, la bomba estará sujeta a dos fuerzas primarias, la gravedad y el arrastre , la primera constante y la segunda variando con el cuadrado de la velocidad. Para un avión que vuela recto y nivelado, la velocidad vertical inicial de la bomba será cero, lo que significa que también tendrá cero arrastre vertical. La gravedad acelerará la bomba hacia abajo y, a medida que aumenta su velocidad, también lo hará la fuerza de arrastre. En algún momento (a medida que aumentan la velocidad y la densidad del aire), la fuerza de arrastre será igual a la fuerza de la gravedad y la bomba alcanzará la velocidad terminal . A medida que la resistencia del aire varía con la densidad del aire y, por lo tanto, con la altitud, la velocidad terminal disminuirá a medida que caiga la bomba. Generalmente, la bomba se ralentizará a medida que alcance altitudes más bajas donde el aire es más denso, pero la relación es compleja.
Ahora considere el movimiento horizontal. En el instante en que deja los grilletes, la bomba lleva consigo la velocidad de avance del avión. Este impulso se contrarresta únicamente con el arrastre, que comienza a ralentizar el movimiento hacia adelante. A medida que el movimiento hacia adelante se ralentiza, la fuerza de arrastre disminuye y esta desaceleración disminuye. La velocidad de avance nunca se reduce completamente a cero. Si la bomba no estuviera sujeta a arrastre, su trayectoria sería puramente balística e impactaría en un punto fácilmente calculable, el rango de vacío . En la práctica, arrastre significa que el punto de impacto está por debajo del rango de vacío, y esta distancia del mundo real entre la caída y el impacto se conoce simplemente como el rango . La diferencia entre el rango de vacío y el rango real se conoce como el rastro porque la bomba parece estar detrás del avión cuando cae. La trayectoria y el alcance difieren para diferentes bombas debido a su aerodinámica individual y, por lo general, deben medirse en un rango de bombardeo.
El principal problema al separar completamente el movimiento en componentes verticales y horizontales es la velocidad terminal. Las bombas están diseñadas para volar con la nariz apuntando hacia el viento relativo , normalmente mediante el uso de aletas en la parte posterior de la bomba. La resistencia depende del ángulo de ataque de la bomba en un instante dado. Si la bomba se lanza a bajas altitudes y velocidades, la bomba no alcanzará la velocidad terminal y su velocidad se definirá en gran medida por el tiempo que la bomba ha estado cayendo.
Finalmente, considere los efectos del viento. El viento actúa sobre la bomba a través del arrastre y, por tanto, es función de la velocidad del viento. Por lo general, esto es solo una fracción de la velocidad del bombardero o la velocidad terminal, por lo que solo se convierte en un factor si la bomba se lanza desde altitudes lo suficientemente altas como para que esta pequeña influencia afecte notablemente la trayectoria de la bomba. La diferencia entre el punto de impacto y el lugar donde habría caído si no hubiera habido viento se conoce como deriva o cruce .
El problema de la vista de bombas
En términos balísticos, es tradicional hablar del cálculo de la puntería de la artillería como solución . El problema de la visión de las bombas es el cálculo de la ubicación en el espacio donde se deben lanzar las bombas para alcanzar el objetivo cuando se tienen en cuenta todos los efectos mencionados anteriormente.
En ausencia de viento, el problema del visor de bombas es bastante simple. El punto de impacto es una función de tres factores, la altitud de la aeronave, su velocidad de avance y la velocidad terminal de la bomba. En muchas de las primeras miras de bombas, las dos primeras entradas se ajustaron estableciendo por separado las miras delantera y trasera de una mira de hierro, una para la altitud y la otra para la velocidad. La velocidad terminal, que prolonga el tiempo de caída, puede explicarse elevando la altitud efectiva en una cantidad que se basa en la balística medida de la bomba.
Cuando se tiene en cuenta la resistencia al viento, los cálculos se vuelven más complejos. Como el viento puede operar en cualquier dirección, los visores de bombas generalmente rompen el viento en las partes que actúan a lo largo de la trayectoria de vuelo y a través de ella. En la práctica, generalmente era más sencillo hacer volar la aeronave de tal manera que se pusiera a cero cualquier movimiento lateral antes de la caída y, por lo tanto, se eliminara este factor. Esto normalmente se logra utilizando técnicas de vuelo comunes conocidas como cangrejos o deslizamientos laterales .
Bombsights son dispositivos de observación que apuntan en una dirección particular, o apuntan. Aunque la solución descrita anteriormente devuelve un punto en el espacio, se puede usar una trigonometría simple para convertir este punto en un ángulo con respecto al suelo. A continuación, se establece la mira de bomba para indicar ese ángulo. Las bombas se lanzan cuando el objetivo pasa por las miras. La distancia entre la aeronave y el objetivo en ese momento es el alcance, por lo que este ángulo a menudo se denomina ángulo de alcance , aunque también se utilizan a menudo ángulo de caída , ángulo de puntería , ángulo de bombardeo y términos similares. En la práctica, algunos o todos estos cálculos se realizan utilizando ángulos y no puntos en el espacio, saltándose la conversión final.
Precisión
La precisión de la caída se ve afectada tanto por problemas inherentes como la aleatoriedad de la atmósfera o la fabricación de la bomba, como por problemas más prácticos como qué tan cerca del plano y nivel está volando el avión o la precisión de sus instrumentos. Estas inexactitudes se agravan con el tiempo, por lo que aumentar la altitud de la carrera de la bomba, aumentando así el tiempo de caída, tiene un impacto significativo en la precisión final de la caída.
Es útil considerar un solo ejemplo de una bomba lanzada en una misión típica. En este caso, consideraremos la bomba de propósito general AN-M64 de 500 libras, ampliamente utilizada por la USAAF y la RAF durante la Segunda Guerra Mundial, con contrapartes directas en las armerías de la mayoría de las fuerzas involucradas. Los datos balísticos de esta bomba se pueden encontrar en "Datos balísticos terminales, Volumen 1: Bombardeo". Contra los hombres que están al aire libre, las 500 libras tienen un radio letal de aproximadamente 107 m (350 pies), pero mucho menos que contra edificios, tal vez 27 m (90 pies).
El M64 será lanzado desde un Boeing B-17 que vuela a 322 km / h (200 mph) a una altitud de 20,000 pies con un viento de 42 km / h (25 mph). Dadas estas condiciones, el M64 viajaría aproximadamente 10,000 pies (3,000 m) hacia adelante desde el punto de caída antes del impacto, por un rastro de aproximadamente 305 m (1000 pies) desde el rango de vacío, e impactaría con una velocidad de 351 m / s ( 1150 fps) en un ángulo de aproximadamente 77 grados desde la horizontal. Se esperaría que un viento de 42 km / h (25 mph) moviera la bomba unos 91 m (300 pies) durante ese tiempo. El tiempo de caída es de unos 37 segundos.
Suponiendo errores del 5% en cada medición importante, se pueden estimar esos efectos sobre la precisión según la metodología y las tablas de la guía. Un error del 5% en la altitud a 20.000 pies sería de 1.000 pies, por lo que la aeronave podría tener entre 19 y 21.000 pies. Según la tabla, esto daría como resultado un error de alrededor de 10 a 15 pies. Un error del 5% en la velocidad del aire, 10 mph, causaría un error de aproximadamente 15 a 20 pies. En términos de tiempo de caída, los errores del orden de una décima de segundo podrían considerarse los mejores posibles. En este caso, el error es simplemente la velocidad respecto al suelo de la aeronave durante este tiempo, o aproximadamente 30 pies. Todos estos están dentro del radio letal de la bomba.
El viento afecta la precisión de la bomba de dos maneras, empujando directamente sobre la bomba mientras cae, así como cambiando la velocidad respecto al suelo del avión antes del lanzamiento. En el caso de los efectos directos sobre la bomba, una medida que tiene un error del 5%, 1,25 mph, provocaría un error del 5% en la deriva, que sería de 17,5 pies. Sin embargo, ese error de 1.25 mph, o 1.8 fps, también se agregaría a la velocidad de la aeronave. Durante el tiempo de la caída, 37 segundos, eso resultaría en un error de 68 pies, que está en el límite exterior del rendimiento de la bomba.
La medición de la velocidad del viento es una preocupación más seria. Los primeros sistemas de navegación generalmente lo medían usando un procedimiento de navegación a estima que compara el movimiento medido sobre el suelo con el movimiento calculado usando los instrumentos de la aeronave. El FAR Parte 63 de la Administración Federal de Aviación sugiere una precisión del 5 al 10% de estos cálculos, el AFM 51-40 de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Da un 10% y el HO 216 de la Marina de los EE. UU. A una velocidad fija de 20 millas o más. Para agravar esta inexactitud es que se realiza utilizando la indicación de velocidad del aire del instrumento, y como la velocidad del aire en este ejemplo es aproximadamente 10 veces mayor que la velocidad del viento, su error del 5% puede conducir a grandes inexactitudes en los cálculos de la velocidad del viento. La eliminación de este error a través de la medición directa de la velocidad del suelo (en lugar de calcularla) fue un gran avance en las miras taquimétricas de las décadas de 1930 y 1940.
Finalmente, considerar errores del mismo 5% en el propio equipo, es decir, un error del 5% en la configuración del ángulo de alcance, o un error similar del 5% en la nivelación de la aeronave o visor de bombas. Para simplificar, considere que el 5% es un ángulo de 5 grados. Usando trigonometría simple, 5 grados a 20,000 pies son aproximadamente 1,750 pies, un error que colocaría las bombas muy lejos de su radio letal. En las pruebas, las precisiones de 3 a 4 grados se consideraron estándar y los ángulos de hasta 15 grados no eran infrecuentes. Dada la gravedad del problema, los sistemas para la nivelación automática de miras de bombas eran un área importante de estudio antes de la Segunda Guerra Mundial, especialmente en los EE. UU.
Sistemas tempranos
Todos los cálculos necesarios para predecir la trayectoria de una bomba se pueden realizar a mano, con la ayuda de tablas calculadas de balística de bombas. Sin embargo, el tiempo para realizar estos cálculos no es baladí. Al utilizar el avistamiento visual, el rango en el que se avista por primera vez el objetivo permanece fijo, en función de la vista. A medida que aumentan las velocidades de la aeronave, hay menos tiempo disponible después del avistamiento inicial para realizar los cálculos y corregir la trayectoria de vuelo de la aeronave para llevarla al punto de caída adecuado. Durante las primeras etapas del desarrollo del visor de bombas, el problema se abordó reduciendo la envolvente de participación permitida, reduciendo así la necesidad de calcular los efectos marginales. Por ejemplo, cuando se deja caer desde altitudes muy bajas, los efectos de la resistencia y el viento durante la caída serán tan pequeños que pueden ignorarse. En este caso, solo la velocidad de avance y la altitud tienen un efecto medible.
Uno de los primeros ejemplos registrados de tal visor de bombas fue construido en 1911 por el teniente Riley E. Scott, del Cuerpo de Artillería de la Costa del Ejército de EE . UU . Este era un dispositivo simple con entradas para la velocidad y la altitud que se sostenía con la mano mientras estaba acostado boca abajo sobre el ala de la aeronave. Después de muchas pruebas, pudo crear una tabla de configuraciones para usar con estas entradas. En las pruebas en College Park, Maryland , Scott pudo colocar dos bombas de 18 libras a 10 pies de un objetivo de 4 por 5 pies desde una altura de 400 pies. En enero de 1912, Scott ganó $ 5,000 por el primer lugar en la competencia de bombardeo Michelin en el aeródromo de Villacoublay en Francia, anotando 12 impactos en un objetivo de 125 por 375 pies con 15 bombas lanzadas desde 800 metros.
A pesar de ejemplos tempranos como el de Scott antes de la guerra, durante las etapas iniciales de la Primera Guerra Mundial, los bombardeos casi siempre se llevaron a cabo a ojo, arrojando las bombas pequeñas a mano cuando las condiciones parecían adecuadas. A medida que aumentaron el uso y las funciones de los aviones durante la guerra, se hizo urgente la necesidad de una mayor precisión. Al principio, esto se logró mediante la observación de partes de la aeronave, como puntales y cilindros de motor, o trazando líneas en el costado de la aeronave después de las caídas de prueba en un campo de bombardeo. Estos fueron útiles para las bajas altitudes y los objetivos estacionarios, pero a medida que la naturaleza de la guerra aérea se expandió, las necesidades también superaron rápidamente a estas soluciones.
Para caídas de mayor altitud, el efecto del viento y la trayectoria de la bomba ya no podía ignorarse. Una simplificación importante fue ignorar la velocidad terminal de la bomba y calcular su velocidad promedio como la raíz cuadrada de la altitud medida en pies. Por ejemplo, una bomba lanzada desde 10,000 pies caería a una velocidad promedio de 400 fps, lo que permitiría calcular fácilmente el tiempo de caída. Ahora todo lo que quedaba era una medida de la velocidad del viento, o más generalmente la velocidad del suelo. Normalmente, esto se lograba volando la aeronave en la dirección general del viento y luego observando el movimiento de los objetos en el suelo y ajustando la trayectoria de vuelo de lado a lado hasta que se eliminara cualquier desviación lateral restante debido al viento. A continuación, se midió la velocidad sobre el suelo midiendo el tiempo del movimiento de los objetos entre dos ángulos dados como se ve a través de la mira.
Uno de los ejemplos más desarrollados de tal espectáculo para ver el combate fue el visor de bombas alemán Görtz , desarrollado para los bombarderos pesados de Gotha . El Görtz usó un telescopio con un prisma giratorio en la parte inferior que permitía girar la mira hacia adelante y hacia atrás. Después de poner a cero el movimiento lateral, la mira se fijó en un ángulo preestablecido y luego se cronometró un objeto con un cronómetro hasta que estuvo directamente debajo de la aeronave. Esto reveló la velocidad del suelo, que se multiplicó por el tiempo necesario para golpear el suelo, y luego se colocó un puntero en la mira en un ángulo que se miraba hacia arriba en una mesa. El apuntador de la bomba luego observó el objetivo en la vista hasta que cruzó el puntero y arrojó las bombas. Se desarrollaron visores de bombas similares en Francia e Inglaterra, en particular el visor de bombas Michelin y Central Flying School Number Seven. Si bien son útiles, estas miras requirieron un período de configuración que consumió mucho tiempo mientras se cronometraba el movimiento.
Harry Wimperis , más conocido por su papel posterior en el desarrollo del radar en Inglaterra, introdujo una gran actualización del concepto básico . En 1916 introdujo el Drift Sight , que agregó un sistema simple para medir directamente la velocidad del viento. El apuntador de la bomba marcaría primero la altitud y la velocidad del avión. Al hacerlo, giró una barra de metal en el lado derecho de la mira de la bomba para que apuntara desde el fuselaje. Antes de la ejecución de la bomba, el bombardero volaría en ángulo recto con la línea de la bomba, y el apuntador de la bomba miraría más allá de la varilla para observar el movimiento de los objetos en el suelo. Luego ajustaba la configuración de la velocidad del viento hasta que el movimiento fuera directamente a lo largo de la varilla. Esta acción midió la velocidad del viento y movió las miras al ángulo adecuado para tener en cuenta, eliminando la necesidad de cálculos separados. Se agregó una modificación posterior para calcular la diferencia entre la velocidad aerodinámica real e indicada , que aumenta con la altitud. Esta versión fue la Drift Sight Mk. 1A, introducido en el bombardero pesado Handley Page O / 400 . Las variaciones en el diseño eran comunes, como la mira de bombas Estoppey de EE . UU .
Todas estas miras de bombas compartían el problema de que no podían lidiar con el viento en ninguna otra dirección que no fuera a lo largo de la trayectoria de viaje. Eso los hizo efectivamente inútiles contra objetivos en movimiento, como submarinos y barcos . A menos que el objetivo estuviera viajando directamente en línea con el viento, su movimiento alejaría al bombardero de la línea de viento a medida que se acercaban. Además, a medida que la artillería antiaérea se volvía más efectiva, a menudo veían de antemano sus armas a lo largo de la línea de viento de los objetivos que estaban protegiendo, sabiendo que los ataques vendrían desde esas direcciones. Se necesitaba urgentemente una solución para atacar el viento cruzado.
Bombas de vector
Calcular los efectos de un viento arbitrario en la trayectoria de una aeronave ya era un problema bien entendido en la navegación aérea , que requería matemáticas vectoriales básicas . Wimperis estaba muy familiarizado con estas técnicas y continuaría escribiendo un texto introductorio fundamental sobre el tema. Los mismos cálculos funcionarían igual de bien para las trayectorias de las bombas, con algunos ajustes menores para tener en cuenta los cambios de velocidad a medida que caen las bombas. Incluso cuando se introdujo el Drift Sight, Wimperis estaba trabajando en un nuevo visor de bombas que ayudó a resolver estos cálculos y permitió considerar los efectos del viento sin importar la dirección del viento o la carrera de la bomba.
El resultado fue el Course Setting Bomb Sight (CSBS), llamado "el espectáculo de bombas más importante de la guerra". Al marcar los valores de altitud, velocidad aerodinámica y velocidad y dirección del viento, se hicieron girar y deslizar varios dispositivos mecánicos que resolvieron el problema del vector. Una vez configurada, el apuntador de la bomba observaría los objetos en el suelo y compararía su trayectoria con cables delgados a cada lado de la vista. Si hubiera algún movimiento lateral, el piloto podría girar hacia un nuevo rumbo en un esfuerzo por cancelar la deriva. Unos pocos intentos eran típicamente todo lo que se necesitaba, momento en el que la aeronave volaba en la dirección correcta para llevarla directamente sobre el punto de caída, con velocidad lateral cero. El apuntador de la bomba (o piloto en algunos aviones) luego miró a través de las miras de hierro adjuntas para medir el tiempo de caída.
El CSBS se introdujo en servicio en 1917 y rápidamente reemplazó las miras anteriores en aviones que tenían suficiente espacio: el CSBS era bastante grande. Se introdujeron versiones para diferentes velocidades, altitudes y tipos de bombas a medida que avanzaba la guerra. Después de la guerra, el CSBS siguió siendo el principal visor de bombas de uso británico. Se vendieron miles a fuerzas aéreas extranjeras y se crearon numerosas versiones para su producción en todo el mundo. También se desarrollaron varios dispositivos experimentales basados en una variación del CSBS, en particular el visor Estoppey D-1 de EE. UU., Desarrollado poco después de la guerra, y versiones similares de muchas otras naciones. Todas estas "miras de bombas vectoriales" compartían el sistema básico de calculadora de vectores y los cables de deriva, que se diferenciaban principalmente en la forma y la óptica.
A medida que los bombarderos crecieron y los aviones de múltiples lugares se hicieron comunes, ya no era posible que el piloto y el bombardero compartieran el mismo instrumento, y las señales de mano ya no eran visibles si el bombardero estaba debajo del piloto en la nariz. En la era de la posguerra se sugirió una variedad de soluciones que usaban óptica dual o sistemas similares, pero ninguna de ellas llegó a ser de uso generalizado. Esto llevó a la introducción del indicador de dirección del piloto , un puntero accionado eléctricamente que el apuntador de la bomba usaba para indicar correcciones desde una ubicación remota en la aeronave.
Las miras de bombas vectoriales siguieron siendo el estándar de la mayoría de las fuerzas hasta bien entrada la Segunda Guerra Mundial , y fue la vista principal en el servicio británico hasta 1942. Esto fue a pesar de la introducción de sistemas de observación más nuevos con grandes ventajas sobre el CSBS, e incluso versiones más nuevas del CSBS que no se pudo utilizar por diversas razones. Las versiones posteriores del CSBS, que finalmente alcanzaron el Mark X, incluyeron ajustes para diferentes bombas, formas de atacar objetivos en movimiento, sistemas para medir los vientos más fácilmente y una serie de otras opciones.
Bombas taquimétricas
Uno de los principales problemas con el uso de miras de bombas vectoriales era el largo recorrido recto necesario antes de lanzar las bombas. Esto era necesario para que el piloto tuviera tiempo suficiente para contabilizar con precisión los efectos del viento y configurar el ángulo de vuelo adecuado con cierto nivel de precisión. Si algo cambiaba durante la ejecución de la bomba, especialmente si la aeronave tenía que maniobrar para evitar las defensas, todo tenía que configurarse de nuevo. Además, la introducción de los bombarderos monoplano hizo que el ajuste de los ángulos fuera más difícil, porque no podían deslizarse-girar tan fácilmente como sus homólogos biplanos anteriores. Sufrían un efecto conocido como " balanceo holandés " que les hacía más difíciles de girar y tendían a oscilar después de nivelar. Esto redujo aún más el tiempo que tenía el apuntador de la bomba para ajustar la trayectoria.
Una solución a este problema posterior ya se había utilizado durante algún tiempo, el uso de algún tipo de sistema de cardán para mantener la mira de la bomba apuntando aproximadamente hacia abajo durante las maniobras o las ráfagas de viento. Experimentos ya en la década de 1920 habían demostrado que esto podría duplicar aproximadamente la precisión del bombardeo. EE. UU. Llevó a cabo un programa activo en esta área, que incluyó miras Estoppey montadas en cardanes con peso y los experimentos de Sperry Gyroscope con versiones estadounidenses del CSBS montadas en lo que hoy se llamaría una plataforma inercial . Estos mismos desarrollos llevaron a la introducción de los primeros pilotos automáticos útiles , que podrían usarse para marcar directamente en la ruta requerida y hacer que la aeronave vuele a ese rumbo sin más información. A lo largo de las décadas de 1920 y 1930 se consideró una variedad de sistemas de bombardeo que usaban uno o ambos de estos sistemas.
Durante el mismo período, una línea de desarrollo separada condujo a las primeras computadoras mecánicas confiables . Estos podrían usarse para reemplazar una tabla compleja de números con un dispositivo similar a una leva de forma cuidadosa , y el cálculo manual a través de una serie de engranajes o ruedas de deslizamiento. Originalmente limitados a cálculos bastante simples que consistían en sumas y restas, en la década de 1930 habían progresado hasta el punto en que se estaban utilizando para resolver ecuaciones diferenciales . Para el uso del visor de bombas, dicha calculadora permitiría al apuntador de la bomba marcar los parámetros básicos de la aeronave (velocidad, altitud, dirección y condiciones atmosféricas conocidas) y el visor de la bomba calcularía automáticamente el punto de puntería adecuado en unos momentos. Algunas de las entradas tradicionales, como la velocidad y la altitud, incluso podrían tomarse directamente de los instrumentos de la aeronave, eliminando errores operativos.
Aunque estos desarrollos eran bien conocidos dentro de la industria, solo el Cuerpo Aéreo del Ejército de los EE. UU. Y la Marina de los EE. UU. Pusieron un esfuerzo concertado en el desarrollo. Durante la década de 1920, la Marina financió el desarrollo del visor de bombas Norden, mientras que el Ejército financió el desarrollo del Sperry O-1 . Ambos sistemas fueron generalmente similares; Se montó una mira de bomba que consistía en un pequeño telescopio sobre una plataforma estabilizadora para mantener estable la cabeza de observación. Se utilizó una computadora mecánica separada para calcular el punto objetivo. El punto de puntería se retroalimentó a la mira, que automáticamente hizo girar el telescopio al ángulo correcto para tener en cuenta la deriva y el movimiento de la aeronave, manteniendo el objetivo todavía en la vista. Cuando el apuntador de la bomba avistó a través del telescopio, pudo ver cualquier deriva residual y transmitir esto al piloto, o más tarde, alimentar esa información directamente en el piloto automático . El simple hecho de mover el telescopio para mantener el objetivo a la vista tuvo el efecto secundario de ajustar con precisión los cálculos de viento continuamente y, por lo tanto, aumentó en gran medida su precisión. Por una variedad de razones, el ejército abandonó su interés en el Sperry, y las características de los visores de bombas Sperry y Norden se incorporaron a los nuevos modelos del Norden. El Norden luego equipó a casi todos los bombarderos estadounidenses de alto nivel, sobre todo el B-17 Flying Fortress . En las pruebas, estas miras pudieron generar una precisión fantástica. En la práctica, sin embargo, los factores operativos los trastornaron gravemente, hasta el punto de que finalmente se abandonó el bombardeo preciso con el Norden.
Aunque los EE. UU. Pusieron el mayor esfuerzo en el desarrollo del concepto taquimétrico, también se estaban estudiando en otros lugares. En el Reino Unido, el trabajo en el Automatic Bomb Sight (ABS) se había llevado a cabo desde mediados de la década de 1930 en un esfuerzo por reemplazar el CSBS. Sin embargo, el ABS no incluyó la estabilización del sistema de mira, ni el sistema de piloto automático de Norden. En las pruebas, el ABS resultó ser demasiado difícil de usar, requiriendo largos recorridos de bombas para que la computadora tuviera tiempo de resolver el punto objetivo. Cuando el Comando de Bombarderos de la RAF se quejó de que incluso el CSBS había tenido un encuentro demasiado largo con el objetivo, los esfuerzos para desplegar el ABS terminaron. Para sus necesidades, desarrollaron una nueva mira vectorial, la Mk. XIV . El Mk. XIV presentaba una plataforma estabilizadora y una computadora de puntería, pero funcionaba más como el CSBS en funcionalidad general: el apuntador de bomba configuraba la computadora para mover el sistema de mira al ángulo adecuado, pero la mira de bomba no rastreaba el objetivo ni intentaba corregir la aeronave. sendero. La ventaja de este sistema era que era mucho más rápido de usar y podía usarse incluso mientras la aeronave estaba maniobrando, solo se necesitaban unos pocos segundos de vuelo en línea recta antes del lanzamiento. Ante la falta de capacidad de producción, se contrató a Sperry para producir el Mk. XIV en los Estados Unidos, llamándolo Sperry T-1.
Tanto los británicos como los alemanes introducirían más tarde visiones propias similares a las de Norden. Basándose al menos en parte en la información sobre los Norden que se les pasó a través del Duquesne Spy Ring , la Luftwaffe desarrolló el Lotfernrohr 7 . El mecanismo básico era casi idéntico al Norden, pero mucho más pequeño. En ciertas aplicaciones, el Lotfernrohr 7 podría ser utilizado por un avión de una sola tripulación, como fue el caso del Arado Ar 234 , el primer bombardero a reacción operativo del mundo. Durante la guerra, la RAF tuvo la necesidad de bombardeos precisos a gran altitud y en 1943 introdujo una versión estabilizada del ABS anterior, el Mirador Automático Estabilizado de Bomba (SABS) construido a mano . Fue producido en cantidades tan limitadas que al principio fue utilizado solo por el famoso Escuadrón N ° 617 de la RAF , The Dambusters.
Todos estos diseños se conocieron colectivamente como miras taquimétricas , "taquimétricas" refiriéndose a los mecanismos de sincronización que contaban las rotaciones de un tornillo o engranaje que funcionaba a una velocidad específica.
Bombardeo de radar y sistemas integrados
En la era anterior a la Segunda Guerra Mundial había habido un largo debate sobre los méritos relativos de los bombardeos diurnos y nocturnos. Por la noche, el bombardero es prácticamente invulnerable (hasta la introducción del radar ), pero encontrar su objetivo era un problema importante. En la práctica, solo se pueden atacar grandes objetivos, como ciudades. Durante el día, el bombardero podía usar sus miras de bombas para atacar objetivos puntuales, pero solo a riesgo de ser atacado por cazas enemigos y artillería antiaérea .
A principios de la década de 1930, los partidarios de los bombardeos nocturnos ganaron el debate, y la RAF y la Luftwaffe comenzaron la construcción de grandes flotas de aviones dedicados a la misión nocturna. Como " el bombardero siempre pasará ", estas fuerzas eran de naturaleza estratégica, en gran medida un elemento disuasorio para los propios bombarderos de la otra fuerza. Sin embargo, los nuevos motores introducidos a mediados de la década de 1930 llevaron a bombarderos mucho más grandes que podían llevar suites defensivas muy mejoradas, mientras que sus altitudes y velocidades operativas más altas los harían menos vulnerables a las defensas en tierra. La política cambió una vez más a favor de los ataques diurnos contra objetivos militares y fábricas, abandonando lo que se consideraba una política de bombardeos nocturnos cobarde y derrotista.
A pesar de este cambio, la Luftwaffe continuó esforzándose para resolver el problema de la navegación precisa durante la noche. Esto llevó a la Batalla de las Vigas durante las primeras etapas de la guerra. La RAF regresó con fuerza a principios de 1942 con sistemas propios similares y, a partir de ese momento, los sistemas de navegación por radio de mayor precisión permitieron bombardear en cualquier clima o condición operativa. El sistema Oboe , que se utilizó operativamente por primera vez a principios de 1943, ofrecía una precisión del mundo real del orden de 35 yardas, mucho mejor que cualquier visor óptico de bombas. La introducción del radar británico H2S mejoró aún más las habilidades del bombardero, permitiendo el ataque directo de objetivos sin la necesidad de transmisores de radio remotos, que tenían un alcance limitado a la línea de visión. En 1943, estas técnicas eran de uso generalizado tanto por la RAF como por la USAAF, lo que llevó al H2X y luego a una serie de versiones mejoradas como AN / APQ-13 y AN / APQ-7 utilizadas en el Boeing B-29 Superfortress .
Estos primeros sistemas funcionaban independientemente de cualquier visor óptico existente, pero esto presentaba el problema de tener que calcular por separado la trayectoria de la bomba. En el caso de Oboe, estos cálculos se realizaron antes de la misión en las bases terrestres. Pero como el bombardeo visual a la luz del día todavía se usaba ampliamente, se hicieron rápidamente conversiones y adaptaciones para repetir la señal de radar en las miras de bombas existentes, lo que permitió que la calculadora de miras de bombas resolviera el problema de los bombardeos de radar. Por ejemplo, el AN / APA-47 se usó para combinar la salida del AN / APQ-7 con el Norden, lo que permitió al apuntador de la bomba verificar fácilmente ambas imágenes para comparar el punto objetivo.
El análisis de los resultados de los ataques con bombas llevados a cabo utilizando técnicas de radionavegación o radar demostró que la precisión era esencialmente igual para los dos sistemas: los ataques nocturnos con Oboe pudieron alcanzar objetivos que el Norden no pudo durante el día. Con la excepción de las consideraciones operativas (resolución limitada del radar y alcance limitado de los sistemas de navegación), la necesidad de visores visuales desapareció rápidamente. Los diseños de la era de finales de la guerra, como el Boeing B-47 Stratojet y la English Electric Canberra conservaron sus sistemas ópticos, pero a menudo se los consideraba secundarios a los sistemas de radar y radio. En el caso de Canberra, el sistema óptico solo existía debido a retrasos en la disponibilidad del sistema de radar.
Desarrollos de posguerra
El papel del bombardeo estratégico fue siguiendo una evolución en el tiempo hacia misiones cada vez más altas, cada vez más rápidas y de mayor alcance con armas cada vez más poderosas. Aunque las miras taquimétricas proporcionaban la mayoría de las características necesarias para un bombardeo preciso, eran complejas, lentas y limitadas a ataques en línea recta y de nivel. En 1946, la Fuerza Aérea del Ejército de EE. UU. Solicitó al Grupo Asesor Científico de las Fuerzas Aéreas del Ejército que estudiara el problema de los bombardeos desde aviones a reacción que pronto entrarían en servicio. Llegaron a la conclusión de que a velocidades superiores a los 1.000 nudos, los sistemas ópticos serían inútiles: el alcance visual del objetivo sería menor que el alcance de una bomba lanzada a grandes altitudes y velocidades.
En los rangos de ataque que se están considerando, miles de millas, los sistemas de radionavegación no podrían ofrecer tanto el alcance como la precisión necesarios. Esto exigía sistemas de bombardeo por radar, pero los ejemplos existentes no ofrecían ni de lejos el rendimiento requerido. En las altitudes estratosféricas y los rangos de "avistamiento" largos que se están considerando, la antena del radar tendría que ser muy grande para ofrecer la resolución requerida, pero esto iba en contra de la necesidad de desarrollar una antena que fuera lo más pequeña posible para reducir la resistencia. . También señalaron que muchos objetivos no aparecerían directamente en el radar, por lo que la mira de bomba necesitaría la capacidad de caer en puntos relativos a algún hito que sí apareciera, los llamados "puntos de puntería compensados". Por último, el grupo señaló que muchas de las funciones de un sistema de este tipo se superpondrían a herramientas anteriormente separadas como los sistemas de navegación. Propusieron un sistema único que ofrecería cartografía, navegación, piloto automático y puntería de bombas, reduciendo así la complejidad y, especialmente, el espacio necesario. Una máquina de este tipo surgió primero en forma de AN / APQ-24 , y más tarde de "K-System", AN / APA-59 .
Durante las décadas de 1950 y 1960, los bombardeos de radar de este tipo eran comunes y la precisión de los sistemas se limitaba a lo que se necesitaba para soportar ataques con armas nucleares : se consideró adecuado un error circular probable (CEP) de unos 3.000 pies. A medida que el alcance de la misión se extendió a miles de millas, los bombarderos comenzaron a incorporar guía inercial y rastreadores de estrellas para permitir una navegación precisa cuando están lejos de tierra. Estos sistemas mejoraron rápidamente en precisión y, finalmente, se volvieron lo suficientemente precisos como para manejar el lanzamiento de la bomba sin la necesidad de una mira de bomba separada. Este fue el caso de la precisión de 1.500 pies exigida al B-70 Valkyrie , que carecía de cualquier tipo de mira convencional.
Sistemas modernos
Durante la Guerra Fría, el arma preferida fue la nuclear y las necesidades de precisión eran limitadas. El desarrollo de sistemas de bombardeo táctico, en particular la capacidad de atacar objetivos puntuales con armas convencionales que había sido el objetivo original del Norden, no se consideró seriamente. Por lo tanto, cuando Estados Unidos entró en la guerra de Vietnam , su arma preferida fue el Douglas A-26 Invader equipado con el Norden. Tal solución fue inadecuada.
Al mismo tiempo, los niveles de potencia cada vez mayores de los nuevos motores a reacción llevaron a aviones de combate con cargas de bombas similares a las de los bombarderos pesados de una generación anterior. Esto generó la demanda de una nueva generación de miras de bombas muy mejoradas que podrían ser utilizadas por un avión de una sola tripulación y empleadas en tácticas de combate, ya sea de alto nivel, bajo nivel, en una inmersión hacia el objetivo o durante maniobras difíciles. También se desarrolló una capacidad especializada para el lanzamiento de bombas para permitir que los aviones escapen del radio de explosión de sus propias armas nucleares , algo que solo requería una precisión media pero una trayectoria muy diferente que inicialmente requería una mira de bomba dedicada.
A medida que la electrónica mejoró, estos sistemas pudieron combinarse juntos y, finalmente, con sistemas para apuntar otras armas. Pueden ser controlados por el piloto directamente y proporcionar información a través de la pantalla de visualización frontal o una pantalla de video en el panel de instrumentos. La definición de visión de bombas se está volviendo borrosa ya que las bombas "inteligentes" con guía en vuelo , como las bombas guiadas por láser o las que usan GPS , reemplazan a las bombas de gravedad "tontas" .
Ver también
- Norden bombsight (USAAF)
- Mira automática estabilizada de bombas (RAF)
- Mira de bomba Mark XIV (RAF) menos precisa, para bombardeo de área
- Lotfernrohr 7 (Luftwaffe)
- SVP-24
Referencias
Bibliografía
- Datos balísticos terminales, Volumen I: Bombardeo (Informe técnico). Oficina del Jefe de Artillería del Ejército de EE. UU. Agosto de 1944.
- Effects , "Terminal Ballistic Data, Volume III: Bombing" , Oficina del Jefe de Artillería del Ejército de EE. UU., Septiembre de 1945
- Control de incendios , "Artillería y artillería naval, Volumen 2, Capítulo 23: Control de fuego de aeronaves" , Departamento de Artillería y Artillería, Academia Naval de los Estados Unidos, 1958
- Robert Perry, "Desarrollo de armamento aerotransportado" , Comando de sistemas de la fuerza aérea, octubre de 1961
- Allan Raymond, "How Our Bombsight Solves Problems" , Popular Science , diciembre de 1943, pág. 116-119, 212, 214
- Volta Torrey, "Cómo el Norden Bombsight hace su trabajo" , Popular Science , junio de 1945, pág. 70–73, 220, 224, 228, 232
- Christina Goulter, "Una ofensiva olvidada: campaña contra el envío de la Royal Air Force Coastal Command, 1940-1945" , Routledge, 1995
- Loyd Searle, "The bombsight war: Norden vs. Sperry" , IEEE Spectrum, septiembre de 1989, pág. 60–64