Aviones propulsados por cohetes
A aviones propulsados por cohetes o cohete es un avión que utiliza un motor de cohetes para la propulsión, a veces además de los motores de chorro de aire. Los aviones de cohetes pueden alcanzar velocidades mucho más altas que los aviones de jet de tamaño similar, pero normalmente durante unos pocos minutos de funcionamiento impulsado, seguido de un vuelo de deslizamiento. Sin obstáculos por la necesidad de oxígeno de la atmósfera, son adecuados para un vuelo de alta altitud. También son capaces de ofrecer una aceleración mucho mayor y despidos más cortos. Muchas aeronaves de cohetes pueden ser lanzadas desde aviones de transporte, ya que el despegue desde tierra puede dejarlas sin tiempo suficiente para alcanzar alturas elevadas.
Los cohetes se han utilizado simplemente para ayudar a la propulsión principal en forma de despegue asistido por jet (JATO), también conocido como despegue asistido por cohete (RATO o RATOG). No todos los aviones cohete son de despegue convencional como el avión "normal" aeronave. Algunos tipos han sido lanzados desde otro avión, mientras que otros tipos han despegado verticalmente: con el morro en el aire y la cola hacia el suelo ("tail-sitters").
Debido al uso de propulsores pesados y otras dificultades prácticas para operar cohetes, la mayoría de los aviones cohete se han construido para uso experimental o de investigación, como cazas interceptores y aviones espaciales.
Historia
Fondo
El erudito peruano Pedro Paulet conceptualizó el Avión Torpedo en 1902, un avión propulsado por cohetes de propulsión líquida que presentaba una cubierta fijada a un ala inclinable delta, y pasó décadas buscando donantes para el avión mientras se desempeñaba como diplomático en Europa y América Latina. El concepto de Paulet de utilizar propulsor líquido estaba décadas por delante de los ingenieros de cohetes de la época, que utilizaban pólvora negra como propulsor. Los informes sobre el concepto de avión cohete de Paulet aparecieron por primera vez en 1927, después de que Charles Lindbergh cruzara el Océano Atlántico en un avión. Paulet criticó públicamente la propuesta del pionero austríaco de los cohetes Max Valier de que un avión propulsado por cohetes completara el viaje más rápido usando pólvora negra, argumentando que su avión cohete de propulsor líquido de treinta años antes sería una mejor opción.
Paulet visitaría la asociación alemana de cohetes Verein für Raumschiffahrt (VfR) y el 15 de marzo de 1928, Valier aplaudió el diseño del cohete de propulsión líquida de Paulet en la publicación de VfR Die Rakete, diciendo que el motor tenía una "potencia increíble". En mayo de 1928, Paulet estuvo presente para observar la demostración de un vehículo cohete del programa Opel RAK de Fritz von Opel y Max Valier, y después de reunirse con los entusiastas de los cohetes alemanes. Los miembros del VfR comenzaron a ver la pólvora negra como un obstáculo para la propulsión de cohetes, y el propio Valier creía que el motor de Paulet era necesario para el futuro desarrollo de cohetes. La Alemania nazi pronto se acercaría a Paulet para que le ayudara a desarrollar tecnología de cohetes, aunque él se negó a ayudar y nunca compartió la fórmula de su propulsor. El gobierno nazi se apropiaría entonces del trabajo de Paulet, mientras que un espía soviético en el VfR, Alexander Boris Scherchevsky, posiblemente compartiera planes con la Unión Soviética.
El 11 de junio de 1928, como parte del programa Opel RAK de Fritz von Opel y Max Valier, Lippisch Ente se convirtió en el primer avión en volar propulsado por un cohete. Al año siguiente, el Opel RAK.1 se convirtió en el primer avión cohete especialmente diseñado que voló con el propio Fritz von Opel como piloto. El vuelo del Opel RAK.1 también se considera el primer vuelo público del mundo de un avión cohete tripulado, ya que tuvo lugar ante una gran multitud y con la asistencia de los medios de comunicación de todo el mundo.
El 28 de junio de 1931, el aviador e inventor italiano Ettore Cattaneo realizó otro innovador vuelo con cohete, quien creó otro avión cohete de construcción privada. Voló y aterrizó sin mayores problemas. A raíz de esta huida, el rey de Italia Víctor Manuel III nombró a Cattaneo conde de Taliedo; Debido a su papel pionero en el vuelo de cohetes, su imagen se exhibe en el Museo Espacial de San Petersburgo, así como en el Museo de Ciencia y Tecnología de Milán.
Segunda Guerra Mundial
El Heinkel He 176 fue el primer avión del mundo propulsado únicamente por un motor cohete de propulsión líquida. Realizó su primer vuelo motorizado el 20 de junio de 1939 con Erich Warsitz a los mandos. El He 176, aunque se demostró ante el Ministerio del Aire del Reich, no atrajo mucho apoyo oficial, lo que llevó a Heinkel a abandonar sus esfuerzos de propulsión de cohetes; El único avión se exhibió brevemente en el Museo del Aire de Berlín y fue destruido por un bombardeo aliado en 1943.
El primer avión cohete que se produjo en masa fue el interceptor Messerschmitt Me 163 Komet, introducido por Alemania hacia los últimos años del conflicto como uno de varios esfuerzos para desarrollar aviones propulsados por cohetes eficaces. La primera ala de caza Me 163 dedicada a la Luftwaffe, Jagdgeschwader 400 (JG 400), se estableció en 1944 y tenía la tarea principal de brindar protección adicional a las plantas de fabricación que producían gasolina sintética, que eran objetivos destacados de los ataques aéreos aliados. Se planeó desplegar más unidades defensivas de cazas cohete alrededor de Berlín, el Ruhr y la Bahía Alemana.
Una táctica típica del Me 163 era volar verticalmente hacia arriba a través de los bombarderos a 9.000 m (30.000 pies), ascender a 10.700-12.000 m (35.100-39.400 pies) y luego sumergirse nuevamente a través de la formación, disparando a medida que avanzaban. Este enfoque le brindó al piloto dos breves oportunidades de disparar algunas balas con sus cañones antes de planear de regreso a su aeródromo. A menudo resultaba difícil suministrar el combustible necesario para el funcionamiento de los motores de los cohetes. En los últimos días del Tercer Reich, el Me 163 fue retirado en favor del más exitoso Messerschmitt Me 262, que en su lugar utilizaba propulsión a chorro.
También se persiguieron otros aviones alemanes propulsados por cohetes, incluido el Bachem Ba 349 "Natter", un avión interceptor de cohetes tripulado de despegue vertical que voló en forma de prototipo. Otros proyectos, como el Zeppelin Rammer, el Fliegende Panzerfaust y el Focke-Wulf Volksjäger, ni siquiera llegaron a la fase de prototipo. Con un tamaño mucho mayor que cualquier otro proyecto propulsado por cohetes del conflicto, el avión espacial bombardero antípoda Silbervogel fue planeado por los alemanes; sin embargo, cálculos posteriores mostraron que el diseño no habría funcionado, sino que habría sido destruido durante la reentrada. El Me 163 Komet es el único tipo de caza propulsado por cohetes que ha entrado en combate en la historia, y uno de los dos únicos tipos de aviones propulsados por cohetes que han entrado en combate.
Japón, aliado de la Alemania nazi, obtuvo los esquemas de diseño del Me 163 Komet. Después de un esfuerzo considerable, logró establecer su propia capacidad de producción, que se utilizó para producir un número limitado de ejemplares propios, conocido como Mitsubishi J8M, que realizó su primer vuelo motorizado el 7 de julio de 1945. Además, Japón intentó desarrollar su propio el interceptor propulsado por cohetes de diseño nacional, el Mizuno Shinryu; Ni el J8M ni el Shinryu entraron en combate. Los japoneses también produjeron aproximadamente 850 aviones de ataque suicida propulsados por cohetes Yokosuka MXY-7 Ohka durante la Segunda Guerra Mundial, algunos de los cuales fueron desplegados en la Batalla de Okinawa. El análisis de posguerra concluyó que el impacto del Ohka' fue insignificante y que ninguna Marina de los EE. UU. Las naves capitales habían sido alcanzadas durante los ataques debido a las efectivas tácticas defensivas que se emplearon.
Otro avión experimental incluyó el Bereznyak-Isayev BI-1 soviético que voló en 1942, mientras que el Northrop XP-79 se planeó originalmente con motores de cohete, pero cambió a motores a reacción para su primer y único vuelo en 1945. Un P- asistido por cohete El Mustang 51D fue desarrollado por North American Aviation y podía alcanzar 515 mph. El motor funcionaba con ácido fumárico y anilina que se almacenaban en dos tanques de caída de 75 galones debajo del ala. El avión fue probado en vuelo en abril de 1945. El motor del cohete podía funcionar durante aproximadamente un minuto. Del mismo modo, el Messerschmitt Me 262 "Heimatschützer" La serie utilizó una combinación de propulsión a chorro y cohete para permitir despegues más cortos, un ritmo de ascenso más rápido e incluso velocidades mayores.
Era de la Guerra Fría
Durante 1946, el Mikoyan-Gurevich I-270 soviético se construyó en respuesta a un requisito de las Fuerzas Aéreas Soviéticas emitido durante el año anterior para un avión interceptor propulsado por cohetes en la función de defensa puntual. El diseño de la I-270 incorporó varias piezas de tecnología desarrolladas por Sergei Korolev entre 1932 y 1943.
Durante 1947, el Bell X-1 propulsado por cohetes alcanzó un hito clave en la historia de la aviación, que se convirtió en el primer avión en superar la velocidad del sonido en vuelo nivelado y sería el primero de una serie de NACA/ Aviones propulsados por cohetes de la NASA. Entre estos aviones experimentales se encontraban los diseños norteamericanos X-15 y X-15A2, que estuvieron en funcionamiento durante aproximadamente una década y finalmente alcanzaron una velocidad máxima de Mach 6,7, así como una altitud máxima de más de 100 km, estableciendo nuevos récords en el mundo. proceso.
Durante la década de 1950, los británicos desarrollaron varios diseños de potencia mixta para cubrir la brecha de rendimiento que existía en los diseños de turborreactores actuales. El cohete era el motor principal para alcanzar la velocidad y la altura necesarias para la interceptación a alta velocidad de bombarderos de alto nivel y el turborreactor proporcionaba una mayor economía de combustible en otras partes del vuelo, sobre todo para garantizar que el avión pudiera realizar un aterrizaje motorizado en lugar de hacerlo. arriesgándose a un regreso planeado impredecible. Un diseño fue el Avro 720, que estaba propulsado principalmente por un motor cohete Armstrong Siddeley Screamer de 8.000 lbf (36 kN) que funcionaba con combustible de queroseno mezclado con oxígeno líquido como agente oxidante. El trabajo en el Avro 720 se abandonó poco después de la decisión del Ministerio del Aire de finalizar el desarrollo del motor de cohete Screamer, supuestamente debido a preocupaciones oficiales sobre la viabilidad del uso de oxígeno líquido, que hierve a -183 °C (90 K). y es un riesgo de incendio, dentro de un entorno operativo.
El trabajo llegó a una etapa más avanzada con el rival del Avro 720, el Saunders-Roe SR.53. El sistema de propulsión de este avión utilizaba peróxido de hidrógeno como combustible y oxidante combinado, lo que se consideraba menos problemático que el oxígeno líquido del Avro 720. El 16 de mayo de 1957, el líder de escuadrón John Booth DFC estaba a los mandos del XD145 para el primer vuelo de prueba, seguido del vuelo inaugural del segundo prototipo XD151, el 6 de diciembre de 1957. Durante el programa de pruebas de vuelo posterior, estos dos prototipos volaron Se realizaron 56 vuelos de prueba separados, durante los cuales se registró una velocidad máxima de Mach 1,33. Además, desde finales de 1953, Saunders-Roe había trabajado en un derivado del SR.53, que fue designado por separado como SR.177; El cambio principal fue la presencia de un radar a bordo, que faltaba en el SR.53 y el Avro 720 porque no era un requisito de la especificación, pero dejaba al piloto dependiente de su propia visión, aparte de las instrucciones por radio proporcionadas desde tierra. Control basado en radar.
Tanto el SR.53 como su primo SR.177 estaban relativamente cerca de alcanzar el estado de producción cuando factores políticos más amplios presionaron sobre el programa. Durante 1957, se produjo un replanteamiento masivo de la filosofía de la defensa aérea en Gran Bretaña, que quedó plasmado en el Libro Blanco de Defensa de 1957. Este documento pedía que los aviones de combate tripulados fueran reemplazados por misiles, por lo que las perspectivas de una orden de la RAF se evaporaron de la noche a la mañana. Si bien tanto la Royal Navy como Alemania siguieron siendo clientes potenciales para el SR.177, la medida sacudió la confianza de ambas partes. Otros factores, como los escándalos de soborno de Lockheed para obligar a naciones extranjeras a encargar el Lockheed F-104 Starfighter, también sirvieron para socavar las perspectivas de venta del SR.177, costando a clientes potenciales como Alemania y Japón.
A lo largo de finales de los años 1940 y 1950, el Estado Mayor del Aire francés también tuvo un interés considerable en los aviones propulsados por cohetes. Según el autor Michel van Pelt, los funcionarios de la Fuerza Aérea francesa estaban en contra de un vuelo propulsado exclusivamente por cohetes, pero favorecían un enfoque de propulsión mixta, utilizando una combinación de motores de cohete y turborreactor. Mientras la Société d'Etudes pour la Propulsion par Réaction (SEPR) se dedicaba a desarrollar los propios motores de cohetes nacionales de Francia, el fabricante de aviones francés SNCASE era consciente del interés de la Fuerza Aérea Francesa por contar con un motor capaz. avión interceptor de defensa, y así comenzó a trabajar en el SNCASE SE.212 Durandal. En comparación con otros aviones experimentales franceses de potencia mixta, como el prototipo de interceptor SNCASO Trident de la competencia, era un avión más pesado, destinado a volar principalmente con su motor a reacción en lugar de su motor cohete. Se construyeron un par de prototipos de aviones; El 20 de abril de 1956, el primero realizó su vuelo inaugural, inicialmente volando únicamente con propulsión a reacción. Fue el segundo prototipo que utilizó por primera vez el motor cohete en abril de 1957. Durante las pruebas de vuelo, se alcanzó una velocidad máxima de 1.444 kilómetros por hora (897 mph) a una altitud de 12.300 metros (40.400 pies), incluso sin utilizarlo. la potencia extra del motor del cohete; esto aumentó a 1667 km/h a 11.800 m mientras el cohete estaba activo. Se realizaron un total de 45 vuelos de prueba antes de finalizar el trabajo en el programa.
A petición del Estado Mayor del Aire francés, la compañía aérea francesa SNCASO también desarrolló su propio interceptor de defensa puntual, el SNCASO Trident. Estaba propulsado principalmente por un único motor cohete construido por SEPR y aumentado con un conjunto de motores turborreactores montados en la punta del ala; Desde el punto de vista operativo, se utilizarían motores de cohete y turborreactor para realizar un ascenso rápido e interceptación a gran altura, mientras que los motores a reacción solo se utilizarían para regresar a la base. El 2 de marzo de 1953, el primer prototipo Trident I realizó el vuelo inaugural del tipo; Pilotado por el piloto de pruebas Jacques Guignard, el avión utilizó toda la longitud de la pista para despegar, siendo propulsado únicamente por sus motores turborreactores. El 1 de septiembre de 1953, el segundo prototipo Trident I se estrelló durante su primer vuelo después de luchar por ganar altitud después del despegue y chocar con una torre de electricidad. A pesar de la pérdida, la Fuerza Aérea francesa quedó impresionada por el rendimiento del Trident y deseaba tener en servicio un modelo mejorado. El 21 de mayo de 1957, el primer Trident II, 001, fue destruido durante un vuelo de prueba desde el Centre d'Essais en Vol (Centro de pruebas de vuelo); causado cuando el combustible para cohetes y el oxidante altamente volátiles, furalina (C13H12N2O) y ácido nítrico (HNO3< /sub>) respectivamente, se mezclaron accidentalmente y explotaron, lo que provocó la muerte del piloto de pruebas Charles Goujon. Dos meses después, se detuvo todo el trabajo en el programa.
El avance de la producción de motores turborreactores, la llegada de los misiles y los avances en el radar habían hecho innecesario el regreso a la potencia mixta.
El desarrollo de cohetes y satélites soviéticos fue la fuerza impulsora detrás del desarrollo del programa espacial de la NASA. A principios de la década de 1960, la investigación estadounidense sobre el avión espacial Boeing X-20 Dyna-Soar fue cancelada por falta de propósito; Posteriormente, los estudios contribuyeron al transbordador espacial, que a su vez motivó al Buran soviético. Otro programa similar fue ISINGLASS, que iba a ser un avión cohete lanzado desde un portaaviones Boeing B-52 Stratofortress, que debía alcanzar Mach 22, pero nunca fue financiado. ISINGLASS estaba destinado a sobrevolar la URSS. No se han publicado imágenes de la configuración del vehículo.
El vehículo de investigación de alunizaje era un vehículo de propulsión mixta: un motor a reacción cancelaba 5/6 de la fuerza debida a la gravedad y la potencia del cohete podía simular el módulo de aterrizaje lunar Apolo.
Varias versiones del motor cohete Reaction Motors XLR11 impulsaron el X-1 y el X-15, pero también el Martin Marietta X-24A, Martin Marietta X-24B, Northrop HL-10, Northrop M2-F2, Northrop M2- F3 y el Republic XF-91 Thunderceptor, ya sea como motor primario o auxiliar.
El Northrop HL-10, Northrop M2-F2 y Northrop M2-F3 fueron ejemplos de carrocerías elevadoras, que son aviones que tienen muy poca o ninguna ala y simplemente obtienen sustentación de la carrocería del vehículo. Otro ejemplo son los cohetes reincidentes en la cohetería amateur.
Era posterior a la Guerra Fría
El avión de investigación y prueba EZ-Rocket voló por primera vez en 2001. Después de evaluar el EZ-Rocket, la Rocket Racing League desarrolló tres aviones de carreras de cohetes separados durante la década siguiente.
Durante 2003, otro avión propulsado por cohetes desarrollado de forma privada realizó su primer vuelo. SpaceShipOne funciona como un avión propulsado por cohetes (con alas y superficies de control aerodinámico) y como un avión espacial con propulsores RCS para controlar el vacío del espacio. Por su trabajo, el equipo de SpaceShipOne recibió el premio Space Achievement Award.
En abril de 2019, la empresa china Space Transportation llevó a cabo una prueba de un demostrador tecnológico de 3.700 kilogramos llamado Jiageng-1. El avión de 8,7 metros de largo tiene una envergadura de 2,5 metros y es parte del desarrollo del futuro vehículo de lanzamiento reutilizable de despegue vertical y aterrizaje horizontal Tianxing-I-1, más grande y futuro.
Avión propulsado por cohetes planificado
- Aerial Regional-scale Environmental Survey
- Skylon (espacio)
- SpaceShipTwo
- XCOR Lynx
- Zero Emission Hyper Sonic Transport