Teoría, práctica y perspectivas. Proyectos de aviones sumergibles estadounidenses
Una de las variantes del avión submarino de NSWC Carderock
Durante muchas décadas, han aparecido regularmente varios proyectos y conceptos de aviones sumergibles: dispositivos capaces de realizar vuelos aerodinámicos y buceo alternativamente. Debido a limitaciones y dificultades objetivas, ni un solo proyecto de este tipo ha alcanzado una aplicación práctica. Sin embargo, la investigación en esta área continúa, y el papel principal en ellos sigue siendo Estados Unidos. Sus fuerzas navales muestran un gran interés en equipos de una clase inusual.
Dificultades objetivas
Cualquier proyecto de aeronave sumergible enfrenta una serie de dificultades objetivas. La combinación de dos funciones fundamentalmente diferentes siempre complica el diseño, hasta la pérdida de la capacidad de una de ellas. Se observan complicaciones similares en el contexto de un planeador, sistema de propulsión, bodega de carga, etc.
A finales de la década de XNUMX, la División Carderock del Centro de Guerra de Superficie Naval de la Armada de los EE. UU. Realizó otro trabajo de investigación sobre el tema de los aviones submarinos. Formó la gama exacta de tareas y problemas típicos de tales proyectos, y también propuso opciones para su solución basadas en tecnologías actuales. Es importante que en la etapa final de esta investigación y desarrollo, tales propuestas fueron confirmadas por pruebas de modelos a escala.
El diseño del dispositivo de NSWC Carderock
Una aeronave sumergible necesita un planeador ligero y duradero que pueda volar en el aire y soportar la presión del agua a profundidades operativas. Además, debe proporcionar todos los dispositivos y compartimentos necesarios. Entonces, un avión necesita tanques de combustible voluminosos y un submarino necesita tanques de lastre.
El diseño de la central eléctrica es un gran desafío. El buceo encubierto y el vuelo en el aire son procesos fundamentalmente diferentes para diferentes sistemas de propulsión. Como resultado, el dispositivo debe tener dos motores separados o algún tipo de sistema combinado.
Deben esperarse dificultades conocidas en la formación de un complejo de equipos a bordo. Un avión submarino necesita medios especiales de navegación y comunicación que puedan operar alternativamente en diferentes condiciones. Este factor también debe tenerse en cuenta al formar un complejo de armas, compartimentos de carga, etc.
Hidroala
El más interesante y desarrollado entre los proyectos modernos es el concepto formado en 2010 por el centro estadounidense NSWC en el marco de la investigación mencionada. El propósito de este trabajo fue determinar la posibilidad de crear una aeronave sumergible capaz de despegar desde una plataforma en alta mar, volar 400 millas por el aire y pasar 12 millas náuticas bajo el agua, para luego aterrizar nadadores de combate. Luego se requirió hacer el camino de regreso a la plataforma. La duración de la estancia bajo el agua se fijó en 3 días.
La maqueta despega del agua. Foto del informe NSWC Carderock
El diseño de "ala voladora" con un gran fuselaje saliente, borde de ataque en barrido y motores en las superficies superior e inferior se consideró óptimo. El ala se destinó a tanques y cisternas para diversos fines. La planta de energía incluía un par de motores turbofan para vuelo y un timón con motor eléctrico para navegar. Dentro del fuselaje y el ala, fue posible colocar una cabina para dos miembros de la tripulación y un compartimiento separado para seis paracaidistas. Se ofreció un chasis de esquí especial para el despegue y el aterrizaje.
NSWC Carderock ha trabajado en dos versiones del avión submarino. El más grande tenía una envergadura de aprox. 33 m con una longitud de aprox. 10 m, su masa calculada alcanzó 17,7 toneladas, la velocidad de crucero se determinó en 200 millas por hora en el aire y 6 nudos bajo el agua; otros parámetros deberían haber sido consistentes con la asignación original.
Se construyeron varios prototipos de acuerdo con estas ideas. Con su ayuda, calcularon el vuelo en el aire y los modos de despegue y aterrizaje. También se investigaron los detalles del buceo y el trabajo a poca profundidad. Las mayores dificultades, por razones obvias, se debieron a los problemas de la transición de un entorno a otro. Sin embargo, fue posible encontrar las mejores opciones para componentes y ensamblajes, así como formar los métodos más convenientes para realizar varios procesos.
Flimmer en vuelo. Foto de NRL
Con base en los resultados de este trabajo de investigación, NSWC Carderock planteó la posibilidad fundamental de crear un avión sumergible de carga y pasajeros basado en las tecnologías disponibles. Sin embargo, hasta donde se sabe, este trabajo de investigación no ha recibido desarrollo y el aspecto propuesto no se utilizó en proyectos reales. Sin embargo, circulan rumores en el extranjero sobre el posible lanzamiento de un trabajo de diseño experimental, que hasta ahora permanece en secreto.
Planeador de mar
A mediados de la década de los XNUMX, la Oficina de Investigación Naval (ONR) y el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) estaban demostrando nuevas versiones de aviones submarinos adaptados a tareas específicas. Se propuso utilizar tales productos para fortalecer la defensa antisubmarina.
Primero vino el Flimmer (formado por Flyer y Swimmer) de NLR. Era un aparato sin cola con un fuselaje desarrollado en forma de huso y un ala en flecha fuerte con quillas en las puntas. En la cola había una hélice empujadora. Más tarde, apareció el Flying Sea Glider con un diseño aerodinámico normal con un ala recta y una cola completa. Este dispositivo fue diseñado para vuelo sin motor y no tenía motor.
El concepto Flimmer / Flying Sea Glider implicó el uso de zumbido- submarinos como armas antisubmarinas. El transportista debe dejar caer dicho producto y volar sobre el mar, en busca de un objetivo submarino. Habiéndolo encontrado, el UAV debería chapotear y sumergirse bajo el agua. Luego apunta al submarino enemigo y lo golpea con su ojiva. La primera versión del Flimmer era capaz de volar y nadar de forma independiente. Se suponía que Flying Sea Glider funcionaba según el principio de un planeador submarino y se movía bajo el agua solo debido a la energía acumulada.
Una primera versión del Flying Sea Glider. Foto Ejecutivo del gobierno de EE. UU.
En 2015-18. Se han probado dos variantes de drones submarinos y se ha confirmado su capacidad para resolver las tareas asignadas. Cabe señalar que el concepto propuesto de UAV antisubmarino ha simplificado enormemente el desarrollo del proyecto. Se requieren dos productos de ONR y NRL para volar "de ida". No se proporciona salir del agua y despegar.
Curso de simplificación
En 2018, especialistas de la Universidad de Carolina del Norte publicaron información sobre su investigación y desarrollo sobre el tema del submarino no tripulado, encargado por DARPA. El aparato de diseño de la aeronave, "inspirado en las aves marinas", pasó las pruebas necesarias y demostró con éxito la capacidad de trabajar en dos entornos y la transición entre ellos.
Este dispositivo se construyó según el diseño aerodinámico normal con una envergadura recta de 1,42 m. La longitud del producto es de 1,32 m. Se colocó un motor eléctrico con hélice en la punta del fuselaje en forma de huso para el vuelo. El volumen central se asignó a las baterías y los controles. En la cola del fuselaje, frente a la viga tubular, había un motor para el movimiento bajo el agua. Usando un eje largo, hizo girar la hélice montada dentro de la unidad de cola.
El aterrizaje sobre el agua se realizó con un ángulo de ataque elevado para reducir la fuerza del impacto. Después de eso, utilizando las superficies de dirección estándar, el UAV podría sumergirse. El procedimiento de despegue comenzó a cierta profundidad. El dispositivo tomó una posición vertical y comenzó a ascender debido al motor de hélice. Levantando su morro sobre la superficie, el dron encendió el motor de vuelo.
Un UAV inspirado en las aves marinas despega del agua. Foto de la Universidad de Carolina del Norte.
En el proyecto de la Universidad de Carolina del Norte y DARPA, se implementó un esquema bastante simple de un avión submarino, que muestra las capacidades necesarias. Sin embargo, no se sabe nada sobre el desarrollo de estas ideas. Probablemente, una arquitectura de este tipo solo puede mostrar un alto rendimiento a pequeña escala. La creación de un avión de tamaño completo de este tipo será extremadamente difícil y es poco probable que proporcione todas las capacidades deseadas.
Futuro incierto
Así, el Pentágono y sus diversas estructuras no pierden interés por los aviones sumergibles y de vez en cuando se lanzan al desarrollo de nuevas muestras de este tipo. Sin embargo, los resultados de estos programas siguen siendo bastante modestos. Se han desarrollado y probado en la práctica varios conceptos de un avión de este tipo con diversas características y ventajas, pero las cosas no van más allá. Ninguno de los proyectos de investigación se ha convertido en un proyecto completo con una reserva para futuras aplicaciones prácticas.
La razón principal de esto puede considerarse una proporción específica de costos y beneficios potenciales. El desarrollo a gran escala de aviones submarinos, a pesar de la posibilidad fundamental, todavía se considera inconveniente. Al mismo tiempo, prestan suficiente atención a la investigación en esta área y la búsqueda de soluciones prometedoras. Además, el posible lugar de diseños inusuales en la Fuerza Aérea o la Armada sigue siendo incierto. También son cuestionables sus ventajas sobre otros medios y sistemas de aspecto tradicional.
Así, tanto en el pasado como en la actualidad, el principal resultado de todos los nuevos proyectos en el campo de las aeronaves sumergibles es la experiencia científica, de diseño y práctica. Si se utilizará en proyectos reales depende del cliente potencial. Hasta ahora, con todo el interés en tecnologías prometedoras, la Armada y la Fuerza Aérea de Estados Unidos prefieren hacerlo con soluciones tradicionales.
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