La Historia de los Aviones Cohete



Cuando hablamos de aviones cohete la imagen nos lleva por lo general a las películas de ciencia ficción donde hasta parece razonable desplazarse con cohetes en el cine, pero en la realidad es bastante peligroso y complicado.

Y como todo lo peligroso y complicado me gusta, me puse a leer un poco sobre el origen de los aviones con este método de propulsión. Curiosamente es previo al motor a reacción, bastante más complejo como mecanismo, el motor cohete es bastante simple pero a la vez explosivo, por lo que había que tener mucho coraje para subirse a los primeros intentos de este método de propulsión.

Para la Segunda Guerra Mundial la cosa evolucionó a un ritmo tan acelerado que fue la primera y única guerra en ver un avión cohete combatir seriamente, aunque con poco resultado, en medio de los cielos alemanes.

Un poco de historia bélica y tecnológica a continuación...



Los comienzos



Los cohetes de combustible sólido son bien viejos, los chinos los usaban hace 1000 años, basados en pólvora, para fuegos artificiales o en la guerra como distracción y amenaza, así que no sería raro que alguno tuviese intenciones de usarlo para volar.

Los árabes ya empleaban cohetes en el siglo XII, con ideas provistas desde China pero mejoradas por sus grandes invenciones en la mejor etapa musulmana.

Para el siglo XV ya se empleaban en la guerra en muchas otras naciones, hasta los coreanos inventaron un excelente dispositivo comparable con la Katyusha soviética, el Hwacha que lanzaba decenas de flechas con cohetes, una genialidad.

Para el siglo XVIII los cohetes empezaron a tomar forma como armamento pesado, con cuerpos metálicos las presiones podían ser otras, por ende la potencia y la velocidad, desde la India hasta llegar a las guerras Napoleónicas.

Robert Goddard fue el primero en pensar y desarrollar motores de combustible líquido aun cuando sus detractores se burlaban de él, la idea era utilizar cámaras de combustión para convertir el gas caliente en un chorro más frío e hipersónico de gases saliendo por el cono. Esto llevó la eficiencia desde un 2% a un 64%, obviamente había un gran camino por este lado.

Pero los avances de Goddard no tuvieron mucho efecto en los norteamericanos, sin embargo del otro lado del mundo, en Alemania, el desarrollo de los motores cohete se veía de una forma completamente distinta, en vez de negarlo lo alentaban e investigaban seriamente.

Así fue como la fábrica Opel, si, la misma de los automóviles, empezó a trabajar con estos motores de la mano de Mark Valier y el fabricante de cohetes sólidos Friedrich Wilhelm Sander en 1927.

En 1928 Fritz von Opel piloteó un auto-cohete, el Opel RAK logrando unos 75 km/h, el segundo modelo llegó a los impresionantes 230 Km/h, y el tercer modelo que corría en unas vías de ferrocarril llegó a los 290 K/h, como el cuarto explotó las autoridades ferroviarias prohibieron seguir usando estos vehículos.



Por su parte Alexander Lippisch había diseñado un planeador al que el 11 de junio de 1928 lo hicieron volar con propulsores cohete, fue el primer avión cohete de la historia, el Ente tenía un diseño con ala canard al que le habían sumado dos cohetes de pólvora con encendido eléctrico (al menos no era del todo precario) que se encendían durante apenas 30 segundos.

En su segundo vuelo explotó uno de los cohetes y apenas se salvó el piloto antes de que se queme el avión, ahora sólo hay modelos construídos a partir del diseño original.

Open dejó la vías rero nada prohibía su uso en el aire, así nació el Opel RAK.1, el primer avión cohete. Construído por Julius Hatry a pedido de Fritz von Opel, voló por primera vez el 30 de septiembre de 1929, con bastante má fanfarria mediática que el Ente, era muy parecido pero apenas pudo ser pilotado durante 75 segundos antes que Opel lo estrellase rompiéndolo demasiado.



Pasó una década, años en los cuales las purgas de Stalin dejaron a la URSS sin el genial y poderoso trabajo de Valentin Glushko sobre los motores de estado líquido y la guerra se aproximaba. Por suerte antes de terminar en el Gulag y junto a Sergei Korolev, quien luego sería uno de los más grandes diseñadores de cohetes soviéticos, construyeron el Korolyov RP-318. Eso sí, al Gulag primero y recién lo volaron otros en 1940, no era gran cosa pero estaba basado en un planeador al que se le agregó uno de estos motores líquidos. No era eficiente ni nada, pero considerando que se había montado en un planeador logró acelerarlo a unos 160Km/h de los 80 normales.



Justo antes de empezar la segunda gran guerra un tal Wernher von Braun, junto a su equipo, había estado investigando sobre motores de combustible líquido en un lugar llamado Peenemünde, tanto vo Braun como Peenemünde terminarían siendo muy conocidos pocos años después, es más, él fue el diseñador del Saturno V que llevó al hombre a la luna.

Pero en esa época era un ingeniero alemán tratando de entender todo esto de los complicadísimos motores que debían inventar. En 1937 habían logrado instalar un motor de combustible líquido en un viejo Heinkel, apagaron el motor y siguieron con el cohete. Hellmuth Walter había trabajado con peróxido de hidrógeno como monopropelente así que empezaron el trabajo del He 176 para utilizar los motores de Walter.



Un avión simple, de madera, realmente era una porquería para probar el motor solamente, pero el He 176 no despertó mucho interés, la guerra había comenzado y había otras prioridades...

La Guerra



Ya durante la Segunda Guerra Mundial los aviones cohete empezaron a tener más sentido, interés y partidarios, es que toda arma que prometiese una performance mayor o un efecto psicológico fuerte sobre el rival, debía ser estudiada y puesta en práctica para evaluación.

Alexander Lippisch volvió al ruedo y esta vez sumó su trabajo estudiando las alas delta y los aviones sin timón de profundidad, un diseño que años más tarde tendría mucho más impacto en la industria preo que para aquel entonces, épocas de velocidades muy bajas, no era necesario. El DFS 194 era un diseño innovador para 1940, alcanzando unos 550km/h no era un exceso pero si mucho más que cualquier otro intento previo. Walter había perfeccionado sus motores y éste ofrecía una performance muy superior al He 176. El DFS 194 sería la base del Messerschmitt Me 163.



Para 1942 los soviéticos habían tomado los diseños de Sergey Korolev, quien ahora se congelaba en un Gulag, y luego de ver el RP-318 construyeron el Bereznyak-Isayev-1 volando por primera vez el 15 de mayo de 1942. Volaba con ácido nítrico y keroseno, era un monpolano de muy corto alcance, en su primer vuelo logró unos 400km/h a 800 metros de altitud, no duró más de 3 minutos porque el piloto apagó pronto el motor por sobrecalentamiento.



Bolkovitinov tuvo que ir a visitarlo a Valentin Glushko al Gulag para poder entender bien cómo hacer que estos motores funcionen como debían, al pobre Glushko lo habían puesto a trabajar en un laboratorio para prisioneros :|, para el tercer vuelo ya habían alcanzado los 675Km/h, más tarde habían logrado alcanzar 4000 metros a razón de 83 metros por segundo.

El proyecto se vino, literalmente, abajo cuando el piloto de pruebas se estrelló al darle duro al acelerador, el problema del diseño se daba con las velocidades transónicas, se estimó que había alcanzado los 850Km/h antes de perder el control. Las pruebas siguieron sin un avance significativo durante la guerra, el diseño fue desestimado.

Pero no para los alemanes, éstos siguieron con el diseño de Lippisch de ala en delta, quien no se llevaba muy bien con Heinkel y cómo se metían en DFS así que pidió su pase a Messerschmitt uniéndose en 1939 a la empresa.

A comienzos de 1940 un primer Me 163, sin el motor definitivo y usando uno malísimo, ya alcanzaba los 550 Km/h y tenía una excelente maniobrabilidad.



El Me 163A V4 voló en Octubre de 1941 dejando una marca impresionante, un nuevo récord de 1,004.5 km/h, algo nunca antes alcanzado, no llegaba a ser la velocidad del sonido, pero estaba muy cerca, es más, recién seis años más tarde, en la postguerra, los aviones a reacción lograron alcanzar esta velocidad bestial.

El diseño era raro para el aterrizaje, al despegar soltaba el carrito sobre el cual despegaba, volvía luego sobre un patín ya que el avión regresaba cuando agotaba su combustible como un planeador. El Komet era básicamente un ladrillo volador al retornar a la base, un sólo intento posible de aterrizaje, así que antes de producirlo en masa tuvieron que mejorarle la capacidad de vuelo y así evitar matar más pilotos que rivales.



Para colmo el combustible del nuevo motor a utilizar de serie era una mezcla de hidracina y metanol, extremadamente tóxicos y peligrosos, provocaban una llama invisible, mataban a más operarios y pilotos en tierra que cualquier arma enemiga, para cargar el combustible iba de a un camión por vez , luego se cargaba el oxidante habiendose alejado lo suficiente, bah, era terriblemente complicado el proceso y peligroso.

El Me 163 fue armado primero con cañones de 20mm y la mayor parte posterior con dos cañones de 30mm, su performance era extraordinaria, despegaba a los 320Km/h, luego a 70° de inclinación podía ascender a 676 Km/h y llegar en tres minutos a los 12.000 metros donde los bombarderos aliados trataban de evitar el fuego antiaéreo y los cazas alemanes, pero no podían evitar al Me 163. Su velocidad de cobate era de 880 Km/h, no había ningún caza capaz de interceptarlo.



Heini Dittmar logró el récord de velocidad de 1,130 km/h en 1944 con este avión, no fue hasta que se rompió la barrera del sonido que superaron este impresionante récord. Desde el punto de vista operativo fue un desastre, apenas 16 bombarderos derribados, el exceso de velocidad contrastado con los bombarderos hacía muy difícil apuntar los cañones de 30mm, considerando que en esos calibres la munición no va en línea recta, para acertar había que acercarse tanto que no tenían tiempo de disparar siquiera. Más de 300 aparatos para interceptar 16 enemigos cuando la idea era defender Alemania de los bombarderos masivos demuestra la inefectividad del avión que apenas se sostenía en el aire por unos pocos minutos y que necesitaba que los aviones enemigos pasasen justo por debajo del aeródromo para poder interceptar porque no podía estar esperándolos en pleno vuelo para ver desde donde venían. Su autonomía no superaba los 40km!!!



El diseño fue pasado a los japoneses, aliados alemanes, cerca del final de la guerra y produjeron el Mitsubishi J8M que tampoco tuvo impacto alguno.

Durante la guerra los norteamericanos probaron suerte con el Northrop XP-79, un ala voladora propulsada por cohetes que llevaría a un piloto acostado para soportar las altas fuerzas G, pero los motores eran una porquería y terminaron instalando motores a reacción menos peligrosos.

En la desesperación los alemanes crearon monstruos como el Bachem Ba 349 o el Fieseler Fi 103R Reichenberg pero la guerra no sólo estaba decidida sino que el futuro de los aviones cohete a un lado debido al motor a reacción.

Los límites



¿Para qué podría servir un motor cohete luego del triunfo tecnológico de la propulsión a chorro? pues bien, algo que jamás podría soportar una turbina eran velocidades hipersónicas, sus mecanismos no tienen forma de hacerlo, el aire a una velocidad superior a la del sonido impide que entre en un motor sin destrozarlo, es más, todo avión supersónico DEBE frenar el aire para que entre a sus motores.

Así pues no estaba todo perdido, la primer barrera a romper era la del sonido y difícilmente los aviones a hélice podrían alcanzarla siendo que usaban el aire para las hélices, los aviones a reacción estaban en su infancia, sólo los cohetes provehían de un chorro de gas hipersónico para propulsar algo.

Concebido en 1944, construído durante 1945 y testeado por primera vez en 1946, el Bell X-1 tenía un claro propósito: superar esa pared invisible que era el sonido.



Conocido como la "bala con alas" por el parecido con la munición de calibre .50 fue capaz de brindar un vuelo estable a velocidades supersónicas, el 14 de Octubre de 1947 el ahora famoso capitán Charles "Chuck" Yeager logró lo imposible (se creía en esa época que era físicamente imposible para un avión tan grande), cruzar la barrera del sonido.

El X-1, a diferencia del Komet, era lanzado desde un avión cual planeador, un B-29 soltaba el X-1 en modo planeo y éste libre encendía el motor que tenía cuatro cámaras de combustión que podían ir encendiéndose para acelerar el avión.

El Glamorous Glennis logró no sólo alcanzar la barrera del sonido sino superarla con unos 1,126 km/h o Mach 1.06 logrando la famosa estampida sónica. Tengan en cuenta que la barrera del sonido varía con la presión atmosférica, la altitud y varios factores más.



El X-1 evolucionó al X-1A que ya lograba hasta Mach 2.44 o 2608 km/h a 27.000 metros de altura. El mayor hito de los aviones cohete corresponde al North American X-15, por lejos el cuasi-avión más radical de todos por las velocidades que pretendía alcanzar, es el que llevó los récords a los límites más alejados de todos, diseñado en los años 50, utilizando ideas nuevas y materiales hasta entonces experimentales y en una época en la que el vuelo espacial se imponía, el X-15 abrió nuevas ideas en la mente de la primigenia NASA.



Los números lo dicen todo, una velocidad máxima de 7,273 km/h y una altitud máxima de 107Km, el X-15 es el único avión que entró oficialmente al espacio, claro, era lanzado desde un bombardero estratégico B-52, no despegaba de tierra, pero la idea era testear el comportamiento de un cohete tripulado a esas velocidades.



Un astronauta muy famoso fue uno de los pilotos de prueba del X-15, Neil Armstrong voló en 7 misiones alcanzando un Mach 5.74 y 62 Km de altitud, y aquí es donde se conecta extrañamente la historia, el diseñador del Saturno V, como mencioné antes, fue Von Braun, quien fue "adquirido", por decirlo de alguna forma, por los norteamericanos al ganar la guerra.

El transbordador espacial podría considerarse otro avión cohete aunque su fin era bien claro, el espacio, y retornaba planeando. En estos últimos años el peso está sobre los hombros del SpaceShipTwo de Scaled Composites, financiado por Virgin "Galactic" (ya no Atlantic en esta sub-empresa, jeje) que a partir del año que viene estará llevando pasajeros a tan sólo 250.000 USD para visitar el espacio por seis minutos.

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Comentarios

  • En un rato termino de leer...
    ya con la pasada rapida de las fotos del post, estoy satisfecho.

    te mando un abrazo nardogeekeano! :D

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  • Cattel    

    250K. Voy a tener que ir ampliando el límite de la tarjeta

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  • Danbat    

    Los records del X15 siguen intactos y en su momento fue el campo de pruebas de materiales para el programa espacial. Ahora que se perdió un poco el know-how estaría bueno resucitar estos aparatos y pisar el acelerador a fondo de nuevo. :D

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  • gorlok    

    Muy buen artículo, me encantó.

    Pero difiero en algo (o aclaro algo): los motores choete SON también motores a reacción. Un motor de reacción (o a reacción) es cualquier tipo de motor que genere impulso por un flujo, por un chorro de algún fluído. Y esto incluye a los choetes. Y van desde un motor de agua (de una moto de agua a chorro), pasando por todas las turbinas de aviones (turboreactores, turbofan, etc) hasta los scramjets y hasta los "viejos" choetes.

    Creo que querés diferenciar entre los que tienen alguna toma de aire (o agua, o algo), de los que no lo tienen (cohetes). A los primeros los ingleses los llaman "duct engines", porque tienen conducto de entrada, y a los otros los llaman rockets (cohetes). No estoy seguro cómo se dice en castellano a los "duct engines", pero "a reacción" son todos, incluídos los cohetes

    Dejo link a la whiskypedia :D https://en.wikipedia.org/wiki/Jet_engine

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  • Excelente nota!

    Un Saludo!

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  • muy bueno!! soy fanático de la aviación y está muy bueno el resumen... excelente!!

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