Catapulta de avión - Aircraft catapult

F-14 Tomcat preparándose para conectarse a una catapulta en USS  Saratoga

Una catapulta de aeronave es un dispositivo que se utiliza para permitir que las aeronaves despeguen desde una cantidad muy limitada de espacio, como la cubierta de un barco, pero también instalan pistas terrestres en casos excepcionales. Ahora se utiliza más comúnmente en portaaviones , como una forma de despegue asistido .

En la forma utilizada en los portaaviones, la catapulta consiste en una pista, o ranura, incorporada en la cabina de vuelo , debajo de la cual hay un pistón grande o lanzadera que se une a través de la pista al tren de morro de la aeronave, o en algunos casos un Un cable de acero , llamado brida de catapulta , está unido a la aeronave y al transbordador de catapulta. Históricamente se han utilizado otras formas, como montar un carro de lanzamiento que sostiene un hidroavión en una estructura construida con vigas largas montada en la cubierta de un buque de guerra o buque mercante , pero la mayoría de las catapultas comparten un concepto similar de pista deslizante.

Se han utilizado diferentes medios para propulsar la catapulta, como el peso y la torre de perforación , la pólvora , el volante , la presión de aire , la energía hidráulica y de vapor , y los propulsores de cohetes de combustible sólido. La Marina de los Estados Unidos está desarrollando el uso de Sistemas de Lanzamiento de Aeronaves Electromagnéticos con la construcción de los portaaviones clase Gerald R. Ford .

Históricamente, era más común que los hidroaviones fueran catapultados, lo que les permitía aterrizar en el agua cerca del barco y ser izados a bordo, aunque en la Segunda Guerra Mundial (antes de la llegada del portaaviones de escolta ) los aviones de combate convencionales (especialmente el Hawker Hurricane ) a veces ser catapultado desde buques mercantes equipados con catapulta (CAM) para ahuyentar los aviones enemigos, lo que obliga al piloto a desviarse a una pista de aterrizaje en tierra, o saltar en paracaídas o lanzarse al agua cerca del convoy y esperar el rescate.

Historia

Primer vuelo registrado usando una catapulta

Catapulta de Samuel Langley , casa flotante y aeródromo de transporte de hombres fallido (1903)

El pionero de la aviación y secretario del Smithsonian , Samuel Langley, utilizó una catapulta accionada por resorte para lanzar sus exitosos modelos voladores y su fallido Aeródromo de 1903. Asimismo, los hermanos Wright, a partir de 1904, utilizaron una catapulta de peso y estilo derrick para ayudar a sus primeros aviones con un despegue en un distancia limitada.

El 31 de julio de 1912, Theodore Gordon Ellyson se convirtió en la primera persona en ser lanzada desde un sistema de catapultas de la Marina de los EE. UU. La Marina había estado perfeccionando un sistema de catapulta de aire comprimido y lo había montado en el Santee Dock en Annapolis, Maryland . El primer intento casi mata al teniente Ellyson cuando el avión salió de la rampa con el morro apuntando hacia arriba y atrapó un viento cruzado, empujando el avión hacia el agua. Ellyson pudo escapar ileso de los escombros. El 12 de noviembre de 1912, el teniente Ellyson hizo historia como el primer lanzamiento exitoso de una catapulta de la Armada, desde una barcaza de carbón estacionaria. El 5 de noviembre de 1915, el teniente comandante Henry C. Mustin hizo el primer lanzamiento de catapulta desde un barco en marcha.

Cronograma de la aplicación

Característica Visto por primera vez Primero demostrado en Primer transportista encargado Entrada en servicio Notas
Catapulta naval 1915 USS  Carolina del Norte USS Langley - aire comprimido
USS  Lexington - volante
HMS  Courageous - hidráulico
1922
1927
1934
Teniente comodoro. Henry Mustin hizo el primer lanzamiento exitoso el 5 de noviembre de 1915,
Catapulta de vapor 1950 HMS  Perseo USS  Hancock 1954 agregado a Hancock durante su reacondicionamiento de SCB-27 C de 1953 .
EMALES 2010 Lakehurst Maxfield Field USS  Gerald R. Ford 2017

Entreguerras y Segunda Guerra Mundial

Una morsa supermarina lanzada desde la catapulta del HMS  Bermuda (1943)

La Marina de los EE. UU. Experimentó con otras fuentes de energía y modelos, incluidas las catapultas que utilizaban variaciones de pólvora y volante. El 14 de diciembre de 1924, un avión de observación Martin MO-1 pilotado por el teniente LC Hayden fue lanzado desde el USS  Langley utilizando una catapulta impulsada por pólvora. Después de este lanzamiento, este método se utilizó tanto a bordo de cruceros como de acorazados .

En 1929, los transatlánticos alemanes SS Bremen y Europa habían sido equipados con catapultas de aire comprimido diseñadas por la firma de aviación Heinkel de Rostock, y se llevaron a cabo trabajos adicionales con el correo aéreo de catapulta a través del Océano Atlántico Sur durante la primera mitad de la década de 1930. , con hidroaviones bimotores Dornier Wal .

Hasta y durante la Segunda Guerra Mundial , la mayoría de las catapultas de los portaaviones eran hidráulicas. Sin embargo, las catapultas de la Armada de los Estados Unidos en buques de guerra de superficie se utilizaron con cargas explosivas similares a las que se utilizan para los cañones de 5 ". Algunos portaaviones se completaron antes y durante la Segunda Guerra Mundial con catapultas en la cubierta del hangar que disparaban transversalmente , pero eran impopulares debido a su corto recorrido, el bajo espacio libre de las cubiertas del hangar, la incapacidad de agregar la velocidad de avance del barco a la velocidad del avión para el despegue y el menor espacio libre del agua (condiciones que permitían a los pilotos mucho menos margen de error en los primeros momentos del vuelo). se utilizaron principalmente con fines experimentales, y su uso se interrumpió por completo durante la segunda mitad de la guerra.

Lanzamiento de prueba de un huracán utilizando la catapulta de un cohete de un barco CAM, Greenock , Escocia, 31 de mayo de 1941

Muchos buques de guerra, además de los portaaviones, llevaban hidroaviones, hidroaviones o anfibios para reconocimiento y avistamiento. Fueron lanzados con catapulta y aterrizados en el mar al costado para ser recuperados con una grúa. Además, el concepto de portaaviones submarinos fue desarrollado por múltiples naciones durante el período de entreguerras, y hasta la Segunda Guerra Mundial y más allá, en el que un submarino lanzaría una pequeña cantidad de hidroaviones para operaciones ofensivas o avistamiento de artillería, para ser recuperados por el submarino una vez que el submarino el avión ha aterrizado. El primer lanzamiento de un crucero de batalla de la Royal Navy fue del HMAS  Australia el 8 de marzo de 1918. Posteriormente, muchos barcos de la Royal Navy llevaron una catapulta y de uno a cuatro aviones; Los acorazados o cruceros de batalla como el HMS  Prince of Wales llevaban cuatro aviones y el HMS  Rodney dos, mientras que los buques de guerra más pequeños como el crucero HMNZS  Leander llevaban uno. Los aviones que llevaban eran el Fairey Seafox o el Supermarine Walrus . Algunos, como el HMS  Nelson , no utilizaron catapulta, y el avión se bajó al mar para despegar. A algunos les quitaron el avión y la catapulta durante la Segunda Guerra Mundial, por ejemplo, el HMS  Duke of York , o antes ( HMS  Ramillies ).

Durante la Segunda Guerra Mundial, varios barcos fueron equipados con catapultas impulsadas por cohetes, primero los barcos de combate con catapultas de la Royal Navy, luego los buques mercantes armados conocidos como barcos CAM de " buques mercantes armados con catapulta". Estos se utilizaron para tareas de escolta de convoyes para ahuyentar a los bombarderos de reconocimiento enemigos. Los barcos CAM llevaban un Hawker Sea Hurricane 1A , apodado "Hurricat" o "Catafighter", y el piloto rescató a menos que pudiera volar a tierra.

Mientras estaban encarcelados en el castillo de Colditz durante la guerra, los prisioneros de guerra británicos planearon un intento de fuga utilizando una bañera que caía llena de rocas y piedras pesadas como fuerza motriz para una catapulta que se usaría para lanzar el planeador Colditz Cock desde el techo del castillo.

Los V-1 lanzados desde tierra eran propulsados ​​típicamente por una rampa de lanzamiento inclinada mediante un aparato conocido como Dampferzeuger ("generador de vapor").

Catapulta de vapor

Elementos de la catapulta de Charles de Gaulle , desmontados durante su reacondicionamiento en 2008
Verificaciones finales en una catapulta de avión antes de las operaciones de vuelo a bordo del USS  John C. Stennis

Después de la Segunda Guerra Mundial, la Royal Navy estaba desarrollando un nuevo sistema de catapulta para su flota de portaaviones. El comandante Colin C. Mitchell , RNV , recomendó un sistema basado en vapor como un medio eficaz y eficiente para lanzar la próxima generación de aviones navales. Las pruebas realizadas en 1950 con el HMS  Perseus , pilotado por pilotos como Eric "Winkle" Brown , demostraron su eficacia. Las armadas introdujeron catapultas de vapor, capaces de lanzar aviones de combate más pesados , a mediados de la década de 1950. También se contemplaron las catapultas impulsadas por pólvora, que habrían sido lo suficientemente potentes, pero también habrían introducido tensiones mucho mayores en los fuselajes y podrían haber sido inadecuadas para un uso prolongado.

En el lanzamiento, una barra de liberación mantiene la aeronave en su lugar a medida que aumenta la presión del vapor, luego se rompe (o "libera"; los modelos más antiguos usaban un pasador que se cortaba), liberando el pistón para tirar de la aeronave a lo largo de la cubierta a alta velocidad. En aproximadamente dos a cuatro segundos, la velocidad de la aeronave por la acción de la catapulta más la velocidad aparente del viento (la velocidad del barco más o menos el viento "natural") es suficiente para permitir que una aeronave vuele, incluso después de perder un motor.

Las naciones que han retenido grandes portaaviones, es decir, la Armada de los Estados Unidos, la Armada francesa , todavía están usando una configuración CATOBAR (Despegue asistido por catapulta pero recuperación detenida). Los aviones tácticos de la Marina de los EE. UU. Usan catapultas para lanzar con una carga de guerra más pesada de lo que sería posible de otra manera. Los aviones más grandes, como el E-2 Hawkeye y el S-3 Viking , requieren un disparo de catapulta, ya que su relación empuje-peso es demasiado baja para un despegue rodante convencional en una plataforma de transporte.

Tipos de catapultas de vapor

Actualmente o en algún momento operado por la Marina de los EE. UU. Incluyen:

Escribe Longitud total Carrera Capacidad Transportistas
C-11 y C-11-1 225 pies (69 m) 211 pies (64 m) 39.000 libras (18 t) a 136 nudos; 70.000 libras (32 t) a 108 nudos SCB-27C Conversiones de clase Essex , USS  Coral Sea , instalaciones de proa en USS  Midway y USS  Franklin D. Roosevelt , instalaciones de cintura en USS  Forrestal y USS  Saratoga
C-11-2 162 pies (49 m) 150 pies (46 m) Catapultas de cintura en USS Midway y USS Franklin D. Roosevelt
C-7 276 pies (84 m) 253 pies (77 m) 40.000 libras (18 t) a 148,5 nudos; 70.000 libras (32 t) a 116 nudos USS  Ranger , USS  Independence , instalaciones de proa en USS Forrestal y USS Saratoga
C-13 265 pies (81 m) 250 pies (76 m) 78.000 libras (35 t) a 139 nudos Clase Kitty Hawk , USS Midway después de la modernización SCB-101.66, USS  Enterprise
C-13-1 325 pies (99 m) 310 pies (94 m) 80.000 libras (36 t) a 140 nudos Una instalación en USS  America y USS  John F. Kennedy , todos en USS  Nimitz , USS  Dwight D. Eisenhower , USS  Carl Vinson y USS  Theodore Roosevelt
C-13-2 325 pies (99 m) 306 pies (93 m) USS  Abraham Lincoln , USS  George Washington , USS  John C. Stennis , USS  Harry S. Truman
C-13-3 261 pies (80 m) 246 pies (75 m) 60.000 libras (27 t) a 140 nudos Portaaviones francés  Charles de Gaulle

Retenedores de bridas

USS Saratoga en marcha. Los receptores de las bridas son las extensiones al final de las catapultas hacia adelante.

Las rampas en ángulo que sobresalen (pararrayos o bocinas Van Velm) en los extremos de la catapulta en algunos portaaviones se usaron para atrapar las bridas (conectores entre la lanzadera de la catapulta y el fuselaje del avión) para su reutilización. Había pequeñas cuerdas que unían la brida al transbordador, que continuaba bajando por la bocina en ángulo para tirar de la brida hacia abajo y alejándola del avión para evitar que dañara el vientre. La brida entonces sería atrapada por redes a un lado del cuerno. Las bridas no se han utilizado en aviones estadounidenses desde el final de la Guerra Fría , y todos los portaaviones de la Armada de los Estados Unidos encargados desde entonces no han tenido las rampas. El último portaaviones estadounidense encargado con un receptor de bridas fue el USS Carl Vinson ; a partir del USS Theodore Roosevelt, se eliminaron las rampas. Durante el reabastecimiento de combustible y reacondicionamiento complejo a fines de la década de 1990 y principios de la de 2000, se quitaron los sujetadores de las bridas de los primeros tres portaaviones clase Nimitz . USS Enterprise fue el último portaaviones operativo de la Marina de los EE. UU. Con las rampas aún conectadas antes de su inactivación en 2012.

Al igual que sus homólogos estadounidenses hoy en día, el portaaviones francés Charles De Gaulle no está equipado con atrapabridas porque los aviones modernos que operan a bordo utilizan los mismos sistemas de lanzamiento que en la Marina de los EE. UU. Debido a esta interoperabilidad mutua, los aviones estadounidenses también son capaces de ser catapultados y aterrizar en Charles De Gaulle y, a la inversa, los aviones navales franceses pueden utilizar las catapultas de los portaaviones de la Armada de los EE. UU. En el momento en que se operaba el Super Étendard a bordo del Charles de Gaulle , sus bridas se usaban solo una vez, ya que nunca fueron recuperadas por los retenedores de bridas.

Los portaaviones Clemenceau y Foch también estaban equipados con sujetadores de bridas, no para los Super Étendards, sino solo para atrapar y recuperar las bridas del Vought F-8 Crusader .

Sistema electromagnético de lanzamiento de aeronaves

Un modelo generado por computadora del motor de inducción lineal utilizado en EMALS.

El tamaño y los requisitos de mano de obra de las catapultas de vapor imponen límites a sus capacidades. Un enfoque más nuevo es el Sistema de Lanzamiento de Aeronaves Electromagnético (EMALS). Las catapultas electromagnéticas ejercen menos presión sobre la aeronave y ofrecen más control durante el lanzamiento al permitir una aceleración gradual y continua. También se espera que las catapultas electromagnéticas requieran un mantenimiento significativamente menor mediante el uso de componentes de estado sólido.

Los motores de inducción lineales se han experimentado antes, como el sistema Electropult de Westinghouse en 1945. Sin embargo, a principios del siglo XXI, las armadas comenzaron nuevamente a experimentar con catapultas impulsadas por motores de inducción lineales y electroimanes . Los EMAL serían más eficientes energéticamente en los portaaviones de propulsión nuclear y aliviarían algunos de los peligros planteados por el uso de vapor presurizado. En los barcos propulsados ​​por turbinas de gas , una catapulta electromagnética eliminaría la necesidad de una caldera de vapor separada para generar vapor de catapulta. Los próximos portaaviones de la clase Gerald R. Ford de la Marina de los EE. UU. Incluyen catapultas electromagnéticas en su diseño.

Uso civil

A partir de 1929, los barcos alemanes Norddeutscher Lloyd SS  Bremen y Europa fueron equipados con catapultas impulsadas por aire comprimido diseñadas por Heinkel Flugzeugwerke para lanzar aviones correo. Estos barcos sirvieron la ruta entre Alemania y Estados Unidos. La aeronave, que transportaba bolsas de correo, se lanzaría como una licitación por correo mientras el barco aún se encontraba a muchos cientos de millas de su destino, lo que aceleraría la entrega del correo en aproximadamente un día. Inicialmente, los aviones Heinkel He 12 se utilizaron antes de ser reemplazados por Junkers Ju 46 , que a su vez fueron reemplazados por el Vought V-85G .

La aerolínea alemana Lufthansa utilizados posteriormente barcos catapulta dedicada SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark y Friesenland para poner en marcha grandes Dornier Do J Wal (ballena), Dornier Do 18 y Dornier Do 26 hidroaviones en el Atlántico Sur de correo aéreo servicio de Stuttgart, Alemania a Natal, Brasil. En vuelos de prueba de ruta en 1933, y un servicio programado a partir de febrero de 1934, Wals voló la etapa transoceánica de la ruta, entre Bathurst , Gambia en África occidental y Fernando de Noronha , un grupo de islas frente a América del Sur. Al principio, hubo una parada para repostar en medio del océano. El hidroavión aterrizaría en mar abierto, sería subido a bordo por una grúa, repostado y luego lanzado por catapulta al aire. Sin embargo, aterrizar en las grandes olas del océano tendía a dañar el casco de los hidroaviones. Desde septiembre de 1934, Lufthansa tenía un barco de apoyo en cada extremo de la etapa transoceánica, que proporcionaba señales de navegación por radio y lanzamientos de catapulta después de llevar el avión al mar durante la noche. Desde abril de 1935, los Wals se lanzaron directamente a la costa y volaron toda la distancia a través del océano. Esto fue posible porque los hidroaviones podían transportar más combustible cuando no tenían que despegar del agua por sus propios medios y reducían el tiempo que tardaba el correo en llegar de Alemania a Brasil de cuatro días a tres.

De 1936 a 1938, se llevaron a cabo pruebas que incluyeron el hidroavión Blohm & Voss Ha 139 en la ruta del Atlántico norte a Nueva York. Schwabenland también se utilizó en una expedición antártica en 1938/39 con el objetivo principal de encontrar un área para una estación ballenera alemana, en la que Wals, lanzada por catapulta, inspeccionó un territorio posteriormente reclamado por Alemania como Nueva Suabia . Todos los barcos catapulta de Lufthansa fueron adquiridos por la Luftwaffe en 1939 y utilizados como licitaciones de hidroaviones en la Segunda Guerra Mundial junto con tres barcos catapulta construidos para el ejército.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los aviones anfibios Supermarine Walrus también fueron operados brevemente por una compañía ballenera británica , United Whalers. Operando en la Antártida, fueron lanzados desde el buque factoría FF Balaena , que había sido equipado con una catapulta de avión ex-marina.

Alternativas a las catapultas

Las armadas china, india y rusa operan aviones convencionales de los portaaviones STOBAR ( despegue corto pero aterrizaje detenido). En lugar de una catapulta, utilizan un salto de esquí para ayudar a la aeronave a despegar con una tasa de ascenso positiva. Los aviones de transporte como el J-15 , Mig-29K y Su-33 dependen de sus propios motores para acelerar a la velocidad de vuelo. Como resultado, deben despegar con una carga reducida de combustible y armamento.

Todas las demás armadas con portaaviones operan aviones STOVL , como el F-35B Lightning II , el Sea Harrier y el AV-8B Harrier II . Estos aviones pueden despegar verticalmente con una carga ligera o utilizar un salto de esquí para ayudar a un despegue rodante con una carga pesada. Los portadores STOVL son menos costosos y generalmente de menor tamaño en comparación con los portadores CATOBAR.

Ver también

Referencias

Bibliografía

  • Londres, Peter. Barcos voladores británicos . Stoud, Reino Unido: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN  0-7509-2695-3 .
  • Werrell, Kenneth P. (1985), The Evolution of the Cruise Missile , Maxwell Air Force Base, Alabama: Air University Press.