Salto de esquí (aviación) - Ski-jump (aviation)

Un Sea Harrier de la Royal Navy despegando del salto de esquí en la cubierta del HMS  Invincible en mayo de 1990.

En aviación, un salto de esquí es una rampa curva hacia arriba que permite a la aeronave despegar de una pista que es más corta que el recorrido de despegue requerido por la aeronave . Al forzar la aeronave hacia arriba, se puede lograr el despegue a una velocidad aerodinámica menor que la requerida para un vuelo sostenido, mientras se permite que la aeronave acelere a tal velocidad en el aire en lugar de en la pista. Los saltos de esquí se utilizan comúnmente para lanzar aviones desde portaaviones que carecen de catapultas .

Se cree que el primer uso del salto de esquí ocurrió durante la Segunda Guerra Mundial , donde se agregó una rampa temporal al HMS  Furious para ayudar en el despegue de Fairey Barracudas, muy cargados, que realizaban una misión de ataque contra el acorazado alemán Tirpitz . Durante la era de la Guerra Fría , el concepto se estudió como un medio para reducir la longitud de las cubiertas de vuelo necesarias para los futuros portaaviones, así como para facilitar aviones cada vez más pesados ​​en el mar. La Royal Navy tomó un interés particular en el salto de esquí durante la década de 1970, realizando una serie de pruebas junto con el caza Hawker Siddeley Harrier VSTOL recientemente desarrollado , antes de elegir integrar la función en su próxima generación de portaaviones, la clase Invincible. .

Habiendo demostrado su valor operativo, numerosos servicios navales han adoptado el salto de esquí para sus propios portaaviones y plataformas de asalto anfibio, mientras que también se han examinado los usos terrestres. El salto con esquí se puede utilizar en dos enfoques diferentes, que son el despegue corto pero recuperación detenida ( STOBAR ) y el avión de despegue corto y aterrizaje vertical ( STOVL ); estos pertenecen a la operación de aviones convencionales y VSTOL, respectivamente. Los portaaviones equipados con catapulta se han convertido en una minoría en el siglo XXI, en parte debido a la disminución del costo y la complejidad de las operaciones de salto de esquí.

Principio

El pequeño portaaviones tailandés HTMS Chakri Naruebet de fabricación española con plataforma de salto de esquí en el Mar de China Meridional en abril de 2001.

Un avión de ala fija debe aumentar la velocidad de avance durante una carrera de despegue prolongada . A medida que aumenta la velocidad de avance, las alas producen una mayor cantidad de sustentación . A una velocidad lo suficientemente alta, la fuerza de sustentación excederá el peso de la aeronave y la aeronave será capaz de realizar un vuelo sostenido. Dado que la aeronave debe alcanzar la velocidad de vuelo utilizando solo sus propios motores para obtener energía, se requiere una pista larga para que la aeronave pueda aumentar la velocidad. En un portaaviones , la cabina de vuelo es tan corta que la mayoría de las aeronaves no pueden alcanzar la velocidad de vuelo antes de llegar al final de la cubierta. Dado que la sustentación es menor que la gravedad, la aeronave perderá altitud después de que las ruedas abandonen la cabina de vuelo y posiblemente caigan al mar.

Una rampa de salto de esquí al final de la cabina de vuelo redirige la aeronave a un ligero ángulo hacia arriba, convirtiendo parte del movimiento hacia adelante de la aeronave en una velocidad de ascenso positiva . Dado que la aeronave todavía viaja a una velocidad inadecuada para generar suficiente sustentación, su velocidad de ascenso comenzará a disminuir tan pronto como abandone la cabina de vuelo. Sin embargo, el lanzamiento del salto de esquí le ha dado a la aeronave tiempo adicional para seguir acelerando. Para cuando su velocidad ascendente se haya reducido a cero, la aeronave irá lo suficientemente rápido como para que sus alas produzcan suficiente sustentación. En este punto, la aeronave estará en vuelo estable, habiendo despegado desde el portaaviones sin bajar nunca por debajo de la altura de la cabina de vuelo.

Muchos portaaviones modernos carecen de catapultas, por lo que los aviones pesados ​​deben despegar con sus propios motores. Los saltos de esquí permiten el despegue de aviones más pesados ​​de lo que permite una plataforma horizontal. Sin embargo, los lanzamientos de saltos de esquí no pueden igualar las cargas útiles que son posibles gracias a los lanzamientos de catapulta de alta velocidad. Si bien aviones como el F / A 18 que normalmente se lanzan con catapulta pueden hacer uso de una rampa de esquí, esto generalmente tiene el costo de una capacidad reducida para combustible o municiones y, por lo tanto, afecta negativamente el alcance de la misión de manera significativa.

Historia

Un Fairey Barracuda despega del salto de esquí temporal en el HMS  Furious en 1944. La estructura de soporte de madera del salto de esquí es claramente visible.

Los primeros portaaviones podían lanzar aviones simplemente girando hacia el viento y agregando la propia velocidad del barco a la velocidad aerodinámica experimentada por el avión. Durante la Segunda Guerra Mundial, los aviones de transporte se volvieron tan pesados ​​que el despegue asistido se volvió deseable. Las catapultas de cubierta se utilizaron para acelerar los aviones a la velocidad de despegue, especialmente al lanzar aviones pesados ​​o cuando era inconveniente cambiar de rumbo. Un uso temprano del salto de esquí ocurrió en 1944, cuando el portaaviones británico HMS  Furious lanzó un ataque contra el acorazado alemán Tirpitz . Una rampa de salto de esquí relativamente tosca se instaló temporalmente en el extremo de la cubierta de vuelo, lo que ayudó a despegar el Fairey Barracudas, cargado de bombas .

En los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial, la tendencia predominante de aviones de transporte cada vez más pesados ​​continuó a buen ritmo, lo que generó temores de que eventualmente tales aumentos excederían las capacidades viables de carga útil de cualquier sistema de catapulta. En consecuencia, se llevó a cabo una investigación sobre métodos alternativos para ayudar al despegue. Un estudio de la NACA completado en 1952 propuso el uso de un salto de esquí después de la catapulta del avión para proporcionar asistencia adicional a los aviones que parten.

En su 1973 M.Phil. tesis, Tte. Cdr. DR Taylor de la Royal Navy británica propuso el uso de un salto de esquí para ayudar al Harrier Jump Jet a despegar. Su diseño de salto de esquí, que presentaba una curva, fue recibido inicialmente con escepticismo, pero otros funcionarios respaldaron las pruebas de la propuesta. Por lo tanto, la prueba inicial con varios ángulos de rampa se llevó a cabo en RAE Bedford ; el avión utilizado fue el demostrador Harrier de dos asientos G-VTOL . Los resultados se verificaron aún más mediante técnicas de modelado por computadora y simulaciones. Estas pruebas demostraron que el rendimiento aumentaba con el ángulo de salto de esquí, pero los planificadores optaron por seleccionar el ángulo mínimo, supuestamente el razonamiento detrás de esta elección fue evitar colocar una tensión excesiva en el tren de aterrizaje de la aeronave.

Durante la década de 1970, la Royal Navy estaba considerando la construcción de un crucero de cubierta o un portaaviones ligero y decidió integrar el salto de esquí en el proyecto. En consecuencia, los portaaviones de la clase Invencible se construyeron con saltos de esquí, acortando en gran medida la distancia requerida para el despegue de los Harriers incluso cuando estaban cargados con una carga útil útil. El salto de esquí resultó ser una adición relativamente barata y sencilla a los portaequipajes, que comprende una construcción de acero sin partes móviles. Se agregó un salto de esquí al primer portaaviones del tipo, HMS  Invincible , mientras se acondicionaba en Barrow; se fijó en un ángulo conservador de 7º. El 30 de octubre de 1980, el piloto de pruebas Lt Cdr David Poole realizó el primer despegue Harrier asistido por salto de esquí en el mar. El HMS  Illustrious también se equipó inicialmente con una rampa de 7º; sin embargo, el HMS  Ark Royal , se construyó con una rampa de 12º desde el principio, que se determinó como el ángulo óptimo. Posteriormente, los dos primeros barcos se modernizaron con rampas de 12º para mejorar el rendimiento de sus aviones.

Un Lockheed Martin F-35B Lightning II despegando del portaaviones HMS  Queen Elizabeth

Después del éxito del Harrier, el salto de esquí se convirtió en un método probado para lanzar aviones desde barcos sin la complejidad y el gasto de una catapulta. Además, los modelos posteriores de salto de esquí presentan mejoras sobre el diseño original; Se determinó que incluso los surcos o imperfecciones relativamente menores en una superficie por lo demás absolutamente lisa eran suficientes para precipitar el agrietamiento en el tren de aterrizaje de un avión. Es por esta razón que la Royal Navy implementó tolerancias de diseño más estrictas en las especificaciones de rampa de los portaaviones clase Queen Elizabeth . Es posible que un salto de esquí moderno se construya como una única estructura removible colocada sobre la cubierta de vuelo delantera, en lugar de estar completamente integrado en la proa de un barco.

Los saltos de esquí se agregaron no solo a los portaaviones, sino también a numerosos barcos de asalto anfibios y muelles de aterrizaje de helicópteros para facilitar mejor la operación de los aviones STOVL. Los muelles de aterrizaje de helicópteros (LHD) de la clase Juan Carlos de Australia y España también han sido equipados con saltos de esquí para facilitar las posibles operaciones de STOVL. Algo inusual, la Armada de los Estados Unidos nunca ha usado rampas para esquiar a bordo de sus barcos de asalto anfibio, a pesar de que son muy utilizadas por aviones VSTOL como múltiples modelos del Harrier Jump Jet y Lockheed Martin F-35B Lightning II ; se ha afirmado que esto se debe a que sus operaciones implican el uso combinado de helicópteros y barcos.

A principios del siglo XXI, las armadas británica, china, india, italiana, rusa, española y tailandesa poseían portaaviones equipados con rampas para esquiar. Tras el retiro del portaaviones brasileño São Paulo durante 2017, Estados Unidos y Francia fueron los únicos dos países que aún operaban portaaviones con catapultas.

Operaciones de portaaviones

STOBAR

Un Sukhoi Su-33 que se lanza desde el portaaviones ruso  Almirante Kuznetsov

En los portaaviones de despegue corto pero de recuperación detenida ( STOBAR ), los aviones convencionales se lanzan mediante un salto de esquí. El piloto aumenta el empuje de la aeronave encendiendo los posquemadores, mientras sostiene el avión frenando. Se levantan dos paneles de la cubierta del portaaviones frente al tren de aterrizaje principal de la aeronave, lo que garantiza que el avión permanezca inmóvil. Al recibir una orden, el piloto suelta el freno; los paneles de la plataforma vuelven a caer en sus ranuras; y la aeronave se desplaza rápidamente hacia adelante con el máximo empuje. Rodar sobre la rampa de esquí lanza el avión hacia arriba y hacia adelante.

Un MiG-29 que se lanza sobre la rampa de salto de esquí en un portaaviones clase Kuznetsov puede despegar a una velocidad de aproximadamente 70 nudos (130 km / h; 81 mph), en lugar de los habituales 140 nudos (260 km / h; 160 mph) (dependiendo de muchos factores, como el peso bruto).

Con la excepción de los Estados Unidos y Francia, todas las armadas del mundo que actualmente operan aviones navales de ala fija de portaaviones utilizan rampas de salto de esquí.

STOVL

Un Sea Harrier se lanza desde el portaaviones de la Armada de la India INS  Viraat

Los aviones de despegue corto y aterrizaje vertical ( STOVL ) realizan un despegue rodante convencional, con los escapes de los reactores configurados para proporcionar el máximo empuje hacia adelante. A medida que el avión se acerca a la rampa de salto de esquí, los escapes del jet se rotan para proporcionar elevación y empuje hacia adelante. Dichos despegues permiten un peso de despegue mayor que un lanzamiento horizontal sin asistencia, porque la rampa de salto de esquí proporciona un ímpetu vertical cuando más se necesita, justo en el despegue a la velocidad de despegue más lenta.

Los despegues de rampas de salto de esquí se consideran más seguros que los despegues en un portaaviones de techo plano. Cuando un Harrier se lanza desde un helicóptero de asalto de aterrizaje estadounidense (LHA), termina su recorrido de despegue y comienza a volar a 60 pies (18 m) sobre el agua. Es posible que no tenga una tasa de ascenso positiva , especialmente si el barco se inclinó hacia abajo durante la carrera de despegue. Usando una rampa de salto de esquí, un Harrier ciertamente se lanzará con una velocidad de ascenso positiva, y su impulso lo llevará a 150 a 200 pies (46 a 61 m) sobre el agua.

En 1988, un destacamento de la Infantería de Marina estadounidense McDonnell Douglas AV-8B Harrier II realizó una serie de pruebas de vuelo en el portaaviones español Príncipe de Asturias . Se descubrió que las condiciones de despegue que utilizarían los 230 m (750 pies) de la cabina de vuelo de una clase Tarawa solo tomarían 91 m (300 pies) con la rampa de salto de esquí de 12 ° de Asturias; esta espectacular mejora para un barco sin catapultas se describió como "nada menos que sorprendente".

Operaciones terrestres

F-14A despegando de una rampa en NAS Pax River durante las pruebas de viabilidad.

A principios de la década de 1990, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos examinó el uso de saltos de esquí en tierra para permitir despegues en campos cortos; el enfoque se consideró como "una posible solución al problema de denegación de pistas en Europa" durante la Guerra Fría . Se determinó que, al utilizar un salto de esquí con un ángulo de salida de nueve grados, la distancia requerida para el despegue de un McDonnell Douglas F / A-18 Hornet se reduciría aproximadamente a la mitad.

Barcos / clases con saltos de esquí

Referencias

Citas

Bibliografía

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enlaces externos