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| Representación artística del Conroy Virtus soltando al Shuttle en un vuelo de prueba. Fuente: NASA vía Wikimedia Commons. |
Una de las premisas del diseño del Space Shuttle fue su capacidad para aterrizar en cualquier pista como una aeronave convencional; ya sea en los Estados Unidos o en cualquier otro lugar, como la Isla de Pascua, en caso de ser necesario. Después del aterrizaje, se había definido que la nave podía trasladarse sola al Centro Espacial Kennedy en Florida para alistarse a una nueva misión espacial.
En un principio se pensó equipar al Shuttle con unos motores turbofan desmontables; idea que sería descartada en favor de una aeronave específicamente diseñada para su traslado. Boeing y Lockheed presentaron sus diseños basados en los 747 y C-5 Galaxy; pero hubo una tercera oferta, a la cual le dedicamos la entrada del día de hoy proveniente de John Conroy, el Turbo-Three Virtus.
Conroy no era ningún extraño para la NASA, ni para el programa espacial; después de todo, él fue la mente maestra detrás de los Mini Guppy, Pregnant Guppy y Super Guppy fabricados por su empresa Aero Spacelines, que serían utilizados para transportar componentes para los programas Gemini, Saturn y Apollo.
Para 1972, Conroy, había fundado en Santa Barbara, California la empresa Turbo-Three Corporation, abocada en la producción de otra de sus invenciones, el Conroy Tri-Turbo-Three; una conversión a turbohelice utilizando tres P&W PT6A del veterano Douglas DC-3.
Fue justamente al frente de esta empresa, que en 1974, Conroy decide responder a la solicitud de la NASA. Como mencionamos al inicio de esta entrada, la agencia había recibido propuestas de los dos grandes de la industria: Boeing y Lockheed. Ambas se basaban en unir dos fuselajes de 747 y de C-5, respectivamente, por medio de una sección alar central.
El espacio resultante debajo de esta sección permitía llevar al Shuttle o su tanque de combustible externo (ET, en inglés) o la pareja de cohetes de combustible sólido (SBR, en inglés). Se esperaba que el diseño elegido participara de los vuelos de prueba del Shuttle haciendo de nave nodriza; y aquí esta configuración, de doble fuselaje, tenía otra ventaja. Al soltar el Shuttle desde la parte baja de la aeronave, la súbita perdida de peso haría que la misma diera un "salto" ganando altitud mientras el Shuttle descendía atraído por la gravedad, garantizando una separación exitosa.
Asimismo resultaba más fácil acoplar el Shuttle a la aeronave portante, no dependiendo de una grúa para colocarlo en su posición.
Siendo siempre un innovador, Conroy, presentó entre diciembre de 1973 y enero de 1974 dos propuestas, de su diseño llamado Turbo-Three Corporation Virtus. La última propuesta interesó a la agencia al punto tal que la misma encargo un estudio de factibilidad llamado: "Feasibility Study to Consider an Aircraft for the Air Launch and Air Transportation of the Space Shuttle Orbiter", el cual sería publicado a finales de febrero de ese año.
Un avión gigante
La primera propuesta de Conroy, era una aeronave híbrida que combinaba elementos de un avión convencional con los de un dirigible de helio, pero esta fue descartada desde un punto de vista técnico. Una segunda propuesta, más ortodoxa utilizaba tecnologías y técnicas de producción conocidas y probadas; con componentes "off the shelf" donde se pudiera. Gracias a esto, se esperaba que el Virtus cumpliera con estos requerimientos principales:
- Ser capaz de lanzar el Shuttle desde una altitud de 35,000 ft (10,668 m).
- Transportar al Shuttle de costa a costa de los E.E.U.U. sin escalas, o desde Hawái hasta la costa oeste.
- Operar desde pistas normales de 150 ft de ancho y 6,000 ft de largo (45 m y 1,828 m respectivamente) sin requerir equipo de tierra especial, ni modificaciones al aeropuerto con la excepción de la ampliación de algunas calles de rodaje o zonas de carga especiales.
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| Representación artística del Virtus con un pod de carga para transportar el tanque externo (ET) de oxígeno líquido del Shuttle. Fuente: NASA |
- Capacidad para transportar el Tanque Externo (ET en inglés) del Shuttle o
- Transporte de dos SRB o
- Otras cargas voluminosas para el programa Shuttle u otros programas.
- Ser capaz de lanzar el Shuttle desde alturas de 40,000 ft (12,192 m) o superiores.
Con estos requerimientos en mente, Conroy propuso una aeronave de ala alta y recta, doble botalón de cola, doble fuselaje y cuatrimotor.
Fiel a su propuesta del uso de elementos ya en producción, el Virtus utilizaría dos fuselajes de Boeing B-52, junto con seis pares de sus trenes de aterrizaje como base. No es la primera vez que Conroy propone el uso del "BUFF" para una de sus invenciones, haciendo algo parecido con el Colosal Guppy de cuando estaba en Aero Spacelines.
El uso de células de B-52 tenía buenas razones, por un lado el fuselaje era espacioso, lo que permitía transportar carga y personal en cada vuelo de traslado del Shuttle; el tren de aterrizaje estaba diseñado para aguantar pesos al despegue bastante elevados similares a los que tendría el Virtus además que el mismo tenía una función de trim, que permitía orientar las ruedas con respecto a la dirección del viento y finalmente, había disponibilidad de aeronaves en deposito como excedentes de la USAF.
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| Despiece del Virtus. Las piezas indicadas en verde serían aquellas disponibles en el mercado, las amarillas las fabricadas por Turbo-Three Corporation y las rojas las producidas por sub contratistas. Fuente: NASA. |
Ambos fuselajes serían totalmente remanufacturados, removiendo parcialmente el revestimiento, uniendo una sección adicional con un par de trenes de aterrizaje adicionales y montando una nueva estructura de forma trapezoidal en la parte de arriba del mismo. Esta estructura sería sobre la cual se fijaría los botalones de cola, junto a las alas.
Las dimensiones de las alas dan una escala del tamaño del Virtus. Totalmente rectangulares, rectas y con un perfil NASA GA(W)-1, la envergadura total era de 137.16 m, la cuerda de 15,24 m, una relación de aspecto de 9.1 y una superficie de 2,090 m2. Flaps del tipo Fowler serían los únicos elementos hipersustentadores de la aeronave. Respecto al sistema de control, Turbo-Three Corporation contactó a la empresa especializada Bertea de Irving, California. Está presento un sistema fly-by-wire con un sistema hidráulico como respaldo.
Los botalones se extenderían hasta formar los planos de cola, compuestos por dos derivas unidas por un solo plano horizontal de implantación baja. En cuanto a sus pesos, el Virtus tendría un peso en vacío de 375,000 lb (170,097 kg), una capacidad de carga de 375,000 lb; con un peso máximo al despegue de 850,000 lb (385,553 kg).
Cuatro turbofans Pratt & Whitney JT9D-3A de 45,800 lbf (204 kN) de empuje cada uno serían suficientes para impulsar al Virtus a una velocidad crucero de 260 kn (480 km/h), con un techo de servicio de 35,000 ft a una distancia de 2,433 nmi (4,506 km) cargado con el Shuttle y con dos horas de reserva.
Sus diseñadores confiaban que las 24 ruedas del tren de aterrizaje permitieran al Virtus operar desde pistas de tierra. La carrera de despegue se estimaba en 6,400 ft (1,950 m) para superar un obstáculo de 15 m.
Debajo de las alas habría unas pasarelas retráctiles que permitían el acceso a los motores para inspecciones, junto a un guinche que se deslazaría por una guía permitiendo bajar los motores para su sustitución.
El tamaño de las alas dejaba espacio para un pasillo de mantenimiento que permitía a un técnico recorrerlas a pie de punta a punta durante una inspección de rutina. Asimismo, desde el fuselaje una escalera, o un elevador, permitían acceder a la sección central del ala.
Una cuna, instalada entre los fuselajes, sería utilizada para transportar al Shuttle. Como alternativa existía una barquilla de carga para llevar otro tipo de componentes.
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| Concepción artística del momento de la unión de la sección central alar con los fuselajes. Fuente: NASA |
Demasiado grande para su propio bien
Turbo-Three Corporation carecía de instalaciones con el espacio suficiente para construir todo el avión. La empresa sugería una aproximación mixta, produciendo ciertos subconjuntos en sus instalaciones para luego continuar con la construcción de las dos aeronaves en unas instalaciones nuevas en algún lugar de la costa de California, aprovechando la concentración de industrias aeronáuticas en esa área. La propia empresa que estimaba que se amortizaría el 75% de dicha inversión con la construcción de los aviones; además, teniendo en cuenta que la vida útil estimada del Virtus sería de 25 años, estas nuevas instalaciones imprescindibles para el mantenimiento de la pequeña flota de dos aeroanves.
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| Modelo de túnel de viento del Virtus. Las pruebas realizadas por la NASA en Langley arrojaron resultados prometedores. Fuente: NASA. |
El Virtus logró despertar el interés de la NASA, al punto tal que la agencia realizó estudios de túnel de viento en sus instalaciones en Langley, Virginia con resultados esperanzadores.
En la oferta de Conroy, se aclara que los cálculos estructurales se realizaron de acuerdo al certificado FAA FAR Vol.III Parte 25, el mismo que se aplica aviones de transporte comerciales, cumpliendo con esta certificación.
Conroy estimó que el proyecto completo (incluido nuevas instalaciones, desarrollo y por supuesto los dos ejemplares) tendría un valor total de casi U$S 32 millones (equivalente a más de U$S 177 millones actualmente), eso teniendo en cuenta que el desarrollo fuera sin problemas. En cuanto a los costos operativos, la estimación era de U$S 1,000 (U$S 5,573 actualmente) por hora de vuelo más combustible, siendo estimado un consumo de 4,000 US Gal (15,141 l) por hora de vuelo. Finalmente, el fabricante aseguraba que les tomarían 27 meses desde la firma del contrato al rodaje del primer Virtus.
La NASA se tomó un tiempo, sopesó los costos y el riesgo implícito de desarrollar una aeronave de esta magnitud totalmente de cero y finalmente decidió no continuar con la oferta de Conroy. Simplemente el riesgo y el costo asociado eran muy grandes.
Por razones similares descartó la propuesta de Lockheed y su C-5 doble; aunque la empresa contraatacó proponiendo un C-5 modificado para llevar al Shuttle en el dorso como alternativa; pero la NASA preferiría una aeronave que estuviera siempre disponible y que no dependiera de la USAF.
Finalmente, la agencia aceptó la oferta de Boeing basada en un 747 modificado, llamado Shuttle Carrier Aircraft, dos unidades serían producidas (registros N911NA y N905NA) a partir de células provenientes de excedentes de aerolíneas. Conroy aprovechó la información y estudios realizados para el Virtus y trató de ofrecer un avión de carga para el mercado civil llamado Colossus el cual no despertaría ningún interés.
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| Dibujo esquemático del Turbo-Three Corporation (Conroy) Virtus. Las medidas están expresadas en pies. Fuente: NASA |
Características técnicas:
- Longitud: 83.8 m
- Envergadura: 137.16 m
- Altura: 30.48 m
- Superficie alar: 2,090 m2
- Peso vacío: 375,000 lb (170,097 kg)
- Peso máximo al despegue: 850,000 lb (385,553 kg)
- Planta motriz : 4x Pratt & Whitney JT de 5,665 shp (4,224 kW) cada uno
Fuentes
- Conroy, J. M. Feasibility Study to Consider an Aircraft for the Air Launch and Air Transportation of the Space Shuttle Orbiter. Goleta, California, E.E.U.U.: Turbo-Three Corporation, 1974
Disponible en: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19740000770/downloads/19740000770.pdf - Lowther, S. (Abril 2012). Virtus. AAIA Houston Section Horizons Vol.37(5) p.26 a 29
Disponible en: http://www.aiaahouston.org/Horizons/Horizons_2012_03_and_04.pdf
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