X-1 / X-4 BARRERA DEL SONIDO / ONDA DE CHOQUE
El X-1 era un
pequeño aparato, pintado de naranja brillante y con la forma de una bala de calibre 50
(12,7 mm), con propulsión cohete y un empuje de 6000 libras (2724KG), proyectado para
volar al doble de la velocidad del sonido. Chuck Yeager realizo la transicion al vuelo supersonico con facilidad El piloto era un civil de nombre chalmers "Slick Goodin,, del que se decía que estaba haciendo una fortuna con estos vuelos peligrosos. Slick completo 20 vuelos con motor hasta Mach 0,8, PERO considero que las cosas se estaban poniendo peligrosas y trato de renegociar el contrato. LA USASF no admitió los cambios y decidió relevarlo del proyecto X-1. El coronel Alber Boyd, jefe de la sección experimental de la US Army Air Forces, dijo a Yeager. Esta misión es extremadamente arreisgada y no estamos haciéndola a un pasa cada vez, sino a un centímetro cada vez. El primer paso era estudiar el aparato. Eera reconfortante saber que el X-1 había sido construido para resistir esfuerzos de 18g, es decir 18 veces la fuerza de la grabedad. Sin embargo, los borde de ataque del ala eran afilados como cuchillas para amortiguar la onda choque, pero el piloto hubiese debido lanzarse, solo podría haberlo hecho a través de una portilla lateral situada de forma que seria cortado en dos por el ala. ONDAD DE CHOQUE 1-Ondas de presion en vuelo subsonico / 2-Onda de choque a Mach 1 / 3-Cono de choque supersonico. Cuando un avión vuela por el aire, su movimiento crea pequeñas perturbaciones, u ondas de presión, que irradian de su superficie. A velocidades subsonicas las ondas se mueven por delante y por detras del avión. Sin embargo a velocidades del sonido (Mach 1) las ondas ya no pueden adelantarse junto a ellas. Por lo tanto se acumulan en una onda de choque, perpendicular a la línea de vuelo, que pueden impedir el funcionamiento de las superficies de mando del avión. A velocidades supersónicas el avión deja atrás las ondas de presión y la onda de choque se inclina hacia atrás en una especie de cono de choque. Cuando este cono alcanza las superficie terrestre, el súbito cambio de presión genera el estampido sonico. Oxigeno liquido y alcohol eran las propelentes de los cuatro cohetes del X-1 y el laboratorio de Bell parecía sacado de una película de horror, con grandes tanques que exhalaban una densa neblina .Mas tarde, aquel día trepe a la cabina y fui invitado a encender los motores. Accione un interruptor y aquel condenado avión comenzo a hacer fuerza contra las cadenas que lo sujetaban, mientras todo el hangar vibraba y trozos del elucido caían del techo. El ruido era tal que que creía que los ojos se me saldrían de las órbitas. La localidad escogida para los vuelos del X-1 estaba situada a casi 110 km. de los Angeles, en Muro, en el desierto de Mojave.El fondo de un antiguo lago, con un ancho de casi diez kilómetros y un largo de trece, lo convertía en un campo de aterrizaje ideal, ya que el X-1 debía posarse como un planeador una vez agotado el propelente explosivo. VUELO PLANEADO El X-1 no despegaba por si mismo, ya que la autonomía de sus motores era muy limitada para esta operación, en vez de ello se le transportaba en el vuelo hasta 25000 pies (7600m) de altura colocado bajo el vientre de un bombardero cuatrimotor B-29, desde que el que se le soltaba. MOTOR X-1 El motor cohete del X-1 tenia cuatro camara de combustion, cada una de la cuales generaba un empuje de 675 Kilogramos. A plena potencia, el cohete consumia toda la carga de combustible, 2100 kg en solo dos minutos y medio. Primero, Yeager probo el X-1 en vuelo planeado sin utilizar los motores. Tenia que instalarse en la cabina del X-1 cuando el B-29 se encontraba ya por encima de los 10000 pies (3000 metros) de altura. Entrar en la cabina del X-1 nunca fue un momento feliz para mi. El ruido de los cuatro motores de hélice del bombardero era ensordecer y el viento te calaba hasta los huesos. El habitáculo estaba presionizado con nitrógeno puro, no inflamable, y por eso tenia que respirar oxigeno al 100 % durante todo el tiempo. No teníamos un sistema de oxigeno de reserva y ni siquiera una batería eléctrica de reserva. Así funcionaban las cosas en aquellos tiempos. Me puse el oxigeno y me conecte al aparato intercomunicador para poder hablar con los dos Shooting Star de seguimiento que solo hasta es momento no despegaban de Muroc. Dick Frost (el ingeniero de proyectos de Bell) volaba en el avión de abajo, permaneciendo en contacto conmigo para controlar el momento de la suelta porque conocía muy bien los sistema. Bob Hoover, el piloto de reserva del X-1, me seguía volando mas alto. En los vuelos sin motor se colocaba a casi 16 km delante y a una altura de 12000 metros, para proporcionar un punto de referencia, todo listo dijo Yeager, dijo Jack Ridley, el brillante mecánico de vuelo, puedes soltarme replique, déjame trabajar, Oí el ruido de un seco chasquido como de una cable cortado y una sacudida me levanto del asiento y me empujo contra los cinturones del atalaje de seguridad. El X-1 estaba en caída libre. La luz del sol me cegó, acostumbrado a la obscuridad de la bodega de bombas del B-29. Saque la palanca de la posición neutral y sin siquiera pensarlo realice dos toneles bastantes lentos. El X-1 planeaba como un pájaro, volaba en el silencio mas absoluto, oyendo solamente el sonido de mi respiración a través de la mascara de oxigeno, mi aparato volaba elegantemente, rápido y de maniobra suave. Después de aterrizar y salir de la cabina bajo un sol abrasador, lucia una sonrisa tan deslumbrante que casi me partía la cara. El mejor maldito avión que haya piloteado nunca, le dije a Dick Foster, tras finalizarse con las características del X-1 durante el vuelo planeaba, Yeager estaba listo para empezar a volar utilizando el motor. Me nivele a casi 300 metros debajo del avión nodriza y me dispuse a accionar el interruptor de encendido de los cohetes. Había llegado el momento de la verdad. Si tenia que volar en pedazos, este seria probablemente el momento adecuado. Encendí la primera cámara, quede aplastado contra el respaldo y al mismo tiempo sentí una especie de la larguisima patada en el asiento. Oía a duras penas un rumor, de hecho estaba sobrepasando el sonido y por primera vez en un avión de motor podía oír el roce del aire contra el parabrisas. Entretando aquel puntito que el P-80 de Hoover se hacia cada vez mas grande. Lo rebase como si estuviese parado y el dijo veía ondas de choque en forma de rombo que brotaban de la tobera de escape llameante. Estaba trepando a una velocidad que nunca imaginado, aunque solo estaba usando uno de los cuatro cohetes. Lo apague y encendí otro. Estaba llegando a Mach 0,7, la potencia de este monstruo es fenomenal. No había sentido nunca una sensación tal de velocidad mientras apuntaba hacia el cielo. A 13000 metros comencé a penetrar en la parte obscura del firmemente, don la mañana parece al atardecer. Encendí el ultimo de los cuatro cohetes, el vuelo siguió penetrando en un terreno desconocido aun de la aerodinámica, por que el túnel de viento del NACA podía medir solo velocidades de hasta Mach 0,5, Yeager y Ridley lo bautizaron como "Ughknown", haciendo un gesto gutural bastante relevador. A Mach 0,86, Yeager encontró por primera vez las vibraciones provocadas por la onda de choque .Los mandos se vuelven pesados y solo con un gran esfuerzos consiguió mantener el avión nivelado. En el siguiendo vuelo, una vez mas el X-1 se dejo caer desde la bodega del B-29 a plena luz solar. Esta vez Yeager encendió los cuatro motores en rápida secuencia. No tuvo ningún problema con los mandos a 12700 m y a Mach 0,96 , noto cuanto mas rápidamente volaba mas suerte. CORTE X-1 Dos grandes depositos esfericos contenian el combustible del X-1, que se inyectaban al motor-cohete mediante gas nitrogeno no inflamable almacenado a presion en esferas mas pequeñas. El nitrogeno del deposito del morro presurizaba la carlinga. Vuelo supersónico De pronto, el machmetro comenzó a oscilar y salió de la escala, volaba superando la barrera del sonido. Mantuve la velocidad fuera de la escala durante 20 segundos. Después levante el morro para frenar. Los muchachos de la cabina de registro del NACA oyeron un sonido como un trueno lejano, mi "bang supersónico". El primero causado por un avión que se hubiese sentido en tierra. Eso fue todo, me sentía un poco atontado, pero satisfecho. Durante la segunda guerra mundial, los pilotos de los cazas mas veloces de motores a embolo sufrieron con frecuencia los graves efectos causados por las vibraciones cuando picaban sus aviones a velocidades cercanas a las del sonido (conocida normalmente como Mach 1) en honor al físico austríaco Ernst Mach. En esta zona, conocida como región transonica, el aire se vuelve comprimible. El flujo de aire alrededor del ala, que anteriormente era lineal, es perturbado y comienza a separarse mientras acompaña a la onda de choque tanto sobre extrados (la superficie superior) como en intrados (la interior). La onda se va retrasando hacia el borde de salida a medida que aumenta la velocidad, finalmente en pleno flujo supersónico, aparece una nueva onda de choque delante del borde ataque. Esta formación de choque crea problema de estabilidad y control. Las investigaciones alemanas del periodo bélico descubrieron que era posible atenuar estos efectos y retardar o reducir el inicio del aumento de la resistencia a grandes velocidades de dos formas, reduciendo el espesor de la sección alar del X-1, y angulando hacia atrás el ala "aflechandolas" prácticamente con ángulos superiores a 30 grados. Estas técnicas permitieron a los aviones supersónicos atravesar las barrera del sonido mas fácilmente. Características Técnicas X-1 Fuselaje: La parte delantera del fuselaje, detrás de la cabina, contenía el tanque de oxigeno liquido. Los instrumentos de registro y de prueba estaban instalados entre los planos y el tanque. Ala: El X-1 no aprovechaba la tecnología de las alas en flecha desarrollada en Alemania durante la guerra. El ala era, en cambio de una sección muy delgada para retardar el aumento de la resistencia de la onda. Tanque de combustible: La sección posterior consistía en un tanque de alcohol etílico. La mezcla con el oxigeno liquido se realizaba en el interior del motor cohete, Habitáculo: El X-1 era bastante convencional, a excepción del machmetro en el tablero. Un grave defecto era que lanzarse fuera en caso de emergencia habría sido bastante peligroso. Control aerodinámico: Los primeros vuelos planeados demostraron que el X-1 era seguro. Cargado de combustible hubiera entrado en perdida inevitablemente a menos de 445 km./h. Sin embargo a velocidades supersónicas el X-1 resulto bastante manejable. Presionizado con nitrógeno: El habitáculo del X-1 estaba presuarizado con nitrógeno para impedir los incendios. El piloto estaba por tanto obligado a respirar siempre con la mascara de oxigeno mientras permanecía a bordo del X-1. Onda de choque: La delgada ala se proyecto para eliminar la onda de choque asociada al vuelo supersónico, un fenómeno poco conocido en 1946. Construcción robusta: El grupo de investigación de Bell sabia que el vuelo supersónico comportaba muchos esfuerzos. El X-1 se fabrico para soportar cargas de hasta 18 g. Siete diseños experimentales mas importantes de la primera parte de los años cincuenta posan enel asfalto. 1- Douglas X-3 / 2-Bell X-1A / 3-Douglas D-558-1 / 4-Convair XF-92A / 5- Bell X-5 / 6-Douglas D-558-2 7-Northorp X-4 El segundo X-4 realizo su primer vuelo pilotado por Chuck Yeager el 18 de agosto de 1950.El séptimo y ultimo vuelo de Yeager en el X-4 fue el numero 11, el 22 de septiembre de 1950, tras el cual realizo un total de 82 vuelos, hasta finales de 1953 y como consecuencia de una fuga de combustible fue retirado definitivamente. El 11 de junio de 1946, Northop firmo un contrato para construir dos aviones X-4. Eran aparatos de investigación para explorar el control de este tipo de configuraciones a velocidades transonicas. Los aerodinamicistas creían que podrían evitar el fenómeno de interacción entre ondas de choque de alas y estabilizadores. Influenciado por el Me 163 Komet alemán y por el de Havilland D.H 108 Swallow británico, el Bantam se beneficiaba asimismo de la aventajada de Northorop en alas volantes. Yeager no exploto al máximo las cualidades del pequeño X-4 al que voló en solo seis ocasiones productivos, hasta una velocidad máxima de Mach 0,88. Los aerodinamicistas seguían creyendo que la configuración supersónica mas segura era la de carecer de superficies horizontales en cola, error. En 0,92 y entro una barrena violentamente, en 0,93 abriría un agujero en el desierto, así que abandonamos inmediatamente. De hecho el X-4 sufrió de tal inestabilidad en torno a Mach 0,92 pero eso no detuvo a Scott Crossfield que puso el avión a Mach 0,94. Características técnicas X-4 Planos: El X-4 era de contracción poco convencional, pero con su estructura multilarguera y revestimiento en magnesio,sus planos podían soportar 8 g. Así pudieron los juguetones pilotos de pruebas hacer rizo con el dócil X-4. El ala tenia flecha de 40 grados 34 minutos y utilizaba un perfil NACA 0010-64 con una relación espesor/cuerda del 10 por ciento. Tren de aterrizaje: Los problemas de un acerrojamiento del tren fueron los responsables de la inmovilización del primer X-4, después de solo cuatro vuelos.El avión utilizo entonces como repuestos para el segundo prototipo. Flaps divididos: Los flaps del borde de fuga de las secciones internas de los planos podían utilizarse inicialmente como hipersustentadores de aterrizaje, o abiertos a 60 grados, como frenos de picado. La posibilidad de la zona de intrados de los flaps de abrirse como flaps eliminada después, ya que generaba un momento de cabeceo hacia abajo que no podía compesarse. Utilizandos como aerofrenos permitan una gran variabilidad del coeficiente de resistencia aerodinámica, simulandose así las características del aterrizaje de diversos tipos de aviones. Planta Motriz. El X-4 estaba propulsado por una pareja de turborreactores XJ30-WE-7, de un empuje unitario de 1600 libras. Fueron sustituidos mas tarde por los similares J30-WE-9. El aforo de combustible era de 238 galones de JP-4. Elevones. Sin cola, las superficies externas de control se diseñaron para que pudieran proporcionar mando de alabeo y cabeceo, funcionando como alerones difrenciados y como timones de altura. Sistema de combustible. Los tanques se alojaban en el diminuto fuselaje y los planos, pero las filtraciones obligaron a una eventual inmovilización del segundo avión, después de 82 vuelos. Cabina: De forma bastante poco usual para un avión de investigación, el X-4 tenia una cúpula sin montantes que proporcionaba a su piloto una excelente e ilimitada visibilidad en todas direcciones. El X-4 fue asimismo el primero de los aviones experimentales EEUU dotado de asiento lanzable. |
MUNDO AERONÁUTICO EWM / DATOS TÉCNICOS /