Los primeros proyectos de submarinos voladores y sumergibles
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A lo largo de la historia moderna, muchos ingenieros, diseñadores e inventores han tratado de combinar las ventajas de un avión y un submarino en un solo medio de transporte. Inicialmente, la principal motivación era el uso militar y la posibilidad de un ataque sorpresa, pero con el tiempo, cada vez más propuestas se dirigieron al uso civil, principalmente para investigación o transporte de pasajeros a bases submarinas. Sin embargo, debido a la gran diferencia entre el medio acuático y el aéreo, no era una tarea nada fácil, por lo que no es de extrañar que los sumergibles o los submarinos voladores aparecieran con mucha más frecuencia en los autores de literatura de ciencia ficción que en la mesa de dibujo de empresas de aviación. sin embargo, en las novelas de ciencia ficción, especialmente de los años veinte y treinta del siglo XX, también se combinaban con naves espaciales y se complementaba con la posibilidad de llegar al núcleo de la Tierra, es decir, se suponía que podían explorar todos rincones de lo desconocido. de los documentales de televisión, el submarino volador de la serie Voyage to the Bottom of the Sea es probablemente el más famoso, que en realidad fue construido por estudiantes de la Universidad de Florida en 2004, pero por supuesto sin la capacidad de volar. El proyecto se llamó SubjuGator. en septiembre de 1930, la revista estadounidense Modern Mechanics informó que la Real Armada danesa estaba probando un avión híbrido capaz de operar desde bases terrestres, en la superficie del agua y bajo el agua. Según el artículo, se suponía que tenía alas retráctiles y muchos otros detalles interesantes y detallados. El único problema era que no había evidencia relevante de su existencia.
Arte temprano de ciencia ficción de los submarinos voladores aviones sumergibles
El desarrollo real fue mucho más prosaico. Aparte de B. P. Ušakov, en realidad no hubo ningún proyecto o programa de desarrollo serio que abordara el tema en cuestión en la primera mitad del siglo. Por lo tanto, la mayoría de los esfuerzos terminaron con más o menos que una patente registrada. de ellos, los medios del propietario e inventor de la compañía de música estadounidense Houston Harrington probablemente tenían la mejor oportunidad de implementación. solicitó una patente en julio de 1945 y casi logró construir un prototipo. Sin embargo, su extraño avión con dos flotadores y un ala delta invertida no parecía exactamente ideal desde el punto de vista aerodinámico e hidrodinámico, por lo que su supuesto rendimiento puede ser bastante dudoso.
Ushakov LPL
A mediados de la década de 1930, los soviéticos decidieron reconstruir radicalmente sus fuerzas navales. Como parte de la construcción de la flota de Stalin, se construyeron nuevos barcos, cruceros de batalla y submarinos. Al mismo tiempo, este período creó condiciones favorables para el surgimiento de varios conceptos poco ortodoxos, siendo la combinación de un avión y un submarino claramente la más extraña. B. P. Ušakov, un cadete de la Academia Militar de Ďeržin, es considerado su creador. Presentó los primeros diseños esquemáticos ya en 1934, pero el proyecto recibió toda la atención solo después de que fue aprobado por la Comisión Militar para la Investigación Científica (NIVK) a principios de 1936. El submarino volador estaba destinado principalmente a destruir barcos en mar abierto y en puertos enemigos, protegidos por campos minados y barricadas. La baja velocidad bajo el agua y el pequeño radio de acción no fueron un obstáculo, ya que el vehículo podía encontrar su objetivo independientemente del aire. Luego alcanzaría la superficie más allá del límite de detección y se sumergiría. Antes de que el objetivo apareciera dentro del alcance de las armas, la máquina permaneció en silencio bajo el agua sin movimientos innecesarios. Si es necesario, por supuesto, podría moverse a él por sus propios medios. Si las condiciones de ataque no fueran las adecuadas, podría alejarse, salir a la superficie y atacar de nuevo después de rearmarse. Esta característica se consideró una de las mayores ventajas de la LPL sobre los submarinos estándar. Si los submarinos voladores operaran en grupos, tres máquinas teóricamente podrían bloquear un área de 14,5 kilómetros de ancho. Debían atacar de forma encubierta los puertos militares por la noche, mientras que durante el día realizarían patrullas aéreas y ataques a objetivos ocasionales.
Submarino volador LPL de Ushakov
También vale la pena mencionar los experimentos de la década de 1960, cuando se probó un planeador pesado en el Mar Caspio para transportar minisubmarinos vandálicos. Una década más tarde, en el momento del rápido desarrollo de los hidroaviones y ekranoplanos, se planteó el desarrollo de un avión de combate capaz de sumergirse unos metros bajo la superficie después de aterrizar. Los resultados de estos estudios no se conocen, pero aparentemente la producción del hardware no ha continuado.
Estudio ruso del caza sumergible submarino volador.
Reid RFS-1 Commander
Aparentemente, el único sumergible realmente construido y probado provino del taller del fabricante de modelos de submarinos controlados por radio y ex ingeniero norteamericano Donald V. Reid. Se rumorea que la inspiración para tal acto fue una coincidencia cuando dos modelos de alas cayeron del estante sobre los modelos de submarinos en construcción. Fue así como se le ocurrió la idea de construir un submarino volador y se puso manos a la obra. El tipo RFS-1 Commander se construyó en gran parte a partir de partes de otros aviones desechados y se completó en 1961. Estaba propulsado por un solo motor Lycoming de cuatro cilindros y 65 caballos de fuerza. Originalmente, el piloto estaba ubicado en el pilón debajo del motor, pero debido a problemas de poca visibilidad, luego fue trasladado al espacio frente al pilón. en ambos casos estaba usando equipo de buceo para respirar. Antes de sumergirse, tuvo que quitar la hélice y cubrir todo el motor con una especie de campana de goma para bucear, hecha con un neumático grande. Antes de intentar el primer vuelo, Donald Reid construyó varios modelos a escala para probar tecnologías críticas y modos de vuelo. Con todo aparentemente dentro de los límites aceptables, su hijo Bruce Reid hizo el primer vuelo del avión en 1962 en el río Shrewsbury en Nueva Jersey. en ese momento, la máquina ya tenía el registro de aviación N1740 e incluso recibió el NJ18S naval que se roció en la nariz frente a la cabina. Sin embargo, el primer vuelo terminó en un accidente, ya que el agua empapó la cubierta del fuselaje en la sección de cola y desplazó desproporcionadamente el centro de gravedad de toda la máquina. Aunque la aeronave fue capaz de sumergirse con éxito a una profundidad de aproximadamente 3,5 metros, utilizando un pequeño motor eléctrico de un caballo de fuerza en la sección de la cola para la propulsión, su rendimiento de vuelo fue deslumbrante. Los compromisos en la aerodinámica y el bajo rendimiento del motor hicieron que el avión no pudiera permanecer en el aire por un período de tiempo más largo y, durante las pruebas, superó la altura de 23 metros y la velocidad de 100 km/h solo con problemas. El único vuelo combinado con inmersión total tuvo lugar el 9 de junio de 1964. En ese momento, parecía que el único objetivo de Donald Reid era obtener una patente para su invento, ya que estaba convencido de que en el futuro todos los submarinos voladores utilizarían el mismo tecnología. Se equivocó no sólo en eso. En varias ocasiones trató de ofrecer su sumergible a los militares, pero nunca lo logró.
Estudios de Convair
A principios de la década de 1960, la Marina de los EE. UU. también se interesó en este concepto poco convencional. Esto se debe a que una máquina de este tipo podría llegar a las áreas herméticamente selladas de los mares Báltico y Negro, así como a aguas interiores que son prácticamente inaccesibles para los buques de superficie y submarinos convencionales. Además, los planificadores militares asumieron que los soviéticos no tenían medios antisubmarinos en estos lugares, lo que aumentó significativamente las capacidades ofensivas de un posible buque de combate. Por lo tanto, en 1964, Convair y la división Electric Boat de General Dynamics recibieron el encargo oficial de realizar estudios de dicho sistema de armas. Oficina de Armas Navales de EE. UU. La Marina les otorgó un contrato de $36,000. El primer sistema propuesto consistía en un gran hidroavión que llevaría un pequeño submarino en su bodega de carga al área de operación y regresaría por él una vez finalizada la misión. Sin embargo, las complicaciones obvias superarían cualquier beneficio. Tal hidroavión tendría que pesar al menos 150 toneladas, lo que crearía un objetivo pesado, costoso y, sobre todo, torpe para la defensa aérea. Al mismo tiempo, la idea de cómo un submarino podría introducirse en el casco en lo profundo del territorio enemigo bajo fuego enemigo era bastante poco realista. Los rusos ya inventaron un sistema similar en la década de 1930, cuando propusieron suspender un submarino APSS en miniatura debajo del hidroavión pesado Tupolev ANT-22.
Tupolev ANT-22 con el hidroavión submarino APSS
Otra opción era un pequeño submarino con alas retráctiles, remolcado detrás de un avión de transporte. Este concepto no requería ningún sistema de propulsión adicional para el submarino, y el avión remolcador podía llevar a cabo su propia misión para protegerlo después de que fuera desechado. Por otro lado, hay una desventaja insuperable, que consiste en el uso único del submarino. Por lo tanto, la tripulación se vería en la posición desmoralizadora de romper las líneas enemigas hacia sus tropas después de que terminara la misión. Una solución posible, aunque complicada, es reacondicionar las alas y un vuelo de rescate del avión remolcador. Para uso práctico en condiciones de combate, este concepto también se evaluó como poco práctico. El siguiente dibujo proviene de la prestigiosa revista de aviación Air Progress de 1962. Fue creado antes de los dibujos publicados oficialmente y por lo tanto no corresponde a la apariencia real de la máquina en cuestión.
Arte hipotético del aeronave sumergible submarino volador Air Progress
La solución resultante es, por lo tanto, un submarino volador real, o un avión sumergible, que ofrece las mayores ventajas potenciales. En primer lugar, puede volar hasta el área objetivo sin el apoyo de otros medios a una altura mínima para evitar los radares enemigos. La baja velocidad, forzada por la optimización aerodinámica e hidrodinámica del casco, no representa mayor problema en este caso. Al final de la misión, puede nadar bajo el agua hasta un área adecuada para salir a la superficie, despegar en la superficie del agua y regresar al aeródromo. Los diseñadores deben tener en cuenta la gran diferencia entre los entornos de aire y agua al diseñar un submarino volador utilizable, ya que el agua es unas 800 veces más densa. Es muy fácil de imaginar cuando se compara una hélice de avión y una hélice de barco. Esto reducirá el rendimiento del sistema de armas a un mínimo absolutamente aceptable. Según los estudios, era posible considerar de manera realista un dispositivo que sería capaz de sumergirse a una profundidad de 7,6 a 23 metros a una velocidad de 9 a 18 km/h por debajo y de 277 a 416 km/h por encima de la superficie del agua. Si bien la resistencia en el aire se recalculó en 3 horas, la capacidad de operar bajo el agua dependía en gran medida del tipo de sistema de propulsión utilizado y oscilaba entre 4 y 10 horas. En general, se consideró el uso de motores eléctricos de torpedos, alimentados por baterías eléctricas o celdas de combustible. En el segundo caso, desaparecería la necesidad de un sistema de carga. Del peso máximo de despegue en el rango de 3660 a 4570 kg, 150 a 450 kg fue para la carga útil. Solo después de que fuera posible construir un avión de este tipo, los diseñadores podrían comenzar a diseñar un sistema de armas más ambicioso. Además del necesario sellado de todas las partes abiertas, como los motores, la cabina o las cubiertas de los sistemas electrónicos, también era necesario incorporar al avión un sistema para influir en su densidad relativa para que pudiera sumergirse. Una de las soluciones fueron las cámaras de equilibrio en el ala, las superficies de la cola y el fuselaje ubicadas de tal manera que no se crearan espacios libres innecesarios, cargados con presión estática debajo de la superficie del agua. Los motores solo requirieron modificaciones menores con la capacidad de reiniciarse después de que terminó la misión. Las tomas de aire estaban ubicadas en la raíz del ala y podían cerrarse en el agua con una tapa con bisagras. Era necesario crear un sistema de rescate para la tripulación, trabajando de manera confiable en el aire y bajo el agua. El casco debía estar hecho principalmente de acero galvanizado sólido para resistir la presión y la corrosión tanto estática como dinámica. Desafortunadamente, la evaluación de la implementación práctica del proyecto ya no sonaba tan optimista. Desarrollar un verdadero submarino volador requeriría una cantidad excesiva de tiempo y dinero, ya que tenía que desarrollar muchas tecnologías completamente nuevas y, por lo tanto, todo el proyecto se detuvo después de que se completaron los estudios. Las actividades de Convair en el campo de los submarinos voladores se resumen en el informe HP-62-016, publicado en 1962. Este es aproximadamente el aspecto que habría tenido el submarino volador real:
Lockheed CL-865
El 19 de marzo de 1964, la Oficina de Armamentos Navales de los Estados Unidos emitió una convocatoria de propuestas No. 2752-64, que requería un avión sumergible, destinado principalmente a la guerra antisubmarina. La empresa Lockheed respondió al desafío y, bajo la designación interna CL-865, desarrolló una breve serie de estudios de una máquina de este tipo. En ese momento, este concepto se tomó completamente en serio. Si era posible desarrollar una combinación de submarinos y misiles balísticos intercontinentales, y también había aviones antisubmarinos capaces de operar tanto desde el mar como desde bases continentales, entonces un avión sumergible era solo el siguiente paso lógico. Todos los problemas potenciales se dividieron en tres grupos: externos (ubicación y tipo de motor, método de lanzamiento desde la superficie después de salir a la superficie, consideración del lanzamiento vertical, estabilidad, control), internos (sellado del casco, tanques de equilibrio, espacio para la tripulación) y síntesis de requisitos para la operación en el aire. y bajo el agua. Se consideraron varios diseños con lanzamiento convencional, acortado y vertical o con cohetes de lanzamiento auxiliares. Después de su evaluación, la elección se basó en dos alternativas: CL-865-1 con propulsión a hélice y CL-865-2 con dos ventiladores de hélice en los costados del casco. Ambos cumplían los criterios especificados, a saber, una altura de crucero de 760 metros, una velocidad de crucero de 416 km/h, un radio operativo de 927 km, una autonomía submarina de 10 horas, una velocidad submarina de 18,5 km/h, una inmersión profundidad de 23 metros y un peso de carga útil de 810 kg. Se prefirió la segunda versión, principalmente por sus dimensiones más pequeñas y, por lo tanto, menores costos para un posible desarrollo y producción. Sin embargo, como resultado, ambas alternativas aún estaban a millas de distancia de una máquina operativa y requerirían recursos desproporcionadamente grandes para desarrollarse. Por eso no vieron la implementación.
Avión sumergible submarino volador Lockheed CL-861-1
Avión sumergible submarino volador Lockheed CL-861-2
SAAB U-plan
Un estudio de un submarino volador también apareció en Suecia como el proyecto SAAB U-plan. Incluso se suponía que era un proyecto de caza con velocidad Mach 2 y geometría de ala variable (!), propulsado por una combinación de motores a reacción y cohetes. El número de referencia 13xx indica que se trata de la serie 1300 de principios de la década de 1950, que involucró varios proyectos de aviones de ataque, incluido el bombardero táctico nuclear SAAB A-36. Todavía no he podido encontrar más información.Proyectos de estudiantes: Dassault Trifibium y Petrel
A finales de los años 60 y 70, un grupo de estudiantes franceses de diseño industrial en colaboración con ingenieros del CNRS crearon un estudio de un interesante avión híbrido con el característico nombre Trifibium. ¡Podría operar en el aire, desde bases terrestres, en la superficie del agua e incluso debajo de ella! El objetivo principal era diseñar un sistema de transporte para bases submarinas, que eran bastante populares en ese momento, o incluso proyectar ciudades submarinas. Se suponía que debía moverse en el aire a una velocidad de 600 km/h, luego aterrizar en el agua como un hidroavión, ambas mitades del ala se doblarían 90 grados hacia adelante, las entradas de aire a los motores y las boquillas estarían selladas. y el submarino volador podría continuar por debajo de la superficie del agua. El movimiento bajo el agua debía estar asegurado por chorros de agua, lo que permitía alcanzar una velocidad de hasta 20 km/h. en el casco había un espacio con unas dimensiones de 8 x 2 metros para doce pasajeros. en caso de emergencia, los tanques de compensación debían llenarse con aire y la aeronave simplemente saldría a la superficie del agua. Gracias al clásico tren de aterrizaje de tres puntos, aterrizar sin problemas incluso en un aeropuerto regular. Sin embargo, no me queda claro dónde querían los estudiantes colocar la pata delantera del tren de aterrizaje, ya que todo el fuselaje delantero inferior está ocupado por una combinación de las superficies combinadas de la cola y la nariz. El estudio fue patrocinado por Dassault.
Otro grupo de estudiantes, esta vez de la Universidad Tecnológica de Virginia, inició un proyecto de hidroavión sumergible en el mismo período, cuya tarea principal era servir como plataforma de lanzamiento para dos misiles Polaris. Estos se colocaron en tubos a los lados del casco y se podían recuperar y detonar utilizando un paracaídas de frenado en el aire y bajo el agua. Para la defensa se utilizaron cuatro misiles antiaéreos AIM-54 Phoenix, cada uno en una bahía de bombas separada debajo de la cabina, y misiles antisubmarinos UUM-44 SUBROC en la nariz del avión. Su filosofía de diseño era muy similar a la del Martin P6M Seamaster. El concepto fue presentado en la 12ª Reunión Anual de AIAA en 1976, pero a pesar de la interesante idea, nunca se convirtió en nada más que un proyecto estudiantil.
Aviones voladores Petrel Student
Proyectos ficticios
En 1967, apareció en varias revistas profesionales un dibujo detallado de un caza submarino. De acuerdo con la disposición interna, debería haber tenido dos sistemas de propulsión separados y grandes tanques de equilibrio, lo que probablemente limitaría significativamente el alcance y el peso de la carga útil. Las entradas de aire a los motores estaban ubicadas en el vértice del ala, lo cual era bueno para el modo submarino, pero extremadamente inadecuado para arrancar desde la superficie del agua cuando se usaba un motor a reacción. La entrada de aire/agua estaba controlada por una aleta de interesante diseño que cerraba una u otra abertura. El que estaba situado más en el ala suministraba aire y el del fuselaje suministraba agua. La posición del periscopio también es muy discutible. En lugar de extenderse desde la superficie de la cola, por ejemplo, está firmemente instalado en el morro del avión. Ni siquiera se puede retraer completamente. Algunas fuentes atribuyen la autoría al hijo de Donald V. Reid, pero es muy posible que esto sea solo una invención del autor de los dibujos de ciencia ficción. De todos modos, el avión apareció en la novela de Jean Jacques Antier - Operation avion sous-marin.
Submarino volador de aviones sumergibles de ciencia ficción
En 1965, la revista Science et Vie publicó este dibujo de un caza sumergible con motores de elevación. Sin embargo, no fue un proyecto real, sino solo una invención periodística, aparentemente inspirada en la máquina Dassault Mirage III-V.
Science et vie diseño de submarino volador de aviones sumergibles de ciencia ficción
Con el progreso actual en hidrodinámica y tecnología, a veces es difícil distinguir a primera vista dónde está realmente la frontera entre un submarino y un avión. Los siguientes dos proyectos (Deep Flight y H and K Inspector-S UUV) son completamente reales, pero a pesar de su apariencia, son solo submarinos que no son capaces de volar.
Submarinos Deep Flight y H y K Inspector-S UUV
Avión sumergible DARPA
¿Crees que todas estas propuestas son tan radicales que solo podrían haberse considerado seriamente en los días dorados de la aviación? ¡Un error! ¡El submarino volador ha vuelto! a mediados de 2008, DARPA emitió una convocatoria de propuestas para un vehículo similar. sin embargo, a diferencia de los intentos anteriores, esta vez no se trata tanto de un submarino volador, sino de un avión submarino. Esta ligera diferencia en la redacción indica que se trata principalmente de un avión que se supone que tiene la capacidad de sumergirse a una profundidad de periscopio poco profunda. Gracias a esta decisión, fue posible reducir drásticamente los requisitos de carga estática y dinámica del casco bajo la superficie del agua y, por lo tanto, todo el concepto está mucho más cerca de la implementación práctica. La misión principal de la máquina es transportar a ocho personas, en su mayoría miembros de unidades de despliegue especial, al destino en la costa. Su equipo debe pesar 910 kg. El perfil de vuelo considerado incluye un inicio clásico desde una base terrestre y un vuelo de una distancia de 1.850 km, seguido de una fase de transición a un vuelo bajo sobre el nivel del agua en una longitud de 185 km. A una distancia de 22 kilómetros de la costa, se suponía que el avión aterrizaría y se sumergiría de manera que solo sobresaldrían del agua el periscopio y el posible tubo de entrada de aire al sistema de propulsión. Todo el transporte, incluidas las modificaciones necesarias para la inmersión, desde el lanzamiento hasta el aterrizaje de las unidades en tierra debería durar menos de 8 horas. Posteriormente, la aeronave debería poder permanecer cerca de la costa ya sea en la superficie o sumergida durante otros tres días desarrollando muchas tecnologías completamente nuevas y, por lo tanto, todo el proyecto se detuvo después de que se completaron los estudios. Las actividades de Convair en el campo de los submarinos voladores se resumen en el informe HP-62-016, publicado en 1962. Este es aproximadamente el aspecto que habría tenido el submarino volador real:
Se han identificado cinco áreas clave como parte del esfuerzo para reducir los riesgos. El primero son los requisitos diametralmente opuestos para un avión, que debe ser ligero para volar, y un submarino, que debe ser pesado para sumergirse. Los funcionarios de DARPA creen que este problema podría resolverse controlando la sustentación, el volumen y la densidad de la máquina, por ejemplo, incorporando tanques de equilibrio o construyendo elementos en el ala que permitirían la creación de sustentación negativa hacia abajo. El segundo desafío es crear una forma de aeronave que pueda optimizarse tanto para los requisitos aerodinámicos como hidrodinámicos. Aunque a primera vista no lo parezca, el flujo tanto de aire como de agua alrededor del dispositivo puede ser sorprendentemente el mismo, pero en ambos casos se debe lograr el mismo número de Reynolds. El truco es que se logrará a velocidades diametralmente diferentes: de 185 a 740 km/h en el aire y de 9,25 a 33,3 km/h en el agua. La tercera área está relacionada con la integridad estructural. Mientras que el aire tiene baja presión y las fuerzas actúan de adentro hacia afuera, en el agua son al contrario y el medio debe resistir las fuerzas externas que actúan sobre la menor presión del interior. Como ya se mencionó en la introducción, la diferencia en los requisitos se ha reducido por el hecho de que la máquina se sumergirá justo debajo de la superficie, lo que reducirá significativamente la presión circundante y el casco será lo suficientemente delgado y liviano para despegar. El cuarto desafío puede describirse de manera más simple como la posición y la forma del ala. Mientras que los hidroaviones clásicos son en la gran mayoría de los casos de ala alta para minimizar el contacto del ala con el agua y al mismo tiempo dar sombra a las entradas de aire a los motores y a los propios motores, para la inmersión es fundamental que el ala es de ala baja, entra en el agua y contribuye a la inmersión con su flotabilidad negativa. en este caso, se consideran varios enfoques, desde dos alas separadas, optimizadas para actividades individuales, hasta un ala completamente variable que podría cambiar su altura, perfil y área. El último y quinto circuito problemático es el sistema de accionamiento. Aquí también, se ofrecen varias alternativas, desde un motor con modos de aire y agua, pasando por dos sistemas de propulsión separados e independientes hasta soluciones exóticas, como pilas de combustible o el motor cuasi-cohete desarrollado actualmente que quema aluminio (!) e independiente del oxígeno. Las condiciones de la competencia fueron inusualmente estrictas. Los solicitantes debían presentar no solo una descripción detallada de su propuesta, sino también una descripción de todos los experimentos y demostraciones de tecnología, junto con un presupuesto realista y justificado. La fecha límite para enviar propuestas fue el 1 de diciembre de 2008. Yo mismo tengo curiosidad por saber cuándo podré obtener nueva información sobre los desarrollos en curso. El siguiente dibujo no es oficial y su autor es los editores de la revista Flight International.
