¿Cuál es mi avión de combate favorito?
A pesar de que hay algunos contendientes de peso, siempre me quedo con el Mustang. Las elegantes curvas del Mustang te atraen. El rendimiento y los detalles técnicos son los que me hacen volver. Es lo mejor de ambos mundos: una impresionante obra de arte y una maravilla técnica. Aunque la afirmación sobre el arte es indiscutible, profundicemos un poco más en la afirmación técnica.
10: El ala
Debido a su desarrollo a mediados de la guerra, el Mustang fue el primer avión en aplicar una nueva teoría aerodinámica llamada «flujo laminar». Este efecto, contrastado con el flujo turbulento, es una condición elusiva que es posible con la forma correcta del ala y la atención a los detalles. Todas las alas tienen una pequeña cantidad de flujo laminar en su parte delantera. Un diseño de flujo laminar extiende esta región a la mayor parte de la superficie del ala y puede reducir la resistencia del ala en un increíble 25%-50%.
Por desgracia, la aplicación práctica no suele estar a la altura de las promesas teóricas. Los defectos de fabricación y los daños causados por la batalla alteran la superficie de un ala, y las ventajas del flujo laminar se desvanecen cuando la forma no es prístina.
10: El ala
La forma de un perfil aerodinámico de flujo laminar (la sección transversal del ala) también es muy buena para reducir la resistencia aerodinámica a altas velocidades. El flujo de aire sobre el ala se acelera incluso más rápido que la velocidad del avión. A una velocidad lo suficientemente alta, este flujo de aire local del ala superará la velocidad del sonido. Cuando esto ocurre, la resistencia aerodinámica aumenta a niveles realmente altos, realmente rápido. Para seguir acelerando se necesita mucha más potencia del motor.
La forma del ala del Mustang redujo esta aceleración del flujo de aire y le permitió volar un poco más rápido antes de que la resistencia comenzara a aumentar drásticamente.
9: Baja resistencia aerodinámica
Además del gran diseño del ala, el Mustang también tenía una resistencia aerodinámica notablemente baja. El rendimiento del avión es la suma de muchas pequeñas cosas y una gran atención a los detalles. Una inspección de cerca del Mustang mostrará su notable limpieza. Prácticamente no hay protuberancias, bultos o tomas de aire en ninguna parte del avión.
La mayoría de los otros aviones de la época tienen una multitud de estos para hacer frente a diversos detalles de refrigeración o del sistema. El tren de aterrizaje es un gran ejemplo. El tren principal está completamente cerrado por puertas que encajan bien. La rueda de cola también es retráctil, a diferencia de la mayoría de los aviones de esta época.
9: Baja resistencia aerodinámica
Muchas fuentes hablan de que el sistema de radiador ventral produce empuje al añadir energía térmica al flujo de aire. Los datos de las pruebas muestran que se produce muy poco empuje positivo. Sin embargo, en la mayoría de las condiciones de alta velocidad, el sistema no produce resistencia neta. Este efecto es importante, ya que la resistencia de refrigeración a alta potencia puede ser bastante grande.
A cualquier velocidad, una menor resistencia significa una menor potencia del motor y un menor consumo de combustible. Esto se traduce en un aumento de la autonomía del avión, de la que hablaremos a continuación.
8: Alcance
La mayoría de los cazas anteriores al Mustang no estaban diseñados para tener una autonomía significativa. Al principio de la guerra, los cazas se utilizaban principalmente como interceptores de bombarderos y las batallas aéreas tenían lugar cerca del aeródromo de origen del caza. La excepción a esto eran los cazas que se utilizaban en ataque a tierra o para otras misiones como el reconocimiento fotográfico.
Ese era el propósito original del Mustang, y por ello el avión fue diseñado para tener un mayor alcance. Cuando el Mustang entró en servicio en 1943, la Fuerza Aérea del Ejército de EE.UU. estaba llevando a cabo una estrategia de bombardeo diurno y estaba empezando a sufrir pérdidas de bombarderos terriblemente altas a manos de cazas enemigos.
8: Alcance
La USAAF comenzó a utilizar el Mustang como escolta de bombarderos de largo alcance. La baja resistencia aerodinámica del Mustang le permitía volar a velocidad de crucero con un consumo de combustible inferior al de otros cazas contemporáneos y, por tanto, volar aún más lejos con el mismo combustible. La autonomía se incrementó aún más con un depósito adicional en el fuselaje y depósitos de caída en las alas (en la imagen). Todo ello proporcionó al Mustang autonomía suficiente para escoltar bombarderos en cualquier lugar de Alemania e incluso en Europa del Este, y regresar a Inglaterra.
Otros cazas de largo alcance como el P-38 y el P-47 se acercaban a esta capacidad. Aunque el Mustang tenía menos maniobrabilidad en comparación con algunos cazas más ligeros, como el Spitfire y el Bf 109, era superior a los P-38 y P-47, que eran más grandes y pesados. El Mustang tenía el equilibrio adecuado.
7: Asombrosa historia de desarrollo
El Mustang tiene una gran historia de origen. Antes de la guerra, North American Aviation, propiedad mayoritaria de General Motors, había desarrollado una familia de exitosos aviones de entrenamiento. Deseaba desesperadamente entrar en el lucrativo negocio de los cazas. Al estallar la guerra, contaba con los primeros conceptos para un caza que incorporaba gran parte de las últimas ideas en optimización de cazas, incluido el nuevo concepto radical de ala.
A principios de 1940, con la guerra empezando a calentarse, los británicos querían urgentemente más cazas y pidieron a North American que construyera P-40 bajo licencia. North American vio en ello la oportunidad de terminar su diseño original de caza y tener un cliente inmediato.
7: Asombrosa historia de desarrollo
Los británicos apostaron por la oferta y surgió la magia. Hay tres ingredientes comunes para el éxito de un programa de desarrollo rápido de aviones: un equipo con la experiencia adecuada, la financiación y las herramientas necesarias, y un plazo exigente pero realista. El equipo norteamericano reunía los tres requisitos y se puso manos a la obra.
Basándose en el trabajo previo de investigación y diseño del equipo, North American presentó el prototipo de avión en sólo tres meses y medio, y voló unos meses más tarde. El equipo pudo resolver los problemas y entregó el avión inicial a los británicos en octubre de 1941, aproximadamente 18 meses después de la firma del contrato.
6: Merlin
El Mustang y el Merlin eran una pareja perfecta. El Rolls-Royce V12 Merlin de 27 litros es un motor apreciado por todo el mundo, y con razón. Cuando el Mustang entró en servicio, todo el mundo quedó impresionado por su sólido rendimiento, especialmente a bajas altitudes. Sin embargo, el motor Allison original tenía un sobrealimentador de una sola velocidad y una sola etapa, y su potencia disminuía rápidamente por encima de los 4.500 metros.
El motor Merlin actualizado más recientemente tenía un sobrealimentador de dos velocidades y dos etapas que podía cambiar de marcha y seguir produciendo altos niveles de potencia a altitudes mucho mayores.
6: Merlin
Tanto los británicos como los estadounidenses empezaron a especular sobre lo que el avión podría hacer con el motor Merlin, y los equipos de ambos países iniciaron proyectos para reequipar un Mustang con el motor. Los británicos se adelantaron ligeramente y su prototipo voló un mes antes que los estadounidenses, en octubre de 1942.
Ambos equipos se dieron cuenta rápidamente de que era la combinación adecuada, con un rendimiento a gran altitud que superaba al de cualquier otro caza de la época. La gran mayoría de los Mustang construidos utilizaron el motor Merlin, y su asombroso éxito como escolta de bombarderos a gran altitud se debe a esta combinación de motores. Por supuesto, el Merlin también fue una parte fundamental del éxito del caza Spitfire, el bimotor Mosquito y el bombardero pesado Lancaster. La mayoría de los Merlin utilizados en el Mustang fueron fabricados bajo licencia por el gigante automovilístico Packard en Detroit.
5 : Allison
El motor Allison V-1710 V12 quedó ciertamente eclipsado por el Merlin. Los motores de base son muy similares, aunque la principal diferencia es el sobrealimentador Merlin posterior. Y el Merlin tenía un diseño de sobrealimentación de primera clase del que carecía el Allison. Sin embargo, los beneficios del sobrealimentador Merlin son mejores a mayores altitudes.
Para cualquier misión que requiriera baja altitud, el Allison era un digno contendiente. De hecho, a altitudes más bajas, el Allison era ligeramente superior, debido al mapeo de presión del sobrealimentador. Para misiones como el ataque a tierra, el Allison era un motor casi perfecto y el avión funcionaba muy bien en ese papel.
5 : Allison
El Allison fabricado por General Motors probablemente no recibe el crédito adecuado porque el P-47 entró en servicio poco después que el Mustang y, con más armamento, era un avión de ataque a tierra aún mejor. Debido a la urgente necesidad de cazas de largo alcance y gran altitud, la mayor parte de la producción del Mustang pasó al modelo propulsado por Merlin, que rápidamente eclipsó al Mustang propulsado por Allison.
Y es una lástima. Soy un fan de ambos aviones, por diferentes razones, y me gustaría que el Allison recibiera un poco más de amor.
4: Capota de burbuja
El Mustang fue uno de los primeros aviones en lucir una capota de burbuja totalmente despejada. Esta innovación se hizo realidad a mediados de la guerra, a medida que maduraba la ciencia de los materiales plásticos poliméricos. Se trataba de una solución híbrida que sustituía la sección central de la capota por una ligera capota de burbuja de metacrilato que no contenía ninguna obstrucción.
Esto mejoraba la visibilidad lateral y vertical. Sin embargo, como el fuselaje básico no se modificó, la visibilidad trasera seguía viéndose afectada.
4: Capota de burbuja
Ambos aviones atravesaban un rápido ciclo evolutivo y la siguiente versión de cada avión (el Spitfire Mk VIII y el P-51D) llevó esta idea un paso más allá. En ambos casos, la capota se amplió y el fuselaje de popa se rebajó para ofrecer una vista sin obstáculos en casi todas las direcciones. Esta idea aumentó ligeramente la resistencia aerodinámica. Pero es un pequeño cambio a cambio de un mejor conocimiento de la situación por parte del piloto.
Este diseño se convirtió en la norma para casi todos los aviones de combate que vinieron después y sigue siendo el estándar hoy en día. La capota de burbuja limpia contribuyó en gran medida al aspecto «moderno» del P-51D en comparación con el fuselaje razorback y el diseño acristalado de la capota de los cazas anteriores.
3. Fácil de construir
A menudo, las maravillas de la ingeniería son el equivalente a un reloj suizo. Pueden ofrecer un rendimiento extremo, pero renuncian a la practicidad en el proceso. Son prohibitivamente caros, difíciles de mantener o comprometen la utilidad para maximizar su principal métrica de rendimiento.
Un ejemplo de este tipo de filosofía de diseño sería un vehículo de carreras. Normalmente se construyen a mano en pequeñas cantidades, se espera que duren sólo unas pocas carreras y son mantenidos por expertos, a menudo por sus creadores. El Mustang es todo lo contrario.
FOTO: Fábrica de North American Aviation en Inglewood, California, en 1942.
3: Fácil de construir
Como cabría esperar de la influencia del mayor fabricante de automóviles del mundo, el P-51 se diseñó para una producción en masa rentable y una eficacia operativa desde el principio. Un ejemplo de esta filosofía son el ala y la cola. A pesar de que el Mustang tenía posiblemente el ala con mejor rendimiento de la guerra, también era una de las más sencillas.
Esto no sólo era rentable de construir, sino que contribuía a la mayor precisión de fabricación necesaria para lograr su eficiencia aerodinámica. Las líneas rectas son más fáciles de alinear cuando se construyen utillajes, especialmente en la década de 1940, sin el uso de las modernas herramientas de medición. General Motors vendió North American en 1948; hoy, tras varias fusiones, la empresa forma parte de Boeing.
FOTO: Montaje del tren de aterrizaje del P-51 en la fábrica de North American Aviation en Inglewood, California, en 1942.
2: Tren de aterrizaje
El Mustang disponía de un tren de aterrizaje retráctil hacia el interior que permitía una posición más amplia del tren de aterrizaje. Si un piloto aterriza con un ala baja, un tren de aterrizaje más ancho tiene más capacidad para corregir el ángulo de balanceo en el aterrizaje, sin girar en exceso. Además, un tren de aterrizaje más ancho permite mayores fuerzas de giro en el suelo antes de que el avión pivote sobre el tren exterior y arrastre una punta del ala.
Los pilotos deSpitfire solían desenvolverse bien con esta disposición del tren de aterrizaje, probablemente debido a un entrenamiento superior. Sin embargo, más del 10% de todos los Bf 109 se perdieron en accidentes de aterrizaje y despegue. Es probable que este tren de aterrizaje tenga una gran influencia en esta estadística.
2: Tren de aterrizaje
Este podría ser el detalle más oscuro que contribuye a la grandeza del Mustang. Sin embargo, como diseñador de aviones, es uno de mis favoritos. El Mustang fue uno de los primeros aviones en utilizar un proceso de diseño geométrico denominado « Lofting cónico». Antes de entrar en por qué es importante, empecemos con algunas definiciones. «Lofting» es el proceso de creación de la forma externa del avión, y el “Loft” se refiere a esta forma final.
El término «loft» procede de la industria naval, donde las formas de los cascos de los barcos se dibujaban (a menudo a escala real) en un desván situado encima del astillero. El desarrollo aeronáutico se inspiró en gran medida en la construcción naval, incluido este término. En un lenguaje más moderno, el loft representa el conjunto de superficies externas del avión.
1: Loft cónico
Este podría ser el detalle más oscuro que contribuye a la grandeza del Mustang. Sin embargo, como diseñador de aviones, es uno de mis favoritos. El Mustang fue uno de los primeros aviones en utilizar un proceso de diseño geométrico denominado « Lofting cónico». Antes de entrar en por qué es importante, empecemos con algunas definiciones. «Lofting» es el proceso de creación de la forma externa del avión, y el “Loft” se refiere a esta forma final.
El término «loft» procede de la industria naval, donde las formas de los cascos de los barcos se dibujaban (a menudo a escala real) en un desván situado encima del astillero. El desarrollo aeronáutico se inspiró en gran medida en la construcción naval, incluido este término. En un lenguaje más moderno, el loft representa el conjunto de superficies externas del avión.
1: Loft cónico
«Cónica» se refiere a un tipo de curva definida matemáticamente. Una curva cónica se genera cortando un plano a través de un cono, de ahí su nombre. El círculo y la elipse son curvas cónicas, entre otras. La ventaja de una curva cónica es que puede describirse con gran precisión matemática y se garantiza que es una curva suave sin inversión de curvatura (suponiendo que se construya según la definición).
Este tipo de lofting ofrece dos ventajas relacionadas. En primer lugar, tiende a producir superficies de avión muy suaves y continuas, lo que favorece una baja resistencia aerodinámica. En segundo lugar, estas superficies tienden a ser muy agradables a la vista. Si se observa de cerca el fuselaje de un Mustang, se pueden ver pruebas de ello. El carenado delantero tiene una forma excepcionalmente bien diseñada, tanto en las secciones transversales como en la forma en que las formas fluyen desde la hélice hasta la cubierta. El fuselaje de popa entre la campana y la cola es similar.
El lofting cónico es un detalle menor a nivel práctico, pero es una característica más que sitúa al Mustang en un nivel diferente. Como nota a pie de página, los lofts modernos se generan mediante programas de diseño asistido por ordenador (CAD) y el lofting cónico es una de las varias técnicas que se siguen aplicando hoy en día.
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