jueves, 7 de febrero de 2019

Demostrador tecnológico: McDonnell Douglas F-15 ACTIVE

McDonnell Douglas F-15 STOL/MTD

El McDonnell Douglas F-15 STOL/MTD (siglas en inglés de: Short Takeoff and Landing/Maneuver Technology Demonstrator, en español: «Despegues y aterrizajes cortos/demostrador de tecnología de maniobrabilidad») es un avión F-15 Eagle modificado para diversos programas de investigación y prueba realizados desde finales de los años 1980. Desarrollado como demostrador de tecnología, el F-15 STOL/MTD llevó a cabo investigaciones para el estudio de los efectos del empuje vectorial y la maniobrabilidad mejorada. El avión usado para el proyecto fue el avión de preproducción TF-15A (F-15B) número 1 (número de serie: 71-0290), el primer F-15 Eagle biplaza fabricado por McDonnell Douglas en serie (después de 2 prototipos),2 que fue el sexto F-15 en salir de la línea de ensamblaje, y se convirtió en el F-15 más antiguo en volar antes de su retirada en 2009. También fue utilizado como banco de pruebas de aviónica para el programa de desarrollo del F-15E Strike Eagle.3 El avión fue cedido a la NASA desde la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

Ese mismo avión fue utilizado entonces en el programa F-15 ACTIVE (siglas de Advanced Control Technology for Integrated Vehicles, «Tecnología de control avanzado para vehículos integrados») desde 1993 hasta 1999, y posteriormente en el programa Intelligent Flight Control System («Sistema de control de vuelo inteligente») desde 1999 hasta 2008. Con ayuda de sus toberas con empuje vectorial, este avión puede realizar la famosa maniobra Cobra de Pugachev.

Diseño y desarrollo

En 1975, el Centro de Investigación Langley comenzó a realizar programas patrocinados que estudian toberas de vector de empuje bidimensional: 44 estudios gubernamentales e industriales de boquillas bidimensionales no bidimétricas (2-D) a principios de la década de 1970 habían identificado beneficios significativos para Conceptos de la boquilla 2-D de vector de empuje.

En 1977, Langley comenzó un estudio de integración de sistemas de inyección de empuje, inversión de empuje y boquillas 2-D en el F-15 con McDonnell Douglas. En 1984, el Laboratorio de Dinámica de Vuelo, la División de Sistemas Aeronáuticos de la Fuerza Aérea otorgó un contrato a McDonnell Douglas para un avión experimental de desarrollo avanzado STOL / MTD.

La aeronave utilizada en el programa STOL / MTD ha volado varias veces desde la finalización exitosa del programa STOL / MTD en 1991, que usaba la vectorización de empuje y planicies de canard para mejorar el rendimiento a baja velocidad. Este avión probó métodos de alta tecnología para operar desde una pista corta. Este F-15 fue parte de un esfuerzo para mejorar ABO (Operabilidad de la Base Aérea), la supervivencia de los aviones de combate y la capacidad de combate en los aeródromos bajo ataque.

El F-15 STOL / MTD probó formas de aterrizar y despegar de pistas mojadas y dañadas por bombas. La aeronave usó una combinación de empuje reversible del motor, boquillas de chorro que podrían desviarse 20 grados y planetas delanteras de canard. Las toberas de giro / inversión de la echada y los planchas delanteras de canard se instalaron en el F-15 en 1988. La NASA adquirió el avión en 1993 y reemplazó los motores con los motores Pratt & Whitney F100-229 por las boquillas de vector Pitch / Yaw. Los planos delanteros de canard se derivaron de los estabilizadores F / A-18.

Antes de 1991, cuando McDonnell Douglas finalizó su programa después de cumplir sus objetivos de vuelo, el avión F-15 STOL / MTD logró unos resultados de rendimiento impresionantes:

Despegues vectoriales demostrados con rotación a velocidades tan bajas como 42 mph (68 km / h)
Una reducción del 25 por ciento en el despegue
Aterrizar en solo 1.650 pies (500 m) de pista en comparación con 7.500 pies (2.300 m) para el F-15 estándar
Reversión del empuje en vuelo para producir una rápida desaceleración.
Vuelo controlado en ángulos de ataque de hasta 85 grados

Avión de pre-producción F-15B #2 (S/N 71-0291) con toberas de empuje vectorial 2D a principios de los años 1980.

Modificaciones adicionales

Durante la década de 1990, se modificó aún más el mismo fuselaje F-15 (se mantuvieron los carteles y las boquillas) para el programa ACTIVE (Tecnología de control avanzada para vehículos integrados) en el que las boquillas de haz de equilibrio de tono / desvío (P / YBBN) y la programación avanzada de lógica de control fue investigado. En la configuración ACTIVE también se usó para el programa LANCETS (efectos de cambio de elevación y tobera en el choque de cola), en el que los parámetros de onda de choque supersónicos calculados se compararon con los medidos en vuelo. Las pruebas de vuelo de LANCETS terminaron en diciembre de 2008. El F-15 ACTIVE duró desde 1993 hasta 1999.

La aeronave se usaría más tarde en el programa F-15 IFCS (Sistema de Control de Vuelo Inteligente) de 1999 a 2008. El avión también se usó para el proyecto de Demostración y Certificación de Rango Basado en el Espacio bajo el programa de Sistemas de Navegación y Comunicaciones de Exploración (SBRDC / ECANS) de 2006 a 2007, programa de control de motor de alta estabilidad (HISTEC) y acústica de investigación de alta velocidad en 1997.

F-15 STOL/MTD

Características generales

Tripulación: 2
Longitud: 19,7 m
Envergadura: 13 m
Altura: 5,64 m
Superficie alar: 58,2 m²
Peso vacío: 12.232 kg
Peso cargado: 20.159 kg
Peso máximo al despegue: 31.930 kg
Planta motriz: 2× turbofán Pratt & Whitney F100-PW-200 equipados con toberas con empuje vectorial bidimensional de 20º Pratt & Whitney, con capacidad para empuje inverso.
Empuje normal: 63,9 kN (6 514 kgf; 14 360 lbf) de empuje cada uno.
Empuje con postquemador: 105,8 kN (10 786 kgf; 23 780 lbf) de empuje cada uno.

Rendimiento

Velocidad máxima operativa (Vno): 2 650 km/h (1 647 MPH; 1 431 kt) (Mach 2,1) a 11.500 m de altitud
Alcance: 4 405 km (2 379 nmi; 2 737 mi)
Techo de vuelo: 17 750 m (58 235 ft)

F-15 ACTIVE

Características generales

Tripulación: 2
Carga: 7.112 kg
Longitud: 19,42 m (sin incluir la sonda frontal de prueba en vuelo)
Envergadura: 13 m
Altura: 5,64 m
Superficie alar: 56,5 m²
Peso vacío: 15.876 kg
Peso cargado: 21.319 kg
Planta motriz: 2× turbofán Pratt & Whitney F100-PW-229 equipados con toberas con empuje vectorial tridimensional de 20º Pratt & Whitney P/YBBN.
Empuje normal: 104,3 kN (10 637 kgf; 23 450 lbf) de empuje cada uno.
Empuje con postquemador: 129 kN (13 154 kgf; 29 000 lbf) de empuje cada uno.
Envergadura de los planos horizontales de cola: 8,6 m
Envergadura de los planos canard: 7,8 m
Capacidad de combustible: 5.225 kg