¿Tomcat? No tanto, el McDonnell Douglas Model 225

Interpretación artística del Model 225 en servicio. Créditos a quien corresponda.

Aquellos que siguen este blog desde hace tiempo, así como la cuenta de Instagram, se habrán dado de cuenta de que el Grumman F-14 Tomcat es una de mis aeronaves favoritas. 

Si bien el "Turkey", tuvo su cuota de proyectos y diseños alternativos (los cuales fueron abordados en este posteo anterior); hoy, vamos a hablar nuevamente del F-14, pero no el que todos conocemos; nos referimos al McDonnell Douglas Model 225, el diseño que salió segundo en la competencia VFX.

La historia del Model 225 comienza a principios de los 50 con el programa TFX (Tactical Figther Experimental), el cual tenía como objetivo adquirir un caza bombardero, capaz de realizar misiones de interdicción y ataque en profundidad para la USAF y un caza para la Armada de largo alcance y gran autonomía para defensa aérea de la flota. En la visión del Departamento de Defensa (DoD) de esa época, estos requisitos tan dispares podían ser cubiertos con una aeronave común.

El programa TFX fue ganado por General Dynamics (GD); quien diseñó el F-111A para la USAF y el F-111B para la Armada. Para no irnos muy a los detalles, basta con decir que GD diseñó al F-111 pensando primero en el requisito de la USAF y luego en la Armada, por lo que el F-111B resultó demasiado pesado para operar desde un portaaviones y su performance como caza dejaba bastante que desear.
Debido a que la firma carecía de experiencia desarrollando un caza embarcado, se asoció con Grumman, creando un nuevo diseño llamado G-303 para tratar de salvar al F-111B, recibiendo un contrato de la Armada en 1966. 

Mientras el programa TFX se desarrollaba, la Guerra de Vietnam estaba en su apogeo y es aquí donde la Armada aprendió, por las malas, que su principal caza: el McDonnell Douglas F-4 Phantom II estaba en desventaja frente a los más maniobrables MIGs. 

La experiencia bélica llevó a la Armada a preguntarse si realmente el F-111B estaba a la altura de las circunstancias; lo que derivó en la creación de un programa paralelo llamado VFAX, que buscaba una aeronave capaz de complementar al F-4 en los roles de ataque y caza; dejando al F-111B para el rol de intercepción de largo alcance exclusivamente.

Despiece de los principales subconjuntos del Model 225.
Fuente: Greater St. Louis Air & Space Museum

Grumman presentó en 1967 su G- 303 a la Armada que seguía atada al programa TFX; por lo que no podían simplemente abandonar todo y buscar fondos para financiar al VFAX. Durante este tiempo, el Vicealmirante Thomas F. Connolly, Jefe de Operaciones aeronavales (Deputy Chief of Naval Operations for Air Warfare), tuvo la oportunidad de volar uno de los F-111A y descubrió que la aeronave tenía dificultades para alcanzar la velocidad supersónica y confirmaddo además las pobres capacidades embarcadas, especialmente para el apontaje. 

Connolly, testificó ante el Congreso sobré sus hallazgos, mostrando preocupación por la decisión del Departamento de la Armada en continuar con el desarrollo del F-111B. Esto precipitó a que el Congreso retirase, en mayo de 1968, toda la financiación al F-111B dejando a la Armada libre para la adquisición de una aeronave adaptada a sus necesidades.

En julio de 1968, el Comando de Sistemas Aeronavales (Naval Air Systems Command o NAVAIR), decidió cancelar el estudio VFAX y publicó una solicitud de propuestas (RFP) para una aeronave que combinara ambos roles; bajo el programa Naval Fighter Experimental (VFX). 

Con el VFX, la Armada buscaba (bajo el requerimiento TS-161) una aeronave biplaza en tándem, bimotora, con una velocidad máxima de Mach 2.2; siendo capaz de realizar una misión de defensa aérea de la flota a 150 nmi (278 km) del portaaviones por 2 horas. Con respecto al armamento, se solicitaba que la aeronave estuviera armada con un cañón M61 Vulcan de 20 mm interno, ademas de ser capaz de llevar un abanico de misiles aire-aire; incluyendo hasta 6 AIM-54 Phoenix o una combinación de 6 AIM-7 Sparrow y 4 AIM-9 Sidewinders. Además que se esperaba que la aeronave tuviera una capacidad secundaria de ataque al suelo.

Cinco empresas presentaron sus propuestas: General Dynamics, Grumman, Ling-Temco-Vought, McDonnell Douglas, y North American Rockwell. 

La propuesta de McDonnell Douglas

Denominada Model 225, MCAir presentó dos propuestas, las cuales diferencian en la planta motriz seleccionada.  En la primera versión: Model 225A o VFX-1, el caza estaba equipado con un motor turbo fan Pratt & Whitney TF30 de 20,900 lb (9480 kg) de empuje heredado del F-111B; mientras que la segunda versión con mejores prestaciones: Model 225B o VFX-2, debía estar equipado con el turbojet General Electric GE1/10F10B2 de 28.000 libras (12.700 kg), en desarrollo. Una tercera versión llamada RVFX-2 era una variante especializada en fotoreconocimiento.

Junto con el TF30, el Model 225 heredaba el radar Hughes AWG-9 y los misiles AIM-54 Phoenix del F-111B (estos a su vez habían sido diseñados originalmente para el Douglas F6D Missileer de 1959). La realidad es que la Marina no estaba muy convencida del TF30; pero el motor ya estaba desarrollado y no quisieron tentar su suerte con el DoD ,solicitando fondos adicionales para un nuevo motor. La idea era utilizarlo en las primeras versiones del VFX y después reemplazarlo.

La variante RVFX-2 era una propuesta específica para reconocimiento. Esta ilustración muestra lo accesible que eran las cámaras. Fuente: Greater St. Louis Air & Space Museum

Independiente de la versión, el Model 225 era una aeronave de 19.11 m de largo y 17.6 m de envergadura y un peso al vacío de 34,640 lb (15,712 kg). La sección delantera del fuselaje estaba ocupada por el radar AWG-9 y la tripulación sentada en tándem (piloto y RIO); es bueno aclarar que esta disposición era preferida por la Armada y fue uno de las principales fuentes de roces con la USAF durante el anterior TFX. En la versión de reconocimiento RVFX-2, la nariz y la sección central del fuselaje estaban ocupadas por las bahías para las cámaras. A los lados, dos tomas de aire de sección cuadrada proveían aire a los motores, los cuales estaban separados uno del otro para reducir su vulnerabilidad, aprovechando el espacio para tanques de combustible.

MCAir fue uno de los cuatro oferentes que incluyó el uso de alas de geometría variable en su diseño; siendo en este caso de implantación baja y destacando tres ángulos de incidencia diferentes. A bajas velocidades (despegue y aterrizaje, por ejemplo), el ala tenía su flecha mínima de 19º; al volar a velocidad transónicas, las alas aumentaban su incidencia a 45º; y de ahí aumentar la flecha hasta los 70º para velocidades supersónicas. Finalmente, las alas podían pivotar hasta los 80º para ocupar menos espacio sobre la cubierta. 

Corte esquemático del Model 225 mostrando la disposición de los diferentes componentes internos. Fuente: Greater St. Louis Air & Space Museum

Las otras superficies aerodinámicas incluían una doble deriva, inclinada ligeramente hacia abajo, dos timones de profundidad y dos aletas plegables a los lados de las tomas de aire, las cuales se desplegaban a altas velocidades para aumentar la estabilidad, reduciendo el cambio de trim provocado por los timones de profundidad. Por supuesto que obtener la mayor sustentación a bajas velocidades era fundamental, por lo que el Model 225 incorporaba slats en sus bordes de ataque alares, junto con flaps de doble ranura y spoilers en los extradós alares (denominados como DLC, Direct Lift Device por MCAir). 

Una característica novedosa eran las tapas del tren de aterrizaje principal, las cuales tenían dos posiciones una parcialmente desplegada donde actuaba como aerofreno y la otra totalmente desplegada para permitir la salida del tren.

Con respecto al armamento, el Model 225 disponía de nueve puntos de armas, dos debajo de las alas y el resto en el fuselaje. Los misiles iban parcialmente conformados al fuselaje, de una manera muy similar al F-4 Phantom II. Una característica interesante era que estas estaciones estaban diseñadas a medida para el Phoenix; si se armaba con el más pequeño Sparrow, un sello de goma inflable cubría el espacio sobrante entre el misil y el fuselaje. Estos sellos cuando se inflaban totalmente, servían para separar al misil del fuselaje y sellaban el espacio vacío, dejando una superficie limpia tras su lanzamiento.

Para probar este concepto, McDonnell Douglas, modificó un tanque de combustible suplementario central de un F-4 Phantom para llevar un solo misil, que incluía todo los componentes y el sistema neumático asociado siendo volado en el F-4B BuNo 148412. Lo que no está claro es si se realizaron pruebas de separación o si se trato de una prueba estática.

Para evaluar su sistema de separación, MCAir modificó un tanque de combustible suplementario el cual fue volado en un F-4B. El avión se encuentra conservado en el Heritage in Flight Museum de Lincoln, Illinois; irónicamente con insignias de la USAF. Fuente: Aviation Archives

No había provisión para armamento interno, sin embargo, la estación central del fuselaje (la número 5) podía portar una góndola con un M61 Vulcan. El problema es que la instalación de este armamento impedía la utilización de las estaciones 4 y 6 (las que están inmediatamente delante y detrás); por lo que el fabricante en su información técnica dejaba dicho armamento para misiones de ataque al suelo, especificando solo misiles para misiones aire-aire o de defensa aérea. 

Capacidad de carga del Model 225, parece que la capacidad de llevar bombas Mk-83 fue eliminada. A juzgar por las cruces en el cuadro. Fuente: McDonnell Douglas.

Considerando que la documentación consultada es de Octubre de 1968, cuesta creer que MCAir haya insistido en un armamento "solo misiles" para las misiones aire-aire del Model 225; ignorando completamente las lecciones del F-4B Phantom II sobre Vietnam. Podemos especular que esta decisión de diseño sería revisada si MCAir hubiese ganado el contrato.

Para misiones de defensa aérea de la flota, el Model 225 podía llevar hasta 6 misiles AIM-54 Phoenix; o 4 AIM-7 Sparrow en misión de escolta. En misiones de ataque al suelo, la aeronave era capaz de llevar hasta 10 bombas Mk-82 Snakeye más una góndola con un cañón M61 Vulcan. Además, según la carga bélica dos tanques de combustible adicionales de 300 Us. Gal (1,135 l) cada uno podían ser llevados en las estaciones alares 1 y 9. Cargado con 6 Phoenix, más dos tanques auxiliares y 15,280 lb (6,930 kg) de combustible interno; el Model 225 tenía un peso al despegue de 62,216 lb (28,220 kg).

Model 225 se queda en el tablero de dibujo

Según las especificaciones de la Armada, la aeronave ganadora debía tener una velocidad máxima de Mach 2.2, un techo de servicio de 58,000 ft (17,678 m), acelerar de Mach 0.8 a Mach 1.8 a 35,000 ft (10,668 m) en 2.2 minutos; con un factor de carga de 2 g a Mach 0.9 a 35,000 ft.
Dependiendo del armamento, MCAir prometía que el Model 225 armado con 4 Sparrows, tenía una velocidad máxima de Mach 2.4, un techo de 58,300 ft (17,769 m), un factor de carga de 2.05 g; con un tiempo de aceleración de 2.05 minutos.

La configuración más pesada con 6 Phoenix era la de defensa aérea de la flota, recordemos que cada misil pesaba 1,000 lb (500 kg) y esto afectaba las prestaciones. La velocidad máxima caía a Mach 2.31; el techo de servicio se reducía a 54,700 ft (16,672 m), 2.73 minutos eran necesarios para llegar a Mach 1.8 y el factor de carga era de solo 1.8 g.

Con respecto al radio de acción, el requerimiento TS 161 solicitaba 500 nmi (926 km). MCAir estimaba que el Model 225 armado solo con Sparrows tenía un radio de acción de 502 nmi (929 km), incluyendo una reserva de combustible; pero solo 493 nmi (913 km) si la aeronave estaba armada solo con misiles Phoenix. 
Ahora si se trataba de una misión de defensa de flota a 150 nmi (277 km) del portaaviones, la Marina exigía que la aeronave fuera capaz de patrullar por 2 horas. Nuevamente, el tipo de armamento seleccionado marcaba la diferencia; los Sparrows, más ligeros, permitían hasta 3 horas de patrulla, pero solo 2 horas con los Phoenix (2.21 horas sin considerar reservas de combustible).

El mantenimiento del Model 225 era muy sencillo, o al menos eso anticipaba MCAir en sus informes.
Fuente: Greater St. Louis Air & Space Museum 

Uno de los puntos a favor, era la facilidad de mantenimiento. MCAir había diseñado la aeronave con tapas de acceso e inspección que cubrían todos los componentes vitales. Acceder a los motores era muy sencillo gracias una tapa de acceso debajo de los mismo que incluía una pequeña plataforma para los pies; sin requerir equipos de tierra o plataformas. El fabricante había diseñado al F-4 Phantom II con la misma filosofía. 

MCAir estimaba que de recibir el contrato en marzo de 1969, el primer vuelo tendría lugar en enero de 1971, siendo entregada la primera unidad de serie en noviembre de 1972.

Con todos los diseños sobre la mesa, NAVAIR tomó una decisión el 15 de diciembre de 1968, seleccionando al Grumman G-303E y al McDonnell Modelo 225A como semifinalistas. Finalmente, el 14 de enero de 1969, Grumman fue declarado ganador; la Marina basó su decisión en que la propuesta de Grumman cumplía los requerimientos mucho mejor que el Model 225. 

Tres vistas del Model 225, medidas expresadas en pies. Fuente: McDonnell Douglas.

Características técnicas

• Tripulación: 2
• Longitud: 19.11 m
• Envergadura (alas a 19º): 17.6 m
• Altura: 4.75 m
• Superficie alar (alas a 19º): 46.45 m²
• Peso vacío: 34,643 lb (15,713 kg)
• Peso máximo al despegue (en la catapulta): 66,288 lb (30,067 kg)
• Planta motriz: 2x turbofans Pratt & Whittney TF30-P-12 de 10,750 lbf (47.82 kN) de empuje en seco, 20,250 lbf (90.08 kN) con posquemador.

Rendimiento (configurado con 6xAIM-54 y tanques suplementarios)

• Velocidad máxima: 565 kn a 20,000 ft (1,046 km/h a 6,096 m)
• Alcance: 493 nmi (913 km) / 2,518 nmi (4,663 km) en autotraslado sin armamento
• Autonomía: 2h / 6h en autotraslado sin armamento
• Techo de servicio: 36,600 ft (11,155 m)
• Capacidad de combustible (interno): 2,247 US Gal. (8,505 l)

Armamento

• 9 x estaciones de armas, con capacidad para llevar diversidad de misiles, bombas de caída libre y cohetes.
• 1 x pod con un canón multitubo M61 Vulcan de 20mm  

Fuentes

• McDonnell Douglas. Standard Aircraft Characteristics Model 225A - Volume 6 (Report G300).  St. Louis, Missouri: McDonnell Douglas Aircraft Corporation, 1 de Octubre de 1968. 
  Disponible en: https://www.secretprojects.co.uk/attachments/sac-model-225a-report-g300-oct-1-68-pdf.98508/
• McDonnell Douglas. Model 225 Proposal for Engineering Development & Production - Volume 6/Performance (Report G300).  St. Louis, Missouri: McDonnell Douglas Aircraft Corporation, 1 de Octubre de 1968. 
  
• Mello, J. F. (1972). Patente E.E.U.U. Nº 3,680,816. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. Disponible en: https://patentimages.storage.googleapis.com/19/10/77/2aa20d49302883/US3680816.pdf
• Francillon, R. J. McDonnell Douglas Aircraft since 1920: Volume II. Londres, Reino Unido: Putnam Aeronautical Books, 1990
• Downey, R. (Febrero 21, 2016). F-4 Phantom II Carrying a Phoenix Missile. Aviation Archives.
  Disponible en: http://aviationarchives.blogspot.com/2016/02/f-4-phantom-ii-carrying-phoenix-missile.html