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| El único CL-475 en el lago seco Rosamund, cerca de la Base Edwards a mediados de los años 60. Fuente: Wikimedia Commons |
Cuando comenzamos nuestra serie sobre el Lockheed AH-56 Cheyenne algo que siempre llamó la atención es que los helicópteros no parecen ser el punto fuerte de este fabricante.
Sin embargo, Lockheed al momento de diseñar el Cheyenne ya tenía dos aeronaves anteriores en su catalogo y, como no podía ser de otra manera, eran muy innovadoras.
Durante su giro, las aspas de un rotor principal de un helicóptero están sometidas a muchos esfuerzos aerodinámicos; esto hace que las mismas se adelanten o se atrasen y aumenten o disminuyan el ángulo de ataque.
Para que el rotor, como conjunto aerodinámico, se mantenga estable y genere sustentación; su diseño tiene que permitir que las aspas se muevan con libertad y se adapten a la corriente de aire.
Por ese motivo, los rotores de los helicópteros son articulados o semi-articulados; pero hay un lado negativo y es que el rotor es una de las partes más complejas y que requieren más mantenimiento en las aeronaves de alas rotativas.
Sin embargo hay una tercera opción; un rotor sin articulación y una pala lo suficientemente flexible para adaptarse al flujo de aire. Esto se lo conoce como rotor rígido y las principales ventajas son: mejor maniobrabilidad, menor peso y menor complejidad en el sistema.
El pionero del autogiro, Juan de la Cierva había experimentado con el concepto del rotor rígido en los años 20, sin ningún resultado. El principal problema encontrado por de la Cierva era la dificultad de controlar el rotor debido a la excesiva inercia de las palas y las vibraciones. En otras palabras, el rotor se volvía demasiado sensible al comando, provocando movimientos de guiñada y alabeo muy fuertes.
En 1958 Irven Culver, un ingeniero de la Lockheed, estaba convencido de que la mejor manera de estabilizar y reducir las vibraciones del rotor era aprovechar el efecto giroscópico del mismo. Como resultado de sus investigaciones, Culver desarrolló un rotor rígido que tenía las palas desplazadas menos de un grado hacia delante y mediante un sistema de "feedback", la pala que avanzaba corregía el ángulo de ataque de la pala contraria. Para probar la factibilidad de su concepto, construyó un modelo a radio control, el cual demostró ser sumamente estable y fácil de volar.
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| En esta foto se puede apreciar el motor Lycoming y la nueva configuración del rotor con tres palas. Créditos a quien corresponda |
El próximo paso era construir una aeronave a escala real; junto a un equipo de 5 ingenieros y un rincón en el hangar de la planta de Lockheed, en Burbank, Culver comenzó la producción del que sería conocido como CL-475. Este pequeño helicóptero de dos plazas era, básicamente, una versión a escala natural del modelo radio controlado.
De fuselaje totalmente entelado y con una estructura de tubos de aluminio y acero, a excepción de la cabina que estaba construida en fibra de vidrio. Su motor era un Lycoming O-360-A1A de 180 hp unido a una transmisión de Bell 47. El rotor principal era bipala de madera y con un ángulo de ataque fijo en 7º, el rotor anti par también era de madera. Tenía un tren de aterrizaje triciclo.
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| En esta imagen se puede apreciar el anillo giroscópico que ayudo a mejorar la estabilidad del aparato. Fuente: Lockheed, tomado del libro Lockheed AH-56A Cheyenne |
Luego de recibir su registro civil N6940C, la aeronave fue trasladada al lago seco Rosamond, cerca de la base aérea Edwards; realizando su primer vuelo el 2 de noviembre de 1959.
Pero las vibraciones encontradas durante ese vuelo obligaron al equipo a dejar la aeronave en tierra.
Durante 6 meses se probaron diferentes configuraciones de rotor principal, siendo la tripala la mejor, con palas de aluminio, combinado con un anillo de control giroscópico conectado al plato oscilante.
El aparato demostró ser sorprendentemente fácil de volar y sumamente estable; como anécdota, durante uno de estos vuelos de prueba el aparato debió aterrizar de emergencia, debido a un problema en el motor, en un punto alejado varios kilómetros del campamento en el lago seco. Para el momento que el motor estaba arreglado, el piloto ya se había ido a la casa; por lo que uno de los mecánicos (que poseía una licencia de ala fija) decidió volar la aeronave hasta el campamento. Realizo un vuelo sin ninguna dificultad ¡A pesar de no haber volado un helicóptero antes!
Para mediados de los años 60, el CL-475 había sido volado por pilotos de la FAA, la NASA e incluso la milicia; si bien la aeronave estaba un poco falta de potencia, todos destacaban lo fácil de volar y la estabilidad del diseño.
Habiendo cumplido su rol como aeronave de investigación y con la confianza de que su sistema de rotor rígido era un éxito, Lockheed estaba lista para aplicarlo en una aeronave de serie.
La conquista de la velocidad
La prometedora tecnología del rotor rígido de Lockheed no paso desapercibida para la milicia, ganado un contrato conjunto entre la Armada y el Ejército para estudiar la factibilidad de un helicóptero de rotor rígido de alta velocidad en febrero de 1962.
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| Comparado con los helicópteros de su época el XH-51 era muy aerodinámico. La sonda naranja en la nariz es para la captura de datos del vuelo. Créditos a quien corresponda. |
Como parte del programa, el contrato cubría la producción de 4 unidades del modelo CL-595 Aerogyro (o Modelo 186, según algunas fuentes) aunque en el ámbito castrense se lo conoció como XH-51. Las aeronaves serían operadas por ambas fuerzas, pero recibirían números de registro Navales (las dos primeras unidades serían 151262 y 151263).
Todo en el XH-51 estaba orientado hacia la velocidad, desde su fuselaje extremadamente aerodinámico (especialmente si se compara con los helicópteros de su época), el uso intensivo de remaches fresados en el mismo, las tomas de aire estaba en la parte de arriba del fuselaje y eran de bajo perfil; el patín de aterrizaje era retráctil y el rotor principal tenia su plano inclinado unos grados hacia delante con respecto a la linea transversal del fuselaje.
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| Demostrando la estabilidad del XH-51, un peso colocado fuera del centro de gravedad de la aeronave y el piloto sin las manos en los controles y saludando a la cámara. Fuente: Lockheed |
La planta motriz era un Pratt & Whitney Canada PT6B-9 de 550 shp accionando un rotor principal metálico de tres palas.
El 151262 realizó su primer vuelo el 2 de noviembre de 1962 y durante estas primeras pruebas logró alcanzar una velocidad máxima de 280 km/h.
Para mejorar sus características de vuelo a altas velocidades, el rotor de tres palas fue reemplazado por uno de cuatro.
Los críticos del diseño ponían en duda la capacidad para operar desde barcos, ya qué su rotor estabilizado por un giróscopo sería susceptible a los movimientos del oleaje.
Una plataforma oscilante fue construida en la planta de Lockheed en Burbank para evaluarlo y finalmente se realizaron pruebas de mar sobre el USS Ozbourn (DD-846) mientras navegaba en las costas de California. En ningún momento las oscilaciones inducidas por el oleaje afectaron la estabilidad de la aeronave.
Otra critica que recibió el diseño fue que el retroceso del disparo de un arma podía afectar al rotor; para evaluar esto, se agrego una ametralladora .30 al costado, demostrando ser una excelente plataforma de tiro.
El programa de pruebas de vuelo realizado en la base naval de Patuxtent River en Maryland totalizó las 125 horas y la opinión de los pilotos fue que la aeronave era sumamente estable y maniobrable.
Dando el salto a compound
Maniobrable y veloz, el XH-51A era impresionante; pero al año siguiente de su primer vuelo Lockheed recibió un contrato de parte del Technology Research and Evaluation Command (TRECOM) del Ejercito para modificar el segundo prototipo a una configuración compound.
El 151263 recibió unas pequeñas alas de 4.9 metros de envergadura junto con un turbojet Pratt & Whitney J60-2 de 1.300 kg de empuje en el ala izquierda. Realizando su primer vuelo sin encender el motor auxiliar el 21 de septiembre de 1964. Anticipándose a las mayores velocidades que se podrían alcanzar con esta configuración, Lockheed reforzó el plexiglass del parabrisas, alargó un 30% el estabilizador vertical y amplió la superficie de los estabilizadores horizontales de 1.8 m2 a 2.24 m2.
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| El segundo prototipo convertido a compound. El refuerzo en el parabrisas debió ser revisado ya qué el mismo se doblaba hacia adentro a alta velocidad. Fuente: Lockheed. |
La aeronave realizó su primer vuelo como compound el 10 de abril de 1965 y el 29 de noviembre de 1967 obtuvo la marca de velocidad más alta, alcanzando los 486.9 km/h durante un ligero picado. En vuelo horizontal la velocidad más alta obtenida fue de 413 km/h.
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| El motor J60 provenia de un North American Sabreliner accidentado, notar que el parabrisas recibió un segundo refuerzo para evitar que se deforme a alta velocidad. Fuente: U.S. Army vía archivo del San Diego Air & Space Museum |
Su maniobrabilidad era sorprendente, siendo capaz de acelerar desde vuelo estacionario hasta los 370 km/h en solo 5 segundos; dar un giro de 360º en estacionario en la misma cantidad de tiempo, mantener ángulos de alabeo de 120º y un régimen de rolido de 50º por segundo.
Aún con una velocidad horizontal de 370 km, la aeronave era capaz de realizar maniobras de +3Gs y mantener velocidades de ascenso de casi 18 m/s.
Finalmente el programa se dio por terminado a finales de los 60. Los dos ejemplares de XH-51, junto con el único CL-475 fueron donados en 1975 al Museo de la Aviación del Ejercito en el fuerte Rucker.
Versiones civiles
En 1964 y gracias a las características excepcionales demostradas por el modelo, la NASA adquirió un único ejemplar denominado XH-51N (registro NASA 531), para ser utilizado en el Centro de Investigación Langley; se diferenciaba del modelo militar por tener un rotor de tres palas, capacidad para cinco pasajeros y un peso máximo al despegue de 2.000 kg.
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| A pesar de que en los folletos se vendía como una aeronave de 5 plazas, la realidad es que el modelo 286 podía llevar dos pasajeros atrás con un grado de confort aceptable. Fuente: Lockheed, tomado del libro: Lockheed AH-56A Cheyenne |
Lockheed se sentía confiada que la aeronave podría tener un nicho en el mercado civil, por lo que decidió construir dos demostradores del llamado Modelo 286 (que recibirían los registros civiles N286L y N265LC) con capacidad para llevar 5 pasajeros.
Luego de recibir la certificación de la FAA en 1966, ambas aeronaves empezaron una gira por los principales shows aéreos, demostrando su capacidad de maniobra realizando loops, split-S, rolls y la capacidad de mantener control durante unos segundos de vuelo invertido.
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| Los tres XH-51 producidos, desde el frente hacia atrás, XH-51A Compound, HX-51A y XH-51N. Fuente: Wikimedia Commons |
Sin embargo, en el seno de la empresa había quienes desconfiaban del potencial de ventas de este producto, especialmente por la pobre red de servicio post-venta para clientes que no fueran militares o de aerolíneas.
Al morir el presidente de la compañía Robert Gross, quien era el principal impulsor de la producción de helicópteros, la junta directiva de Lockheed deicidió no ofrecer el 286 a civiles y en su lugar ofrecerlo como una plataforma anti-submarina, consiguiendo un contrato de la Marina holandesa por 12 unidades.
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| Concepción artistica de una variante anti-submarina del XH-51A, portando torpedos y un sonar de arrastre. Tomado del libro: Lockheed AH-56A Cheyenne |
Sin embargo Lockheed no se encontraba en una buena posición financiera y la orden nunca se cumplió. Los únicos dos 286 permanecieron como aeronaves corporativas para uso de los ejecutivos propios, hasta que fueron vendidas a un coleccionista privado; ambas aeronaves resultarían destruidas en un incendio en 1988.
Conclusión
Tanto el CL-475, cómo los 5 XH-51/Modelo 286 eran aeronaves experimentales, demostradores tecnológicos para ser más exactos, y se podría decir que cumplieron perfectamente con su cometido; siendo ambos partes esenciales del desarrollo del sistema de rotor rígido de Lockheed.
Este sistema más tarde sería perfeccionado y encontraría su lugar en el AH-56 Cheyenne; aunque lamentablemente luego de ser cancelado Lockheed abandonaría totalmente el desarrollo de aeronaves de alas rotativas.
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| Tres vistas del XH-51A. Créditos a quien corresponda |
Características (XH-51A)
- Longitud: 12,40 m
- Diámetro rotor principal: 10,67 m
- Altura: 2,50 m
- Área circular: 89,4 m²
- Peso vacío: 1.265 kg
- Peso máximo al despegue: 1.864 kg
- Planta motriz: 1× turboeje Pratt & Whitney Canada PT6B-9
- Potencia: 550 shp (410 kW)
Rendimiento
- Velocidad máxima: 280 km/h (151 nudos)
- Velocidad crucero: 257 km/h (139 nudos)
- Alcance: 418 km
- Techo de servicio: 4.876 m (techo de servicio estacionario en efecto suelo)
- Tasa de ascenso: 10 m/s
- Carga del rotor: 20.9 kg/m2
- Potencia especifica: 0.44 kW/kg
Fuentes
- Harding, S. (1990). US Army aircraft since 1947. Airlife.
- Landis, Tony; Jenkins, Dennis R. (2000). Lockheed AH-56A Cheyenne - WarbirdTech Volume 27. Specialty Press
- Museum features radically designed, newly restored XH-51A. U. S. Army. Consultado el 11 de octubre de 2019.
Disponible en: https://www.army.mil/article/202929/museum_features_radically_designed_newly_restored_xh_51a
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