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Tema: La misión de romper la barrera del sonido

  1. #1
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    01 Aug, 09
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    Predeterminado La misión de romper la barrera del sonido

    El Mach 1.0


    El P-51 y Bob Gilruth

    Los pilotos americanos, que usaron configuraciones de ala de tipo recto, no eran ajenos al fenómeno de compresibilidad, muy al contrario: contaban con el P-38 y, un poco más adelante, con el P-51, como exponentes más conocidos y sufridos de este fenómeno. Contando con que ambos estaban diseñados según una misma hipótesis –el aire es incompresible-, es sin embargo curiosa la forma en que intentaban sobreponerse a los efectos de este fenómeno: el P-38 por su parte, contaba con un yoke de la época, de forma que el piloto emplease la fuerza de ambos brazos durante la realización de picados agresivos, antes de llegar a su Mach táctico. En cambio, el P-51, contaba con un ala de flujo laminar, que retrasa por su geometría el fenómeno de la compresibilidad, pero que también, dado que está especialmente diseñada para el vuelo a alta velocidad, hace que la entrada en pérdida se produzca antes.



    Fue gracias al P-51 que Bob Gilruth, un joven ingeniero de la NACA que en el futuro se convertiría en el primer Director de Vehículos Tripulados de la NASA, propuso un experimento de campo para estudiar el fenómeno de la compresibilidad. Por entonces, en los años 1940, ya existían túneles de viento supersónicos a disposición de la mencionada NACA; el problema era la obtención de datos en el que se conocería como régimen transónico: en el intervalo de velocidad que va desde aproximadamente Mach 0.75 hasta Mach 1.25, la fiabilidad de los datos obtenidos decrecía exponencialmente, hasta que dejaban de obtenerse por completo desde Mach 0.85 hasta Mach 1.20 aproximadamente. Para poder avanzar en las investigaciones del fenómeno de la compresibilidad, se lanzaban desde bombarderos B-29, cuerpos de alta penetración aerodinámica provistos de equipos de medida que transmitían datos a estaciones en tierra conforme iban ganando velocidad en caída libre. A su vez, serían seguidos durante la caída por radares de la US Navy. Sin embargo, no era suficiente

    Algunos pilotos de P-51 Mustang afirmaban que, en un picado y con el sol en una determinada posición respecto de alguna de las alas, se veían ondas recorrer la superficie del extradós. Gilruth, propuso anclar una sección de reducidas dimensiones y de inmejorable aerodinámica al extradós del ala de flujo laminar del Mustang, de forma que quedase perpendicular a esta. El avión estaría provisto de equipos de medidas que registraran el valor de la velocidad (recordemos que según Bernoulli, la diferencia de velocidades entre intradós y extradós crea una diferencia de presiones, siendo especialmente interesante ver qué velocidad se lograba en el extradós en un P-51). El Mach táctico del P-51 es de aproximadamente Mach 0.75, pero el piloto de ensayos lo llevó hasta su Mach crítico: Mach 0.81. Los resultados obtenidos tras un vuelo de altísimo riesgo fueron sorprendentes: la velocidad en el extradós era de Mach 1.4 o lo que es lo mismo, una sección del avión era ampliamente supersónica, mientras que el resto era subsónica. ¿Por qué?. El fin de la Segunda Guerra Mundial contestaría a esta respuesta.



    El avión de ensayos experimental MX-524

    Finalizada la Guerra, con el descubrimiento de los estudios alemanes sobre la compresibilidad entre otros, resurgió el concepto de avión de ensayos a gran velocidad en la NACA. Dos corrientes de pensamiento principales se simultanearon, ambos de dos pesos pesados en la organicación, John Stack y Ezra Kotcher:

    •John Stack, un aerodinamicista que en 1933 ya había propuesto un avión de ensayos de alta velocidad (teniendo en cuenta las limitaciones de esa época claro está) deseaba llevar a cabo ensayos en la región transónica de la envolvente de vuelo, empleando un turborreactor, tecnología que pese a haber sido probada, realmente estaba dando sus primeros pasos en los años 1940.

    •Ezra Kotcher, ingeniero de la USAAC, en cambio, dada su experiencia con el P-59, aconsejaba el empleo de un motor cohete que le permitiera impulsarse por el espacio aéreo a gran velocidad sin pérdida de empuje.

    Dicho de otra forma, Stack deseaba una permanencia de vuelo dentro del régimen transónico elevada, con el único fin de recolección masiva de datos. Kotcher y el Ejército, un avión capaz de llegar a Mach 2.0 o que se acercase al máximo a ese valor (y esto sin siquiera haber superado o alcanzado el Mach 1.0). Dado que “el Ejército pondría el dinero y definiría el avión”, la discusión acabó: se contactó con Bell Aircraft para desarrollar el proyecto MX-524, lo que dio lugar al pistoletazo de salida del Experimental Sonic-I o XS-1, conocido comúnmente como X-1. Stack no se rindió, sino que contactó con la USNavy, con éxito: por parte de la NACA, se desarrollaría el Douglas D-558.

    El XS-1



    Sin embargo, el Ejército fue prudente y contrató para el X-1 a la NACA como consultor. Desde el principio, se fijaron una serie de parámetros fijos e inamovibles: un peso de 500 libras en equipo electrónico de medida y un valor de factor de carga límite de 18 Gs. Las discrepancias se originaron en el diseño del ala.

    Desechando la utilización de alas en flecha (pese a que a finales de 1946 y principios de 1947 ya se conocían los beneficios de esta en el vuelo a alta velocidad, tanto por la obtención de los estudios alemanes como por el desarrollo de estudios propios por parte de un matemático de la NACA, Robert T. Jones), las diferencias de opinión se originaron en cuanto al espesor: Stack y Gilruth coincidían en que el espesor del estabilizador horizontal sería menor que el del ala, con el objeto de evitar que todas las superficies de sustentación sufriesen el fenómeno de la compresibilidad a la vez. En cambio, Stack proponía un espesor del ala de un 12%, mientras que Gilruth abogaba por un 5%, argumentando la mayor penetración aerodinámica de esta. Finalmente, se construyeron dos alas para dos aviones X-1: una de un 8% (que se montaría en el X-1-1 que volaría la USAF) y otra de un 10% (en el X-1-2, que volaría la NACA).

    En ambos casos, la planta de empuje sería un motor cohete construido por Reaction Motors y que proporcionaba aproximadamente 6.000 libras de empuje, empuje constante a cualquier altura, a diferencia de si se hubiera empleado un motor a reacción. Dado el corto tiempo de vuelo de un avión propulsado por este tipo de motor, y con el objetivo de aprovechar el tiempo de vuelo al máximo, el X-1 se lanzaría desde un avión, un B-29, una vez que este hubiera alcanzado una cierta altitud operativa.

    Charles E Yeager

    El Capitán Charles E. Yeager era un doble As de la Segunda Guerra Mundial, con 12,5 victorias confirmadas en el Teatro de Operaciones Europeo, siendo el primer piloto de combate en derribar un reactor en un avión de pistón. Algo más, e incluso decisivo para su carrera, se le añadía a sus hazañas: el ser uno de los dos únicos pilotos militares americanos que, tras ser derribado durante una misión y protagonizar una espectacular evasión por los Pirineos cargando con un compañero herido y en una situación límite, consiguió volver a su escuadrón en Inglaterra y participar de nuevo en la Guerra, sin ser enviado a los Estados Unidos, como era la costumbre, por el temor de los mandos de que fuera derribado de nuevo, capturado por los alemanes y, previo interrogatorio, confesase a estos las rutas y procedimientos de evasión a través de los Pirineos.

    Tras la Guerra, a los pilotos que habían sido derribados se les ofrecía la posibilidad de elegir destino, fuera cual fuera este; Yeager, con la paga de un Capitán, recién casado y esperando sus primer hijo, decidió junto con su mujer, Glennis Yeager, que lo mejor era escoger un destino cerca de la casa de la familia Yeager, en Hamlin en donde Glennis podría ser atendida durante el embarazo; el aeródromo más cercano era el Campo Wright, por lo que Yeager pidió el traslado, desconocedor de que el Campo Wright era el centro principal de investigación y experimentación de la USAAC: la cuna de sus pilotos de ensayos y aviones prototipos.

    Yeager fue destinado como Oficial de Mantenimiento, que en ese momento concreto implicaba una sola cosa: realizar lo que hoy en día se conocen como vuelos de pruebas una vez que el avión era reparado por cualquier motivo. En su autobiografía, Yeager llega a decir que “se bajaba de un avión para subirse en otro”. Pero había algo más: dada la corta vida de los motores a reacción de la época, los aviones P-80 habían de sufrir continuos overhauls, y el primero que los volaba recién salidos del hangar de mantenimiento, era Yeager, por lo que pronto se convirtió en el piloto con más experiencia en reactores de toda la USAAC, participando en eventos varios orquestados por la USAAC por todo el país.



    Estos hechos no pasaron desapercibidos para el Coronel Albert Boyd, el oficial al mando de la sección de vuelos de ensayo, quien pronto invitó a Yeager a entrar en la Escuela de Pilotos de Ensayos, aun siendo conocedor de que Yeager no tenía educación universitaria a diferencia del resto de sus compañeros. Allí, Yeager conocería a Jack Ridley, con quien formaría un equipo sobresaliente hasta 1953, fecha en la ambos siguieron caminos distintos pero con contacto permanente, roto por la prematura muerte de Ridley en 1957.

    En 1947, la USAAC decidió comenzar los ensayos en vuelo con el Bell X-1-1, avión que hasta ese momento había estado volando el piloto de ensayos de Bell, “Slick” Goodlin, quien cada vez pedía más dinero por sus vuelos, conforme se acercaba más y más al Mach 1.0. Para este proyecto, que estaba clasificado como alto secreto por razones obvias, Boyd entrevistó personalmente a sus pilotos junto con su Teniente Coronel, Fred Ascani. El favorito de Ascani era el piloto de ensayos “senior” del Campo Wright, pero el de Boyd era Yeager. Tras una entrevista de casi una hora en la que Boyd puso a prueba a Yeager, finalmente le confió sus pensamientos, diciéndole que era sin duda una misión extremadamente delicada y trascendental y que el hombre que la llevase a cabo, pasaría sin duda a la historia. Boyd era conocedor de que Yeager no había ido a la Universidad, y que durante el curso de piloto de ensayos, había dependido fuertemente de Ridley; más aún, estaba casado y era padre, requisitos que a Boyd para el proceso de selección, le parecían en cierta forma contraproducentes dado el alto riesgo de la misión. Dicho esto, durante la mencionada entrevista que duró una hora de reloj y con Yeager siempre en posición de firmes, Boyd le preguntó qué otros dos miembros elegiría para su equipo. La respuesta fue rápida: Ridley y Bob Hoover. Los tres, deberían ver el avión en las instalaciones de Bell y hablar tanto con Larry Bell, fundador de Bell Aircraft como con Dick Frost, ingeniero de Bell y también piloto de acompañamiento del X-1.

    La barrera del sonido

    Tras un briefing del avión, del que Jack Ridley salió completamente maravillado de las posibilidades del mismo, y una prueba del motor con el avión encadenado al suelo en las instalaciones de Bell por parte de Yeager, el Coronel Boyd formó el equipo: Yeager sería el piloto, Hoover el piloto de acompañamiento y Ridley el ingeniero del programa por parte del Ejército. Yeager y Hoover se sometieron a una serie de pruebas físicas extremas inéditas hasta la fecha, siendo el caso más curioso la despresurización a unos hipotéticos 100.000 pies en una cámara hiperbárica, que tenían como objeto el comprobar la excelente preparación y forma física de ambos frente a posibles complicaciones y situaciones que surgiesen duran el vuelo a gran altitud. Así, y tras un estudio exhaustivo del avión y sus sistemas, dieron comienzo los vuelos en el X-1-1 (recordemos que la USAAC, recién convertida en USAF, utilizaría el avión con menor espesor alar); los primeros eran vuelos de familiarización, con doble objetivo:

    •Habituar al piloto a ser soltado del B-29, con y sin combustible en los tanques: El B-29 tras el ascenso, iniciaba un picado para ganar velocidad y soltar al X-1, que por la delgadez de planos, entraba en pérdida a una velocidad considerable, muy cercana a la máxima a la que lograba el B-29 durante el picado.

    •Habituar al piloto al manejo del aparato, ejecutado mediante un yoke de grandes dimensiones en una cabina de baja visibilidad.

    •Habituar al piloto al aterrizaje a gran velocidad, sin combustible en los tanques y con un tren de aterrizaje extremadamente ligero, en los lagos secos del Campo Muroc, hoy B.A de Edwards, escenario que, siendo idóneo por sus características geográficas, sería idóneo para este proyecto.



    De aquí, pasaron a los vuelos. Dado que se adentraban en la región de la envolvente de vuelo inexplorada, el “ughknown” como lo llamaban Yeager y Ridley, se acordó que se iría incrementando la velocidad gradualmente según la disposición de los científicos de la NACA, de forma que estos pudiesen analizar los datos de cada vuelo y diseñar el siguiente con el mayor margen de seguridad posible. Cada vuelo que aproximaba más al X-1 traía consigo mayores efectos de vibraciones y de bataneos, hasta que a una velocidad registrada en el según instrumentos de medida y Machmeter de 0.955 (posteriormente se descubriría que la velocidad real había sido de Mach 0.988), el elevador simplemente dejó de responder. Los tirones de palanca de Yeager no producían ningún cambio de actitud, recuperando el control al decelerar.

    Ridley había estudiado el avión y sus sistemas concienzudamente, y se había percatado de que el estabilizador horizontal estaba conectado a un pequeño pistón accionado a través de una válvula solenoide. Este mecanismo permitía un ligero movimiento, limitado eso sí, del estabilizador horizontal, mecanismo que fue implementado en el Bell X-1 a instancia de Dick Frost, a modo de sistema de seguridad en vuelo. Ridley pensó que la onda de choque que se formaba en las cercanías de Mach 1.0 estaba enmascarando el movimiento del elevador, por lo que, si se utilizaba esta válvula solenoide en ese momento, el movimiento o deflexión extra sería la suficiente como para permitir el control del avión.

    En el siguiente vuelo, tras la aprobación del procedimiento por el Coronel Boyd, se probó la efectividad de este sistema, con excelentes resultados. Finalmente, en el que sería el vuelo número 9 ejecutado el 14 de Octubre de 1947 y tras una sesión teórica extremadamente compleja, los ingenieros de la NACA pidieron a los miembros de la USAF el llevar el avión a Mach 0.97 (según el Machmeter). Por su parte, los integrantes del equipo de Yeager decidieron que si, se daban las circunstancias, irían a por el Mach 1.0. Ambos equipos de trabajo estaban, en cierta forma y según sus propias hipótesis, equivocados: el vuelo superaría el Mach 1.0.

    Así, cuando el avión, con las cuatro cámaras de combustión encendidas, alcanzó una velocidad de Mach 0.98 en el Machmeter, este saltó de forma abrupta a Mach 1.0, saliéndose de la escala escasos segundos después (se había logrado una velocidad de Mach 1.07) y desapareciendo las vibraciones, el bataneo y en definitiva, las incomodidades experimentadas hasta el momento. Eyectando el combustible con morro arriba, se tomó sin novedad.

    ¿Por qué tanto la USAF como la NACA erraron en cuanto a la velocidad máxima a alcanzar, unos por exceso y otros por defecto?, la explicación es sencilla: por un error de calibración en la medida de la presión estática, normal habida cuenta de que era la primera vez en la historia que un avión se movía en esa región de la envolvente de vuelo. Asimismo, se llegó a la conclusión que la pérdida de control experimentada por Yeager a Mach 0.97 (Machmeter) se debía a la formación de una onda de choque en la misma bisagra del elevador.

    Tras este histórico vuelo, se ordenó un silencio completo sobre el mismo, que duró varios meses; no obstante, los conocedores del mismo volaron en el X-1: Boyd, Ridley, Frost…siendo la velocidad máxima alcanzada cercana a Mach 1.5, precisamente por el mismo Yeager.

    La retirada del servicio del X-1 supuso también el fin de una era, la era subsónica. Había comenzado la era supersónica.

    El Mach 1.0
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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    La carrera al Mach 1 y los estudios británicos de la compresibilidad: EL MILES M.52

    Por Javier Sánchez-Horneros Pérez
    El año pasado se cumplía el décimo aniversario de la entrada en servicio de la primera tranche o batch del Eurofighter, caza multimisión de configuración delta-canard, gobernado por el piloto a través de un sistema de control de vuelo digital que monitoriza en tiempo real tanto el estado del avión, considerando como tal la configuración del mismo, su actitud y demás parámetros en los que se desarrolla el vuelo, como las demandas de control que el piloto ejerce a través de la palanca de control, pedales y mando de gases. El Eurofighter, al igual que el Rafale o el F-22, posee capacidad “supercrucero”, o dicho de otra manera, la capacidad de superar Mach 1.0 en vuelo nivelado sin necesidad de utilizar la postcombustión.



    La capacidad de supercrucero es, con la posible excepción del F-35 dado el diferente tipo de misiones que ha de realizar, una de las muchas características que hoy en día se le demanda a un caza de superioridad aérea, independientemente de que sea capaz de desarrollar misiones aire-suelo con la misma eficacia, como es el caso del Typhoon. Sin embargo, hubo una época en la que esta característica era inimaginable, es más: el reto era alcanzar el número mágico, el Mach 1.0. Algunos pensaban que era imposible. Otros en cambio que había de diseñarse un avión con configuración aerodinámica óptima dotado de un propulsor igualmente eficaz. Desde una cierta perspectiva, ambos grupos tenían razón: la configuración aerodinámica de la época impedía alcanzar valores cercanos a la velocidad del sonido, siendo por ello mismo impensable el dotar a un determinado avión de un motor que le permitiese superar la resistencia aerodinámica generada, dado que el solo hecho de aproximarse a cierto valor de Mach que dependía de la configuración aerodinámica del avión, provocaba una pérdida de control del mismo, con resultados normalmente catastróficos.

    Lo cierto es que os problemas derivados de la compresibilidad habían hecho su aparición desde prácticamente el nacimiento de la aviación, justamente en las hélices del grupo propulsor. Resumiendo mucho el concepto, todos los puntos de la hélice deben recorrer el mismo espacio en el mismo tiempo, lo que conlleva que desde el centro de la misma hasta sus puntas, la velocidad vaya en aumento; concretamente, el mayor valor, aproximadamente un valor de Mach 0.70-0.75, se dará en las puntas, la zona más alejada del centro mismo del círculo descrito por la hélice, en la que la velocidad será cero (centro instantáneo de rotación o CIR). Con la continua búsqueda del aumento de prestaciones, se desarrollaban motores de mayor potencia que permitían a los aviones alcanzar mayor velocidad y altura, pero en los que aparecía el fenómeno de la compresibilidad. La solución adoptada es bien sabida por todos: si no se puede aumentar la velocidad de giro de la hélice, se aumenta el diámetro de la misma, lo que permitirá disponer de más par, impulsando por tanto mayor cantidad de aire. Si bien en los años 1930 se conocían y se empleaban túneles de viento en los diferentes centros de investigación aerodinámica (como la NACA por citar un ejemplo) para estudiar diferentes perfiles aerodinámicos en diferentes países, también es cierto que aquellos que podían simular entornos superiores a Mach 1.0 presentaban la misma característica: la toma de datos era correcta desde una velocidad de 0 hasta Mach 0.75, pero desde ese valor de Mach, hasta aproximadamente 1.20-1.25, región que hoy en día se considera la región transónica, era imposible obtener dato alguno de la corriente de aire sobre el perfil alar.


    Tunel de viento de la NACA en 1937. (NASA).

    En 1935, un alemán, Adolf Busemann había realizado estudios sobre el ala en flecha para vuelo supersónico -con una serie de conclusiones presentadas en la Conferencia de Volta el mismo año-, fecha en la que todavía no se habían alcanzado velocidades mayores a aproximadamente 300 millas por hora. Las conclusiones que extrajo después de años de pruebas, en las que demostraba que la componente normal al borde de ataque del ala es la que genera tanto la sustentación como la resistencia inducida y por tanto, se ve afectada por el ángulo que adopte el ala entre otros factores, se implementarían en los aviones última generación de la Luftwaffe, entre ellos el Me-262. Por ello, si bien la corriente de pensamiento alemana abogaba por el empleo de alas en flecha, solución presente hoy en día en todos los aviones que sean capaces de acercarse al régimen transónico (y no digamos ser supersónicos), Inglaterra y Estados Unidos seguían centrados en las alas rectas.



    Durante la Segunda Guerra Mundial, cuando los pilotos se veían obligados a realizar picados con el mando de gases a fondo, descubrían horrorizados que los elevadores dejaban de funcionar, con consecuencias desastrosas en la gran mayoría de los casos. En este punto, hay que hacer especial incapié en una hipótesis fundamental bajo la cual se habían realizado todos los diseños de los aviones de la época hasta el momento: la incompresibilidad del aire, algo que, se comprobaba, no era acertado. El Mustang P-51, con su ala de flujo laminar, podía retrasar la aparición de los efectos de la compresibilidad; es más, la NACA, con Bob Gilruth a la cabeza, disponía de informes en los que se indicaba que si el ala del P-51 se encontraba durante un picado en una cierta posición angular respecto del sol, se podían ver sombras o estelas desplazarse a lo largo del ala. Tras considerar que por el mismo principio de la sustentación, la corriente de aire se desplazaba a mucha mayor velocidad por el extradós que por el intradós, Gilruth propuso montar una pequeña ala a escala perpendicular al extradós del ala de un P-51, provisto de equipos de medida adecuados. La sorpresa fue mayúscula cuando los datos demostraron, tras alcanzar una velocidad en picado de Mach 0.81, que la corriente de aire del extradós había alcanzado una velocidad de Mach 1.4, valor imposible de medir en un túnel de viento de la época. Estos y otros estudios llevaron a la creación del X-1 y del D-558, siendo el X-1 el primer avión reconocido en superar la barrera de sonido en vuelo recto y nivelado.



    Sin embargo, muy poco se sabe de la contribución inglesa en cuanto a investigación supersónica, y menos aún del avión propuesto para superar la barrera de sonido, el Miles M.52.

    En 1944, Inglaterra y Alemania eran los máximos exponentes en cuanto a investigación supersónica. Por parte de Inglaterra, la encargada de llevar a cabo las pruebas era el Departamento de Aerodinámica de la RAE, en Farnborough, y el avión escogido para este tipo de pruebas era el Spitfire XI, un avión de ala elíptica (en la que por la forma y disposición de este tipo de ala, todas sus secciones trabajan exactamente de la misma forma) y al que se le había quitado todo el equipo operativo correspondiente, aligerando su peso. Las pruebas consistían en llevar el avión a 40.000 pies, y llevarlo a un suave picado. A Mach 0.83, el avión comenzaba a temblar por la cola, perdiendo efectividad en el elevador y agravándose el picado, con temblores muy violentos y alabeos inducidos. A Mach 0.86, era necesario ejercer una fuerza de 60 libras para detener el picado, siendo este el límite físico de Eric “Winkle” Brown, tal y como describe en su biografía. Sin embargo, su superior, el Squadron Leader Tony Martingale, dotado de una mayor capacidad física, llevó al Spitfire a una velocidad máxima de Mach 0.92, ejerciendo para recuperar una fuerza equivalente a 100 libras de fuerza, ocasionando la pérdida en vuelo tanto de la hélice como de la reductora; la pérdida de este conjunto generó, evidentemente, una pérdida de peso, de forma que se originó un “zoom” instantáneo a 11 G´s que le llevó de nuevo a 40.000 pies de altura, hecho del que fue consciente Martingale tras recuperarse del blackout originado durante la maniobra. A su regreso a Farnborough, el avión había adquirido tanto por la presión dinámica como por el factor de carga alcanzado durante el vuelo un ligero perfil de ala en flecha.



    En Agosto de 1944, pocos meses después de estas experiencias, “Winkle” Brown recibió una breve nota del director de la RAE, en la que le encargaba ocuparse de la investigación en el campo supersónico, dado que la aparición de los reactores en escena hacía más acuciante que antes el estudio de la barrera del sonido y de que había más allá del valor de Mach 1.0, algo que tanto británicos como americanos llamaban “the unknown” (Chuck Yeager y Jack Reilly lo llamaron casi tres años más tarde, durante las pruebas del X-1 en el Campo Muroc, “the unghknown”, nótese la diferencia). Esta investigación sería llevada a cabo conjuntamente con Miles Aircraft, en un avión de ensayos prototipo denominado Miles M.52.


    Eric Brown (Dailymail.co.uk)

    El Miles M.52 implicaba desde su misma concepción la incorporación de una serie de elementos radicalmente nuevos, comenzado por el fuselaje, en forma cilíndrica y similar al de una bala de 0,5 pulgadas (12,7 milímetros), que daba comienzo en la cabina, presurizada y de un diámetro de 4 pies (aproximadamente 1,22 metros) y de forma cónica, en donde se acomodaba el piloto en posición semi-reclinada. La cabina no formaba parte integral del fuselaje, sino que podía desprenderse del mismo mediante cargas de cordita, disponiendo de un paracaídas de frenado que disminuiría si velocidad y cambiaría su actitud lo suficiente como para que el piloto pudiese saltar con su propio paracaídas. Las alas, de tipo biconvexo o como se conocían en la época, de tipo Gillette, en un paralelismo con la conocida marca de cuchillas de afeitar, tenían como características principales el ser sólidas (no disponían de depósitos de combustible ni de alojamiento para el tren de aterrizaje) ser extremadamente afiladas (bajo espesor) y tener una envergadura de 25 pies (7,62 metros).

    El objetivo era alcanzar una altura de 50.000 pies y alcanzar una velocidad aproximada de Mach 1.07 durante un picado hasta 36.000 pies, para lo cual se emplearía un reactor Whittle con una tobera de admisión modificada, situada entre la cabina y el fuselaje y un sistema primitivo de postquemador. El sistema que hoy en día conocemos como postquemador estaba siendo estudiado, de forma secundaria, con la aparición de los motores a reacción, dado que los principales problemas que surgían eran relativos tanto al bajo valor de empuje obtenido como a la baja capacidad instantánea de generación de empuje (por el especial cuidado con que había que manejar el mando de gases, tanto para evitar la entrada en pérdida del compresor como el incremento instantáneo y descontrolado de temperatura que dañase los álabes de la turbina) que dificultaba su empleo en combate. El reactor, un Power Jets W2/700 proporcionaría, junto con la aerodinámica descrita, una capacidad transónica limitada por el empuje del reactor, con lo que la clave para vencer el aumento de resistencia generado a medida que el avión se aproximaba a Mach 1.0 sería el empleo del postquemador. Al igual que hoy en día, este postquemador emplearía el remanente de oxígeno existente en los gases de escape, ayudado por una serie de rotores provistos de álabes de turbinas en la zona del chorro de salida, tras la turbina en sí misma una especie de aumentador que conjuntamente con el compresor y la turbina, formaban el primer motor a reacción con postquemador del mundo.


    Grafico del motor Power Jet W2/700 (Midland Air Museum

    Junto con el motor altamente modificado, el elemento más novedoso y clave de este avión era el elevador completo u all flying tail del que constaba, también de perfil biconvexo. Los orígenes del all flying tail se remontan al momento mismo del estudio de la pérdida de efectividad de los elevadores durante el vuelo en régimen transónico. Para recuperar, los pilotos utilizaban además de toda la fuerza física posible en la palanca de control, los compensadores de profundidad, en algunos casos con éxito, como recuerda Robin Olds en su biografía Fighter Pilot, en donde tras un picado durante una misión de escolta en un P-38 supera el Mach táctico (o número máximo de Mach en donde el avión es controlable) del mismo y se ve inmerso en un picado descontrolado, pudiendo recuperar a escasos metros del suelo tras la pérdida de elementos laterales de la cúpula, gracias al aumento del espesor del aire y al empleo completo tanto de la palanca –en este caso, yokes- como del compensador. Por tanto, la idea era proporcionar tanto una mayor superficie de control al piloto en el eje de cabeceo, empleando de forma conjunta el elevador y el estabilizador para recuperar el picado, como impedir la formación de ondas de choque en las zonas del estabilizador, que inutilizaban al elevador al impedir el normal recorrido del flujo de aire a través de su superficie. Un modelo a escala tanto de la cola como del ala y construidos en madera fueron montados sobre un Falcon M.3B, realizando pruebas en vuelo con Eric Brown como piloto, en Abril de 1945. Si bien las pruebas fueron un éxito, la dinámica de vuelo del Falcon se vio lógicamente afectada, aumentando la velocidad de aterrizaje, algo normal dado el perfil aerodinámico, obteniendo por tanto un éxito


    Un modelo a escala del Miles M.52 en las instalaciones de la RAE. (RAF).


    A comienzos de la primavera de 1945, el Gobierno Británico ordenó a Miles Aircraft el traspaso completo de los estudios y resultados obtenidos con el Miles M.52. Durante la Segunda Guerra Mundial, la comunicación entre Estados Unidos e Inglaterra era algo cotidiano, formándose comisiones y delegaciones que visitaban a sus homónimos. Sin embargo, en este caso, y pese a que una delegación británica tenía previsto visitar a posteriori los Estados Unidos con el objetivo de que estos les traspasaran a su vez los datos obtenidos en investigaciones de alta velocidad, o high speed research como se conocía a las investigaciones del programa supersónico, los americanos cancelaron la visita poco antes de que tuviera lugar.

    Cuando el programa del Miles M.52 se encontraba a aproximadamente a falta de completar el 18% del mismo para lograr llevar a cabo el primer vuelo, fue cancelado completamente en Febrero de 1946, sin dar ninguna explicación satisfactoria. Algunas fuentes, ajenas a Eric Brown indican que se había decidido, a comienzos de 1946, el llevar a cabo el programa supersónico mediante modelos/aviones no tripulados diseñados y construidos por Vickers, que estaban fuertemente basados en el Miles M.52. En todo caso, todas incluido el propio Brown, coinciden en que en 1955 el Gobierno Británico conservador admitió en un comunicado que la cancelación del Miles M.52 supuso un duro retraso a la entrada en la era supersónica de la avión británica.

    Curiosamente, fue el flying tail, el que permitió a Yeager superar la barrera del sonido en 1947. El X-1 había estado a punto de cancelarse tras una pérdida de respuesta completa del elevador a Mach 0.94 (según el Machmeter en cabina). Sin embargo, Jack Ridley, tras conversaciones con Dick Frost, el delegado para el Programa X-1 de Bell Aircraft, sugirió que Yeager lo utilizase, para proporcionar una mayor superficie de control, ya que estaba convencido de que el problema de la pérdida de control se debía a la falta de corriente de aire en el elevador, por estar afectado por ondas de choque.

    El resto es historia…

    LOS ESTUDIOS BRITÁNICOS DE LA COMPRESIBILIDAD: EL MILES M.52
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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    Cita Iniciado por DragoDrayson Ver mensaje
    La carrera al Mach 1 y los estudios británicos de la compresibilidad: EL MILES M.52

    Por Javier Sánchez-Horneros Pérez
    El año pasado se cumplía el décimo aniversario de la entrada en servicio de la primera tranche o batch del Eurofighter, caza multimisión de configuración delta-canard, gobernado por el piloto a través de un sistema de control de vuelo digital que monitoriza en tiempo real tanto el estado del avión, considerando como tal la configuración del mismo, su actitud y demás parámetros en los que se desarrolla el vuelo, como las demandas de control que el piloto ejerce a través de la palanca de control, pedales y mando de gases. El Eurofighter, al igual que el Rafale o el F-22, posee capacidad “supercrucero”, o dicho de otra manera, la capacidad de superar Mach 1.0 en vuelo nivelado sin necesidad de utilizar la postcombustión.



    La capacidad de supercrucero es, con la posible excepción del F-35 dado el diferente tipo de misiones que ha de realizar, una de las muchas características que hoy en día se le demanda a un caza de superioridad aérea, independientemente de que sea capaz de desarrollar misiones aire-suelo con la misma eficacia, como es el caso del Typhoon. Sin embargo, hubo una época en la que esta característica era inimaginable, es más: el reto era alcanzar el número mágico, el Mach 1.0. Algunos pensaban que era imposible. Otros en cambio que había de diseñarse un avión con configuración aerodinámica óptima dotado de un propulsor igualmente eficaz. Desde una cierta perspectiva, ambos grupos tenían razón: la configuración aerodinámica de la época impedía alcanzar valores cercanos a la velocidad del sonido, siendo por ello mismo impensable el dotar a un determinado avión de un motor que le permitiese superar la resistencia aerodinámica generada, dado que el solo hecho de aproximarse a cierto valor de Mach que dependía de la configuración aerodinámica del avión, provocaba una pérdida de control del mismo, con resultados normalmente catastróficos.
    (Cont.)
    Sehr geehrter Herr DragoDrayson

    Una vez más, gracias por su excelente información acerca de este asunto. Hace unos días atrás pude ver por BBC2 un programa que le recomiendo sobre el mencionado en su post, capitán Eric 'Winkle' Brown.
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    Eric Brown (in dark uniform) with test pilots in the Forties Photo: Eric Brown
    El capitán Eric 'Winkle' Brown, de 95 años, cuenta sus experiencias de vuelo y aventuras hasta y durante la Segunda Guerra mundial en este documental ilustrado con imágenes de archivo.

    Britain's Greatest Pilot: The Extraordinary Story of Captain Winkle Brown
    BBC iPlayer - Britain's Greatest Pilot: The Extraordinary Story of Captain Winkle Brown

    BBC iPlayer - Install BBC iPlayer Downloads

    Nota sobre el documental publicada por The Telegraph;
    The Extraordinary Story of Captain Winkle Brown, BBC Two, review - Telegraph

    Herr DragoDrayson, cuando posea algún momento libre llene una copa con un buen Calvados o una taza de chocolate, busque su sillón favorito, cierre las puertas, siéntese y escuche esto:
    BBC Radio 4 - iPM, 20/04/2013

    Extractos de un buen DVD;
    Captain Eric Melrose "Winkle" Brown. Short Extracts from DVD - YouTube

    Hay una interesante entrevista realizada por el periodista/piloto Pat Malone aquí:
    (Vea la página 9 del enlace.)
    https://www.airpilots.org/ruth-docum...2009%20pt1.pdf

    En otra parte de su post menciona a Robin Olds. Hace trece años atrás tuve el honor de conocerlo y pude conversar muy largo en un par de ocasiones con él y… ¡todo un hombre notable y aviador supremo! Creo que podría llenar páginas de nuestras charlas.

    八八一

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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    ¡Muchas gracias Solothurn!

    Seguramente un buen Malbec de mis tierras será el compañero para disfrutar la entrevista a este legendario piloto.

    Me siento ansioso por leer algún día, una recopilación de sus charlas con Robin Olds. Por desgracia, solo es citado a modo ejemplificador en el artículo de los señores Sánchez y Pérez. Pero, me imagino que habrá compartido grandes anécdotas con vos.

    Un abrazo
    "Antes sacrificaría mi existencia que echar una mancha sobre mi vida pública que se pudiera interpretar por ambición".José de San Martín

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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    Grüezi mitenand!

    Supersonic Scoop (1947)

    Jan 29, 2015 by Guy Norris in From The Archives

    Aviation Week anotó uno de los mayores aciertos aeroespaciales del siglo 20, cuando el 22 de diciembre de 1947, se reveló que la legendaria barrera del sonido había sido rota por el capitán de la Fuerza Aérea de los EE.UU. Charles 'Chuck' Yeager en el Bell XS-1.

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Nombre: Bell_X-1_in_flight.jpg 
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    Capt. Charles ‘Chuck’ Yeager achieved Mach 1.06 on his record flight in Bell X-1 No.1 46-062, pictured here under power from its Reaction Motors XLR11 rocket engine.

    La noticia se filtró a la revista al reconocido y respetado Ingeniero Editor Robert McLarren unos dos meses después del vuelo del 14 de octubre sobre el Muroc Dry Lake, California, y fue noticia al instante en todo el mundo. En el momento, los vuelos de alta velocidad en la búsqueda de una marca superior a la velocidad del sonido se habían convertido en un reto técnico serio para los diseñadores de los primeros jets. Equipos en todo los Estados Unidos, Gran Bretaña y Francia estaban compitiendo para ser el primero en impulsar una aeronave tripulada más allá de Mach 1.

    La misteriosa y curiosamente denominada "barrera del sonido", así llamada debido a los efectos de compresibilidad encontrados por las aeronaves en la región de velocidad transónica, también capturaron la imaginación del público después de la Segunda Guerra Mundial. La sensación causada por la historia de Aviation Week, por no hablar de la divulgación de los resultados de las pruebas clasificadas, por lo tanto, enfurecieron a la Fuerza Aérea. Según Jay Miller, escribiendo en su libro histórico 'X-Planes’, la historia de Aviation Week "tomó a la Fuerza Aérea totalmente por sorpresa. Los rumores de una acción legal, con base en lo que la Fuerza Aérea considera una infracción muy grave de seguridad, contra Aviation Week persistieron durante semanas, pero no salió nada de ellos. El vuelo era ahora de dominio público y una demanda no podría reprimir el hecho“.

    Clic en la imagen para ver su versión completa. 

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    Similar to the B-29 used for initial X-1 flights, the more powerful EB-50A derivative was selected as a carrier aircraft for later tests. Here the ill-fated third X-1 is seen being readied for loading beneath the aircraft in 1951. Both the X-1 and B-50 were destroyed by fire in November that year when liquid oxygen reacted with Ulmer leather gaskets in the experimental aircraft.


    Descrito por McLarren como el Bell XS-1 ('S' para supersónico, un título más tarde simplificado a X-1), la configuración del fuselaje del avión se parecía mucho a una bala calibre .50, la teoría de que esto era conocido por ser una forma aerodinámica estable a una velocidad sónica. El vehículo propulsado por cohetes también tenía alas rectas, finas, pero fuertes que McLarren identificó como un factor importante dado que alas en flecha se estaban convirtiendo rápidamente en la configuración preferida para diseños de mayor velocidad. "Ahora existe la posibilidad de que no serán requeridas alas en flecha de los aviones supersónicos y una reevaluación de características de diseño de alta velocidad de los proyectos en curso se indica."

    Dados los tiempos pioneros podemos perdonar a McLarren para tal especulación, sobre todo cuando estaba trabajando en dicha información relativamente limitada. También es curioso ver en la historia que el nombre de Yeager está mal escrito Yaeger. ¿Era un simple error, o tal vez deliberadamente como parte de los esfuerzos para proteger su fuente? Nunca lo sabremos, pero independientemente de esto, el acierto supersónico de McLarren sigue siendo uno de las más grandes historias en las noticias de última hora de Aviation Week.

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    Nota:
    Supersonic Scoop (1947) | From The Archives

    Fuente:
    Aviation Week | Aerospace Defense, Business & Commercial News

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  6. #6
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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

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  7. #7
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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    En contraste a la foto que subió nuestro amigo Solothurn, así luce el lugar donde fue acoplado el X-1 al B-29



    Yeager Pit - where the X-1 was rolled in to allow the B-29 to roll over and attach the X-1 to the B-29.
    Última edición por DragoDrayson; 31/01/2015 a las 21:38
    "Antes sacrificaría mi existencia que echar una mancha sobre mi vida pública que se pudiera interpretar por ambición".José de San Martín

  8. #8
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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    General Chuck Yeager, a sus 89 voló en un F-15 para conmemorar el día en que el hombre rompió la barrera del sonido October 14, 2012

    "Antes sacrificaría mi existencia que echar una mancha sobre mi vida pública que se pudiera interpretar por ambición".José de San Martín

  9. #9
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    Predeterminado Re: La misión de romper la barrera del sonido

    Hay una leyenda que dice que un par de pilotos de pruebas norteamericanos, rompieron la barrera del sonido "extraoficialmente" antes que el X-1 durante las pruebas de los nuevos Sabre.

    Este mojón de la historia de la aeronáutica parece tener una contraparte legendaria, como el "primer" vuelo de los Hermanos Wrigth, de quienes se dice que tampoco fueron los primeros. "Cenicientas" hay en todas partes
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