Cómo las oficinas de diseño de Mikoyan y Sukhoi lograron las alas de geometría variable
Continuación. Primera parte: Los orígenes del avión soviético de ala basculante: del Bell X-5 al Su-7IG.
El MiG-23 y el Su-24 abordaron desafíos fundamentalmente diferentes. Sin embargo, ambos surgieron después de que sus oficinas de diseño se encontraran con costos de ingeniería similares al emplear soluciones distintas.
A mediados de la década de 1960, el frente soviético aviación Se enfrentaban a un problema sin una solución obvia. Un ala fija en flecha funcionaba bien a velocidades supersónicas, pero requería pistas largas. En condiciones reales, con los aviones desplegados en aeródromos sin pavimentar y deteriorados, esto se convertía en una limitación importante. Dadas las exigencias de la década de 1960, un ala fija obligaba a un compromiso inaceptable entre despegue corto y velocidad.
Se propusieron varias soluciones. Una consistía en motores de sustentación: motores independientes en el fuselaje que generaban empuje vertical durante el despegue y el aterrizaje. Otra era el ángulo de flecha variable: reducir el ángulo de flecha del ala durante el despegue y el aterrizaje y aumentarlo durante el vuelo de crucero. Ambas oficinas de diseño probaron la primera, y ambas descubrieron que el costo era mayor de lo previsto.
"23-01" y "23-11": una bifurcación experimental de la Oficina de Diseño Mikoyan.
El prototipo, el "23-01", se construyó con un diseño aparentemente lógico: ala fija, un único motor de crucero y dos motores de sustentación RD-36-35 en el fuselaje para despegue y aterrizaje cortos (STOL). En aquel entonces, el TsAGI investigaba activamente el potencial del despegue y aterrizaje vertical (VTOL) para aeronaves de combate; el interés en las aeronaves VTOL no se limitaba a la Unión Soviética: el Hawker Siddeley Kestrel, predecesor del Harrier, ya volaba en Gran Bretaña. Sin embargo, el Harrier utilizaba una arquitectura fundamentalmente diferente: un único motor de crucero y sustentación con toberas giratorias, en lugar de motores de sustentación separados.
El caza experimental soviético de despegue y aterrizaje cortos MiG-23PD (también conocido como "23-01" o con el nombre en clave de la OTAN Faithless)
El desafío de ingeniería que suponían los motores de sustentación independientes resultó ser el mismo independientemente de la oficina de diseño: ocupaban espacio en el fuselaje, requerían tomas de aire, combustible y peso estructural, y no aportaban ningún beneficio útil más allá del despegue. En vuelo horizontal, eran un lastre. Para acortar aún más la carrera de despegue, era necesario aumentar el empuje de sustentación, lo que conllevaba un mayor peso y complejidad, en un modo en el que ninguna de las dos cosas era necesaria.
En la Oficina de Diseño Mikoyan, se desarrollaron en paralelo el "23-01" y la alternativa "23-11" con ala basculante; la variante con el sistema KIS entró en producción. El 10 de junio de 1967, el "23-11" realizó su primer vuelo. El ala podía adoptar tres posiciones: 16°, 45° y 72° a lo largo del borde de ataque, según el modo de vuelo. La tripulación elegía la posición; no disponía de selección automática de geometría en función del modo de vuelo, similar al sistema del F-14.
MiG-23 (código de fábrica "producto 23-11") en el taller de la Oficina de Diseño Mikoyan)
Esto reflejaba una diferencia no solo en la tecnología, sino también en los métodos de control. El interceptor estadounidense F-14, embarcado en portaaviones, se diseñó casi al mismo tiempo: su ángulo de flecha cambiaba automáticamente; el sistema de control ajustaba automáticamente la geometría del ala en función de la velocidad y la maniobrabilidad. Las tres posiciones escalonadas del MiG-23 reflejaban un principio diferente: el piloto seleccionaba de forma independiente el modo para cada tarea específica. El sistema escalonado era menos complejo arquitectónicamente, aunque comparar la fiabilidad de dos enfoques fundamentalmente distintos es incorrecto, ya que cada uno tenía sus propias limitaciones.
En el MiG-23, los puntos de anclaje principales se ubicaban bajo las secciones fijas del ala y el fuselaje; los pilones fijos bajo las consolas móviles se utilizaban únicamente para tanques de combustible externos con un ángulo de barrido de 16°. Este es un compromiso de diseño al que se enfrenta cualquier sistema de combate con puntos de anclaje externos: un pilón en una consola giratoria debe rotar sincrónicamente con la consola, o limita el rango de barrido disponible.
El MiG-23 evolucionó hasta convertirse en una familia: versiones de caza con diferentes sistemas de puntería y variantes de ataque —el MiG-23B y el MiG-27— con un morro rediseñado y un sistema de puntería optimizado para el ataque a tierra. El MiG-23B y el MiG-27 conservaron las mismas tres posiciones manuales principales de las alas: 16°, 45° y 72°.
T-6-1 y T-6-2I: El mismo callejón sin salida, diferente tarea.
La Oficina de Diseño Sukhoi tiene una similar. historia La tarea era diferente. Lo que se necesitaba no era un caza multimodo, sino un bombardero de primera línea para todo tipo de clima: tripulación por tripulación, penetración automatizada a baja altitud, operaciones en cualquier condición meteorológica y desde pistas de aterrizaje cortas.
El primer prototipo del avión experimental soviético de despegue y aterrizaje vertical/corto T-6-1 (el prototipo del bombardero de primera línea Su-24).
La primera configuración, la T-6-1, incluía cuatro motores de sustentación RD-36-35. La lógica de ingeniería era la misma: dotar a la aeronave de la capacidad de despegar de aeródromos dañados manteniendo su velocidad en modo de vuelo normal. Y el problema era el mismo: cuatro motores de sustentación ocupaban el espacio necesario para el equipo y el combustible, y un avión de ataque con un sistema integral de puntería y navegación disponía de poco espacio libre.
Su-24 (versión experimental con ala de geometría variable T6-2I)
La transición al T-6-2I no fue un rediseño de las alas, sino un cambio en el diseño aerodinámico. Los motores de sustentación desaparecieron; la aeronave recibió consolas giratorias con cuatro posiciones operativas: 16°, 35°, 45° y 69°. El 17 de enero de 1970, el T-6-2I realizó su primer vuelo. El 4 de febrero de 1975, el Su-24 entró en servicio.
Funcionalmente, el Su-24 era el más parecido al F-111 estadounidense: también tenía dos motores, una configuración de tripulación doble, un sistema de control y vuelo automatizado a baja altitud. Pero las similitudes se debían a limitaciones físicas idénticas y a una misión similar, no a una simple copia.
El General Dynamics F-111 Aardvark es un bombardero táctico estadounidense de largo alcance.
La misión de avance a baja altitud del Su-24 se logró no mediante control automático de barrido, sino mediante navegación automatizada y seguimiento del terreno. El KIS proporcionó el margen operativo necesario; el resto lo gestionaron los sistemas de navegación.
Lección general, diferentes coches
El MiG-23 y el Su-24 no están relacionados estructuralmente: TsAGI proporcionó la base científica para ambos proyectos, pero esto no significó la transferencia del mecanismo o la disposición de una oficina de diseño a la otra. La Oficina de Diseño Mikoyan construyó un caza con un radar y cohetes Aire-aire; Sukhoi Design Bureau: bombardero de ataque con sistema de puntería y navegación. Diferentes misiones, diferentes oficinas de diseño, diferentes configuraciones.
El denominador común no era el mecanismo, sino la lección. Los motores de sustentación no fracasaron por una mala idea: el Harrier demostró la viabilidad del concepto en una arquitectura diferente. El diseño específico con motores de sustentación separados, cuyo coste en vuelo normal resultó demasiado elevado, fue el que fracasó. El sistema de control integrado tampoco es gratuito: las bisagras, los actuadores, la sincronización y una sección central reforzada aumentan el peso y el mantenimiento. Pero la consola giratoria sigue generando sustentación durante el vuelo; el motor de sustentación no lo hace en vuelo horizontal.
El MiG-23 ha sido dado de baja en Rusia. El Su-24 sufrió pérdidas significativas en combate y está siendo reemplazado gradualmente por el Su-34; algunos ejemplares permanecen en servicio. Este modelo evolucionó desde el prototipo experimental T-6-2I hasta su entrada en servicio operativo, manteniendo su configuración aerodinámica prácticamente inalterada a lo largo de su trayectoria.
En aeronaves pesadas —como el Tu-22M y el Tu-160— el mismo diseño de ala basculante opera bajo condiciones fundamentalmente diferentes: distintos pesos al despegue, distintos alcances y una relación diferente entre la eficiencia y el coste de la estructura. La tercera parte explica por qué este diseño no solo se ha mantenido, sino que también se utiliza en las nuevas versiones y modernizaciones del Tu-160M.
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