Un pajaro de alas raras, el Kaman K-16B

La única aeronave de alas fijas diseñada por Kaman, el K-16b partía del fuselaje del Grumman JRF-5. Fuente: US Navy vía Wikimedia Commons 

Hubo un período en la historia de la aviación, desde mediados de los años 50 hasta mediados de los 60 aproximadamente, donde el concepto de las aeronaves VTOL estaba en todos lados, desde las mentes de los altos mandos; hasta los tableros de dibujo de los ingenieros.

El fabricante de helicópteros de Connecticut, Kaman Aircraft Corporation, no permaneció ajeno a dicha "fiebre" VTOL, diseñando la aeronave que será la protagonista de la entrada de hoy, el Kaman K-16B.

Desde mediados de los años 50, Kaman se encontraba estudiando el concepto VTOL con motores o alas basculantes (también llamados convertiplanos), pero desde un ángulo diferente. La empresa notó que la mayoría de los fabricantes hacían hincapié en modelos con capacidad supersónica en vuelo horizontal, dejando de lado la performance durante el vuelo vertical en cuanto a velocidad, velocidad de ascenso y vuelo estacionario. Otra de las preocupaciones de Kaman era el método de control más eficiente en esta parte del vuelo.

Tras unos estudios, los ingenieros de la firma llegaron a la conclusión que la mejor manera de cumplir con su propósito era adaptar el sistema de control colectivo y cíclico de un helicóptero a las hélices de una aeronave VTOL con motores basculantes, mediante la instalación de unos flaps en el borde de salida de las palas. 

Al estar en modo VTOL, dicho flap se extendía o replegaba variando la cuerda de la pala de manera individual o en conjunto para lograr el control cíclico o colectivo.
La idea de los ingenieros era solucionar el problema de los ángulos de ataque en las palas de las hélices de otros diseños las cuales eran propensas a entrar en perdida durante el vuelo vertical (con el disco de la hélice perpendicular al suelo) o que tenían un ángulo de ataque inadecuado para el vuelo horizontal.

Kaman produjo una prueba de concepto del Rotoprop utilizando una bancada con un semiplano con un flap. Fuente: The K-16B STOL/VTOL Research Amphibian.

Llamado "Rotoprop" por Kaman el concepto demostró ser factible desde un punto de vista técnico, atrayendo la atención de la Armada; especialmente por su potencial aplicación en un hidroavión VTOL que fuera capaz de realizar misiones ASW y de rescate, a velocidades y rangos mucho más grandes que los de una aeronave de alas rotativas. 

Además, el arma carecía de su propio programa experimental de alas basculantes, al contrario que la USAF y el Hiller X-18; por lo que Kaman recibió el contrato Nº 56-549c en 1958, para la construcción una aeronave que funcionaría como prueba de concepto.

Un pájaro de alas raras

El Grumman JRF-5 Goose  BuNo 4351 (n/s 1178) fue dado de baja del inventario de la Armada en 1953, recibiendo el registro civil N1523V a finales de agosto de 1955. Pero en enero de 1958, la aeronave sería nuevamente adquirida por la Armada y entregada a Kaman para ser la base de su concepto de aeronave VTOL, siendo denominada por el fabricante como K-16B. (Nota del autor: Kaman tuvo tres proyectos bajo la denominación K-16 los cuales se diferenciaban por el sufijo. K-16A, correspondía a una aeronave COIN para el programa LARA y K-16C un helicóptero "compound" basado en el UH-2 Seasprite).

Conservando el fuselaje, tren y planos de cola del Grumman original, Kaman construiría una nueva ala de 10.4 m de longitud la cual podía bascular hasta los 50º. Para incrementar la sustentación, el ala contaba con flaps de largas dimensiones que desviaban hacia abajo la corriente de aire de las hélices.

Dos turbohélices General Electric YT-58-GE-2A de 1,025 shp (988 kW) cada uno, estaban instalados en barquillas en los extremos de las alas. Cada motor movía una rotoprop de 4.5 m de diámetro. Un eje interconectaba las barquillas permitiendo que, en caso de falla mecánica, un solo motor pudiera mover ambas hélices.

En esta foto podemos apreciar las alas en colocadas en el ángulo máximo de 50º. Notar que se conservaron los flotadores del avión original y que los mismos permanecen paralelos al suelo cuando el ala pivotaba. Fuente: US Navy vía Wikimedia Commons

El peso en vacío del K-16B era de 6,500 lb (2,948 kg) y se estimaba que la aeronave tuviera una velocidad máxima de 211 kn (390 km/h) al nivel del mar, una tasa ascensional de 6,000 ft/m (30.5 m/s) y 900 ft/m (4.5 m/s) con velocidad horizontal nula.

Tras ser completado en enero de 1960, el único ejemplar de K-16B fue sometido a pruebas, mientras permanecía encadenado al piso, en las instalaciones del fabricante. Estas pruebas fueron seguidas, del traslado de la aeronave al gigantesco túnel de viento en las instalaciones del Centro Ames de la NASA. Durante estas pruebas, la aeronave tendría el tren de aterrizaje desmontado y sería sujeta firmemente a una estructura de acero.

El túnel de viento de de 12 x 24 m del Centro Ames de la NASA permitió evaluar al K-16b en condiciones controladas. Esto sería lo más cerca que llegaría la aeronave a realizar un vuelo de prueba. Fuente: NASA

Kaman nunca pretendió que el K-16b fuera algo más que una aeronave experimental y prueba de concepto del Rotoprop. En la mente de los ingenieros, el diseño definitivo sería una aeronave VTOL/STOL denominada "Shrike", la cual sería biplaza y podría ser usada en una variedad de cometidos, desde ASW y SAR para la Armada, hasta reconocimiento, transporte y enlace para el Ejército o los Marines. El Shrike tendría una velocidad máxima de 300 kn (555 km/h) y una tasa de ascenso de 6,000 ft/m.

El problema es que para principios de los 60, la Armada había empezado a perder el interés en los hidroaviones en general, además los avances técnicos en los helicópteros, además que su costo de operación mucho más bajo, hicieron que una aeronave VTOL no tuviera mucho sentido. 

Las fuerzas armadas norteamericanas abandonarían el concepto de los convertiplanos enteramente para esta época, y no volvería al escenario hasta casi 30 años más tarde con el actual Boeing V-22 Osprey. 

Al terminar las pruebas en el Centro Ames en 1962, la Armada retiro el apoyo financiero al K-16B, el cual jamás llegaría a volar por sus propios medios. La aeronave fue preservada y finalmente sería dada de baja del inventario el 22 de mayo de 1965.

La aeronave actualmente se conserva en el New England Air Museum, siendo restaurada a principios de la primera década del 2000. Fuente: Wikimedia Commons

Por fortuna para nosotros entusiastas, la Armada tuvo piedad del K-16B y en lugar de condenarlo a la pila de chatarra, decidió donarlo al New England Air Museum, ubicado en Windsor Locks, Connecticut; donde hoy se puede ver expuesto tras ser restaurado a principios del 2000.

Tres vistas del K-16b, medidas expresadas en pies y pulgadas. Fuente: Kaman Aircraft Corporation.

Características técnicas

• Tripulación: 2
• Largo: 11.6 m
• Envergadura: 10.4 m 
• Altura: 5.84 m
• Peso vacío: 6,500 lb (2,948 kg)
• Peso bruto: 8,900 lb (3,628 kg)
• Planta motriz: 2x turboejes General Electric YT-58-GE-2A de 1,025 shp (988 kW) a máxima potencia.

Rendimiento (estimado para condiciones atmosféricas estándar)

• Velocidad máxima: 211 kn al nivel del mar (390 km/h) / 215 kn a 15,000 ft (398 km/h a 4,572 m)
• Techo de servicio: 37,500 ft (11,430 m)
• Techo de servicio estacionario: 2,500 ft (762 m)
• Tasa ascensional (vuelo horizontal): 6000 ft/m (30.5 m/s)
• Tasa ascensional (vuelo vertical): 900 ft/m (4.5 m/s)
• Alcance: 205 nmi (379 km) con 1,000 lb (453 kg) de combustible.

Fuentes

• The K-16B STOL/VTOL Research Amphibian, Report B-12. Kaman Aircraft Corporation. Bloomfield, Connecticut, E.E.U.U. 1959.
• Markman S. y Holder B. Stright Up: A History of Vertical Flight. Schiffer Publishing Ltd., Atglen, Pensilvania, E.E.U.U. 2000.
• Kaman K-16b. New England Air Museum
  Disponible en: https://www.neam.org/shell.php?page=aircraft_collection_detail&name=kamank16b