jueves, 24 de agosto de 2023

Caza furtivo: Demostrador Northrop/McDonnell Douglas YF-23

Northrop/McDonnell Douglas YF-23

El Northrop/McDonnell Douglas YF-23 es un demostrador de tecnología de aviones de combate furtivos supersónicos bimotor monoplaza estadounidense diseñado para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF). El diseño fue finalista en la competencia Advanced Tactical Fighter (ATF) de la USAF, luchando contra el Lockheed YF-22 por un contrato de producción. Se construyeron dos prototipos de vehículos aéreos YF-23.

YF-23 sobrevolando la Base de la Fuerza Aérea Edwards.

YF-23


Role	Caza demostrador de tecnología furtiva
Origen nacional	Estados Unidos
Fabricante	Northrop / McDonnell-Douglas
Primer vuelo	27 de agosto de 1990
Estado	Cancelado
Usuario principal	Fuerza Aérea de los Estados Unidos
producido	1989–1990
Número construido	2

En la década de 1980, la USAF comenzó a buscar un reemplazo para su avión de combate para contrarrestar de manera más efectiva a los avanzados Sukhoi Su-27 y Mikoyan MiG-29 de la URSS . Varias empresas presentaron propuestas de diseño; la USAF seleccionó propuestas de Northrop y Lockheed. Northrop se asoció con McDonnell Douglas para desarrollar el YF-23, mientras que Lockheed, Boeing y General Dynamics desarrollaron el YF-22.

El YF-23 era más furtivo y rápido, pero menos ágil que su competidor. Después de un proceso de desarrollo y evaluación de cuatro años, el YF-22 fue anunciado ganador en 1991 y se convirtió en el Lockheed Martin F-22 Raptor , que voló por primera vez en 1997 y entró en servicio en 2005. La Marina de los EE. UU. consideró usar la versión de producción. del ATF como base para un reemplazo del F-14 , pero estos planes fueron cancelados posteriormente. Los dos prototipos YF-23 son actualmente exhibiciones de museos.

Desarrollo

Los satélites de reconocimiento estadounidenses detectaron por primera vez los avanzados prototipos de caza soviéticos Su-27 y MiG-29 en 1978, lo que causó preocupación en los EE. UU. Se esperaba que ambos modelos soviéticos redujeran la ventaja de maniobrabilidad de los aviones de combate estadounidenses contemporáneos. En 1981, la USAF solicitó información a varias compañías aeroespaciales sobre las posibles características de un caza táctico avanzado (ATF) para reemplazar al F-15 Eagle . Después de conversaciones con compañías aeroespaciales, la USAF hizo del combate aire-aire la función principal de la ATF. El ATF debía aprovechar las tecnologías emergentes, incluidos los materiales compuestos, ligerosaleaciones , sistemas avanzados de control de vuelo, sistemas de propulsión más potentes y tecnología sigilosa. En octubre de 1985, la USAF emitió una solicitud de propuesta (RFP) a varios fabricantes de aeronaves. La RFP se modificó en mayo de 1986 para incluir la evaluación de prototipos de vehículos aéreos de los dos finalistas. Al mismo tiempo, la Marina de los EE. UU., bajo el programa Navalized Advanced Tactical Fighter (NATF), anunció que usaría un derivado del ganador ATF para reemplazar su F-14 Tomcat . El programa NATF requería la adquisición de 546 aviones junto con la adquisición planificada de 750 aviones de la USAF.

Vista superior del YF-23, que muestra las alas trapezoidales y la separación entre el fuselaje delantero y las góndolas del motor.

En julio de 1986, Lockheed , Boeing , General Dynamics , McDonnell Douglas, Northrop, Grumman y Rockwell presentaron propuestas de demostración y validación (Dem/Val) ; los dos últimos abandonaron la competencia poco después. La propuesta de diseño de Northrop (DP) fue designada internamente como DP110. Tras la presentación de propuestas, Lockheed, Boeing y General Dynamics formaron un equipo para desarrollar cualquiera de sus diseños propuestos que se seleccionara, si lo hubiera. Northrop y McDonnell Douglas formaron un equipo con un acuerdo similar. Las propuestas de Lockheed y Northrop fueron seleccionadas como finalistas el 31 de octubre de 1986 para Dem/Val. A ambos equipos se les dio 50 meses para construir y probar en vuelo sus prototipos, y tuvieron éxito, produciendo el Lockheed YF-22 y el Northrop YF-23. Al mismo tiempo, se contrató a Pratt & Whitney y General Electric para desarrollar los motores para la competencia de motores ATF.

El YF-23 fue diseñado para cumplir con los requisitos de la USAF en cuanto a supervivencia , supercrucero , sigilo y facilidad de mantenimiento. Los requisitos de supercrucero exigían vuelos supersónicos prolongados sin el uso de dispositivos de poscombustión. Northrop aprovechó su experiencia con el B-2 Spirit y el F/A-18 Hornet para reducir la susceptibilidad del modelo a la detección por radar e infrarrojos. La USAF inicialmente requirió que la aeronave aterrizara y se detuviera dentro de los 2000 pies (610 m), lo que significó el uso de inversores de empujeen sus motores. En 1987, la USAF cambió el requisito de longitud de la pista a 3000 pies (910 m), por lo que ya no se necesitaban inversores de empuje. Esto permitió que la aeronave tuviera carcasas de góndola de motor más pequeñas . Las góndolas no se redujeron en tamaño en los prototipos.

El primer YF-23 ( número de serie 87-0800 ), prototipo de vehículo aéreo 1 (PAV-1), se lanzó el 22 de junio de 1990; El PAV-1 realizó su vuelo inaugural de 50 minutos el 27 de agosto con Alfred "Paul" Metz a los mandos. El segundo YF-23 (número de serie 87-0801 , PAV-2) realizó su primer vuelo el 26 de octubre, pilotado por Jim Sandberg. El primer YF-23 fue pintado de gris carbón y fue apodado "Spider". El segundo prototipo fue pintado en dos tonos de gris y apodado "Grey Ghost". PAV-1 tuvo brevemente un reloj de arena rojo pintado en su toma de aire ram para evitar lesiones al personal de tierra. El reloj de arena rojo se parecía a la marca en la parte inferior de la araña viuda negra, lo que reforzaba aún más el apodo no oficial "Black Widow II" que se le dio al YF-23 debido a su firma de radar que se parecía a una araña. Cuando la gerencia de Northrop se enteró de la marca, la quitaron.

Variante naval

Una variante naval propuesta del YF-23 conocida como NATF-23 se consideró como un reemplazo del F-14 Tomcat. El diseño original del YF-23 se consideró por primera vez, pero habría tenido problemas con el manejo del espacio de la cabina de vuelo, el almacenamiento, el aterrizaje y el lanzamiento de catapultas que requerían un diseño diferente. En 2001, Boeing donó un modelo de prueba de túnel de viento NATF-23 DP527, probado durante 14.000 horas, al Bellefontaine Neighbors Klein Park Veterans Memorial.

Diseño

Una vista frontal de 87–0800 que muestra el exterior curvo del diseño.

El YF-23 (designado internamente como DP117K) era un avión de aspecto poco convencional, con alas en forma de diamante , un perfil con una regla de área sustancial para reducir la resistencia aerodinámica a velocidades transónicas y supersónicas, y una cola en V en movimiento. La cabina se colocó alta, cerca del morro de la aeronave para una buena visibilidad para el piloto. El avión presentaba una configuración de tren de aterrizaje de triciclo con una pata de tren de aterrizaje de morro y dos patas de tren de aterrizaje principal. La bahía de armas se colocó en la parte inferior del fuselaje entre la nariz y el tren de aterrizaje principal. La cabina tiene una palanca central y un acelerador lateral.

Una vista trasera de un YF-23, que muestra sus canales de escape revestidos de mosaicos

Estaba propulsado por dos motores turbofan, cada uno en una góndola de motor separada con conductos en S , para proteger los compresores axiales del motor de las ondas de radar , a cada lado de la columna vertebral de la aeronave. Las entradas eran trapezoidales en el perfil frontal, con paneles de succión porosos especiales en el frente para absorber la capa límite turbulenta y ventilarla sobre las alas. De los dos aviones construidos, el primer YF-23 (PAV-1) estaba equipado con motores Pratt & Whitney YF119 , mientras que el segundo (PAV-2) estaba propulsado por motores General Electric YF120. El avión presentaba boquillas de rampa de expansión única (SERN) y, a diferencia del YF-22, no empleavectorización de empuje . Al igual que en el B-2, los gases de escape de los motores del YF-23 fluyeron a través de canales revestidos con baldosas que están "enfriadas por transpiración" para disipar el calor y proteger los motores de la detección de misiles guiados por infrarrojos (IR) desde abajo. La propulsión y la aerodinámica del YF-23 le permiten supercrucero a más de Mach 1,6 sin dispositivos de poscombustión.

Admisión de aire S-duct del motor YF-23

Las superficies de control de vuelo estaban controladas por un sistema informático de gestión central. Levantar los flaps y alerones por un lado y bajarlos por el otro alabeo previsto . Las aletas de cola en V tenían un ángulo de 50 grados con respecto a la vertical. El cabeceo se proporcionó principalmente girando estas aletas de cola en V en direcciones opuestas para que sus bordes delanteros se movieran juntos o separados. La guiñada se suministró principalmente girando las aletas traseras en la misma dirección. El piloto de pruebas Paul Metz declaró que el YF-23 tenía un rendimiento de ángulo de ataque alto (AoA) superior en comparación con los aviones heredados, con AoA recortado de hasta 60°. Desviar los flaps hacia abajo y los alerones hacia arriba en ambos lados simultáneamente proporcionó un frenado aerodinámico. Para mantener bajos los costos de creación de prototipos a pesar del diseño novedoso, se utilizaron varios componentes " comerciales listos para usar", incluida una rueda de morro F-15, piezas del tren de aterrizaje principal F/A-18 y la cabina delantera. Componentes del F-15E Strike Eagle.

Producción F-23

La configuración de producción propuesta del F-23 (DP231 para el motor F119 y DP232 para el motor F120) para el desarrollo a gran escala, o Desarrollo de Ingeniería y Fabricación (EMD), habría diferido de los prototipos YF-23 en varios aspectos. En lugar de una sola bahía de armas, el diseño EMD tendría dos bahías en tándem en el fuselaje delantero alargado, con la bahía delantera diseñada para misiles AIM-9 de corto alcance; se instalaría un cañón rotatorio M61 en el lado izquierdo del fuselaje delantero. La longitud total de la aeronave se incrementó ligeramente, se amplió el volumen, se amplió la nariz para aceptar sistemas de misión, incluido el radar y las barbillas delanteras.eran menos pronunciados y elevados a la misma altura que el borde de ataque del ala. La eliminación de los inversores de empuje permitió que las góndolas del motor tuvieran una sección transversal más pequeña y redondeada y el espacio entre ellos se rellenó para preservar el área reglamentaria. El diseño de entrada cambió del perfil trapezoidal con paneles de succión a un tope de compresión semicircular. El patrón del borde de fuga del fuselaje y del empenaje también tendría menos estrías y las líneas de empuje del motor estaban inclinadas a 1,5° del centro.

NATF-23

La variante naval NATF-23, cuyos esquemas aparecieron en la década de 2010, era diferente en muchos aspectos; las alas de diamante se ubicaron lo más atrás posible, y la aeronave tiene colas verticales inclinadas convencionales en lugar del timón con dientes para RCS bajo y mayor maniobrabilidad a bajas velocidades para operaciones de portaaviones, capacidad de ala plegable para almacenamiento en la cabina de vuelo, tren de aterrizaje reforzado , gancho de cola y canards para aterrizar en portaaviones y toberas de vectorización de empuje. Las tomas también eran diferentes, ya que eran un cuarto de círculo con dientes, con una superficie de compresión protuberante. El NATF-23 tenía una envergadura aumentada de 48 pies, mientras que la longitud se redujo a 62 pies.

Historial operativo

Los dos YF-23 sobrevuelan el desierto de Mojave. Fueron apodados Grey Ghost (en primer plano) y Spider

Evaluación

El primer YF-23, con motores Pratt & Whitney, supercrucero a Mach 1,43 el 18 de septiembre de 1990, mientras que el segundo, con motores General Electric, alcanzó Mach 1,72 el 29 de noviembre de 1990. En comparación, el YF-22 alcanzó Mach 1,58 en supercrucero. El YF-23 se probó a una velocidad máxima de Mach 1,8 con dispositivos de poscombustión y logró un ángulo de ataque máximo de 25°. La velocidad máxima está clasificada, aunque las fuentes indican una velocidad superior a Mach 2 en altitud en postcombustión completa. La bahía de armas de la aeronave se configuró para el lanzamiento de armas y se usó para probar la acústica de la bahía de armas, pero no se dispararon misiles; Lockheed disparó misiles AIM-9 Sidewinder y AIM-120 AMRAAMcon éxito desde su avión de demostración YF-22. PAV-1 realizó una demostración de combate de ritmo rápido con seis vuelos durante un período de 10 horas el 30 de noviembre de 1990. Las pruebas de vuelo continuaron hasta diciembre. Los dos YF-23 volaron 50 veces durante un total de 65,2 horas. Las pruebas demostraron los valores de rendimiento previstos por Northrop para el YF-23. El YF-23 era más sigiloso y rápido, pero el YF-22 era más ágil.

Un YF-22 en primer plano con un YF-23 al fondo

Los dos equipos de contratistas presentaron los resultados de la evaluación con sus propuestas en diciembre de 1990, y el 23 de abril de 1991, el secretario de la Fuerza Aérea, Donald Rice, anunció que el YF-22 era el ganador. La Fuerza Aérea seleccionó el motor F119 para impulsar la versión de producción del F-22. Los diseños de Lockheed y Pratt & Whitney obtuvieron una calificación más alta en aspectos técnicos, se consideraron de menor riesgo y se consideró que tenían una gestión de programas más eficaz. Se ha especulado en la prensa de aviación que el YF-22 también fue visto como más adaptable al NATF de la Marina, pero en 1992 la Marina de los EE. UU. había abandonado el NATF.

YF-23 "Grey Ghost" en exhibición en el Western Museum of Flight, 2017

Después de la competencia, ambos YF-23 fueron transferidos al Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA en Edwards AFB, California, sin sus motores. La NASA planeó usar una de las aeronaves para estudiar técnicas para la calibración de cargas previstas para resultados de vuelo medidos, pero esto no se llevó a cabo. Ambos fuselajes YF-23 permanecieron almacenados hasta mediados de 1996, cuando los aviones fueron trasladados a museos. En los museos, los aviones fueron restaurados, durante los cuales se cree que se cambiaron los indicativos de la aeronave. PAV-1 recibió "Fantasma gris" en la parte inferior de la cubierta del tren de aterrizaje, mientras que PAV-2 tenía pintada "Spider" en el mismo lugar.

Posible avivamiento

En 2004, Northrop Grumman propuso un bombardero basado en YF-23 para satisfacer la necesidad de la USAF de un bombardero provisional, por el que también competían el FB-22 y el B-1R. Northrop modificó el avión PAV-2 para que sirviera como modelo de exhibición para su bombardero interino propuesto. La posibilidad de un bombardero interino basado en YF-23 terminó con la Revisión de Defensa Cuadrienal de 2006 , que favoreció un bombardero de largo alcance con un alcance mucho mayor. Desde entonces, la USAF ha pasado al programa Bombardero de próxima generación y Bombardero de ataque de largo alcance.

YF-23 "Spider" en exhibición en el Museo de la USAF, 2023

Japón lanzó un programa para desarrollar un caza nacional de quinta y sexta generación (F-3) después de que el Congreso de EE. UU. se negara en 1998 a exportar el F-22. Después de mucho estudio y la construcción de modelos estáticos, el avión de prueba Mitsubishi X-2 Shinshin voló como un demostrador de tecnología a partir de 2016. Para julio de 2018, Japón había recopilado suficiente información y decidió que necesitaría traer a bordo internacional socios para completar este proyecto. Una de esas empresas que respondió fue Northrop Grumman y se especula que podría ofrecer una versión modernizada del YF-23 a Japón.

Aeronaves en exhibición

Trabajos de restauración en el Museo de la USAF

YF-23A PAV-1, número de serie de la Fuerza Aérea 87-0800 , número de registro N231YF, está en exhibición en el hangar de Investigación y Desarrollo del Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos cerca de Dayton, Ohio.
YF-23A PAV-2, serie AF. No. 87-0801 , número de registro N232YF, estuvo en exhibición en el Western Museum of Flight hasta 2004, cuando fue reclamado por Northrop Grumman y utilizado como modelo de exhibición para un bombardero basado en YF-23. El PAV-2 fue devuelto al Western Museum of Flight y estuvo en exhibición a partir de 2010 en la nueva ubicación del museo en Zamperini Field, Torrance, California.

Especificaciones (YF-23)

YF-23 PAV-1 en vuelo.

Datos de Pace, Sweetman, Winchester, Aronstein, y Metz & Sandberg

Características generales

Tripulación: 1
Longitud: 67 pies 5 pulgadas (20,55 m)
Envergadura: 43 pies 7 pulgadas (13,28 m)
Altura: 13 pies 11 pulgadas (4,24 m)
Área del ala: 900 pies cuadrados (84 m ² )
Peso vacío: 29 000 lb (13 154 kg)
Peso bruto: 51.320 libras (23.278 kg)
Peso máximo al despegue: 62.000 lb (28.123 kg)
Planta motriz: 2 motores turbofan de postcombustión Pratt & Whitney YF119 o General Electric YF120 , 35.000 lbf (160 kN) con postquemador