Otra wooden marvel, el Fairchild F-46 / Clark GA-46

El Fairchild F-46, también conocido como Clark GA-46. Fotografiado en su configuración inicial con motor Ranger de 12 cilindros en V invertida. Créditos de la imagen a quien corresponda.

"Lo próximo es el avión de plástico" afirmaba el titular de Flying and Popular Aviation (precursora de la actual Flying) en una nota publicada en marzo de 1941. El cronista cubría en su artículo la innovación que representaba para esa época el uso de multilaminados de madera reforzados con resinas.

El posteo de hoy, trata sobre uno de estas aeronaves "plásticas", una que servía como demostrador de las capacidades técnicas, junto con una nueva técnica para producir este tipo de materiales. Se trata de la historia del Fairchild F-46.

El Coronel Virginius E. Clark, apodado "Ginny" es una verdadera leyenda, siendo uno de los primeros graduados en Ingeniería Aeronáutica en los EEUU y creador del famoso perfil alar "Clark Y" utilizado en una multitud de aviones, tales como el Lockheed Vega y el Hawker Hurricane (en su versión Clark YH).

Clark llegó a una conclusión tras estudiar cuidadosamente a los aviones de su época: las irregularidades en el fuselaje, producto de la unión de los diferentes paneles de aluminio, junto con los remaches que las unían generaban una superficie áspera; reduciendo la eficiencia aerodinámica de la aeronave. En otras palabras, para mejorar los aviones, había que desarrollar un nuevo material que permitiese hacer la mayor parte de los componentes de la aeronave, sin uniones y con una superficie lo más lisa posible.

Con esta idea en la menta, se acercó a Sherman Fairchild (el fundador de Fairchild Aircraft) y le propuso desarrollar este nuevo material en conjunto, a lo que Fairchild aceptó. Clark no tenía mucho conocimiento específico por lo que, sumaron a George Meyercord de la Haskelite Manufacturing Corporation, fabricantes de contrachapado. 

Entre los tres, llegaron a producir un nuevo material que recibió el nombre de Duramold. Partiendo de finas laminas de abedul o alamo, las cuales eran impregnadas con una resina de fenol-formaldehído y prensadas en un molde, dejando curar la resina a unos 138º dentro de un autoclave. Fairchild desarrolló una técnica de pegado para unir los diferentes componentes de Duramold mediante uniones parejas y resistentes.

El Duramold demostró ser exactamente lo que sus progenitores buscaban, demostrando mejoras sobre la construcción metálica en cuando a resistencia, facilidad de producción y peso. Un cilindro fabricado con él era un 80% más resistente que uno fabricado en aluminio. La combinación de diferentes tipos de maderas dio lugar a más de 17 variedades de este nuevo material.

Satisfechos con los resultados, faltaba algo; demostrar la factibilidad del Duramold en un avión real. Clark, junto con Fairchild diseñó una aeronave para este fin.

Un maravilla de madera

En 1937 se creó una empresa subsidiaria de Fairchild llamada Duramold Aircraft Company, para llevar adelante el desarrollo de esta aeronave; que sería conocida como F-46, aunque a veces se la denominó como Fairchild F-46.

Clark diseño un avión de turismo, con espacio para cinco personas (piloto y cuatro pasajeros); monomotor, con tren de aterrizaje fijo y ala baja. El fuselaje era de construcción mixta, con la parte trasera fabricada a partir de un cono monocoque de Duramold formado por dos mitades las cuales se moldeaban por separado y luego unían con pegamento.

Su parte delantera, donde se encontraba un motor Ranger de doce cilindros en V invertida y 420 hp (310 kW) de potencia, estaba construida a partir de perfiles de acero de sección cuadrada, con revestimiento de aluminio. Las superficies del ala y la cola se fabricaron con madera revestida con un lmainado de abeto. Todas las superficies de control eran de aluminio con revestimiento de tela. 

La aeronave recibió el registro civil NX19131 y fue enviado a las instalaciones de la NACA en Langley, para ser evaluado en vuelo en el verano de 1937; junto con una intensa campaña de promoción. El propio Sherman Fairchild comentó: "Este avión era sorprendente, tanto en velocidad como en el resto... La gente no podía creer lo rápido que iba". Sin embargo, el mercado no compartió el entusiasmo, parecía que los posibles clientes no terminaban de sentir confianza en el Duramold.

Es en este momento que empezaron a surgir grietas entre los socios. Clark, estaba convencido de que el Duramold y su superficie completamente lisa, era aerodinámicamente superior y comenzó los estudios preliminares para diseñar un caza totalmente construido en este material el cual, al menos en papel, superaba en performance a cualquier otro aparato en producción. 

Este enfrentamiento entre los socios se vió reflejado en la denominación de la aeronave, la cual a veces fue denominada como Clark GA-46; y la propia empresa que cambio de razón social varias veces llamándose: Clark Corporation, Fairchild Airplane Investments Corporation; para terminar como Molded Aircraft Corporation.

Fotografiado en el centro Langley de la NACA a finales de marzo de 1938, se puede ver los "plumones" en las alas para ver el flujo de aire y el registro experimental NX19131. El logotipo de Duramold se puede ver en el parte superior del timón. Fuente: NASA

Fairchild, no estaba tan seguro del potencial económico y al ver la poca recepción que tuvo el F-46 se preguntaba si el tiempo y dinero invertidos en este material tendrían algún retorno. Las preocupaciones de Fairchild no eran nada infundadas. Es ese momento, su empresa estaba en una situación económica bastante apretada y la inversión en el Duramold había sido un riesgo muy grande. 

Buscando obtener algún beneficio comercial, Fairchild presentó el material y su técnica de producción a su gran amigo, Howard Hughes, quien estaba muy interesado en adquirir los derechos en el uso del material para sus propios proyectos. Ambos hombres llegaron a un acuerdo, donde Hughes adquirió los derechos para el uso del Duramold en aeronaves con un peso superior a las 20,000 lb (9,071 kg); mientras que por debajo de ese peso, Fairchild y Meyercord conservaban los derechos.

Hughes hizo un uso intensivo de su reciente adquisición, aplicándola al proyecto Hughes D-2 y posteriormente al impresionante H-4 Hercules, el cual tenía grandes secciones construidas en este material. Estas experiencias sirvieron para demostrar que el Duramold no funcionaba tan bien en aeronaves más pesadas que el F-46; junto con ser más adecuado en piezas con radios de curvatura amplios.

Clark por su parte, aceptó una oferta de Hughes para trabajar como consultor; en parte con la esperanza de que el magnate financiara la construcción de su caza en Duramold, pero esto nunca se materializó.

Lo cierto es que el Duramold, fue el punto de partida para el desarrollo de varios materiales similares; especialmente, con el estallido de la Segunda Guerra Mundial, y la temida escasez de aluminio que imperaba en los EEUU en los primeros años de la contienda.

A la experiencia de Fairchild, le seguiría el Weldwood desarrollado por Gene Vidal y el posterior Aeromold desarrollado por la Timm Aircraft Co. Este último se diferencia en que se utilizan laminas de abeto que se moldean por estampa a una temperatura de 38 °C, para luego cocer las piezas a  82 °C curando así la resina.

Mientras en Inglaterra, Geoffrey de Havilland desarrollaba su propia técnica utilizando un sandwich de tres capas de mulitlaminado madera de abeto, un núcleo de madera balsa y otra de multilaminado de abeto. Las piezas eran encoladas y formadas fijándolas a un molde con cintas de metal. Utilizando esta técnica para construir el famoso de Havilland DH.98 Mosquito. 

El F-46 siendo operado en la postguerra. Se puede ver que el motor Ranger fue reemplazado por un Pratt & Whitney R-985 Wasp Junior. Fuente: Ron Dupas Collection.

Comido por las termitas

Durante la guerra el Duramold fue utilizado para construir piezas para varios aviones, por ejemplo el Beechcraft AT-10 Wichita. Pero el avión que inspiró esta innovación tecnológica no gozó con mucha suerte.

Tras no haber generado ningún ingreso y con las necesidades bélicas como prioridad; la aeronave fue abandonada en un rincón sin ningún tipo de mantenimiento; siendo adquirida por David G. Lewis, un piloto de pruebas de Fairchild en 1947.

El F-46 estaba en un estado calamitoso cuando fue adquirida por Lewis, pero su nuevo dueño logró restaurarla a condición de vuelo, junto con el reemplazo de su motor Ranger, por un radial Pratt & Whitney R-985 Wasp Junior de 450 hp (340 kW). Lewis voló la aeronave por 10 años con el registro N19131, hasta que la vendió en 1957.

La aeronave pasó por varias manos antes de ser nuevamente hallada por Lewis en 1998 en un estado de completo abandono en Santa Monica, California. Lewis adquirió una vez más la aeronave con la idea de restaurarla y la trasladó hasta Hillsboro en Oregón.

Al desmantelarla, se encontró que los años de abandono con la célula expuesta a los elementos había provocado daños que parecían irreparables; incluso una colonia de termitas había convertido al N19131 en su nuevo hogar. Esto era más de lo que Lewis podía afrontar tanto en tiempo como en dinero, pero el proyecto se mantuvo a flote gracias al apoyo financiero de Hap Clarke, un entusiasta de la aviación. La restauración fue encargada a la empresa Big Sky Stearman especializados en restauraciones de aeronaves históricas. 

Así estaba el F-46 cuando Lewis lo adquirió en 1998 en Santa Monica, California. El daño provocado por la exposición a los elementos es evidente. Fuente: Ray Barber vía Flickr.

Una pieza fundamental, el mamparo de madera que era el corazón de toda la célula. Sobre el se fijaba por bulones la estructura de caño que soportaba el motor y era en este donde se encolaba el cono de madera que formaba el fuselage. 

Con esta pieza vital lista, se procedió a reconstruir el fuselaje. Lo ideal hubiese sido reproducir el proceso de Duramold, reconstruyendolo completamente pero esto estaba totalmente fuera del presupuesto por lo que se optó por reparar con parches las zonas donde el Duramold se había podrido. Al terminar, el 60% de la madera original había sido reemplazada.

La sección delantera del fuselaje construida con caños de acero fue desarmada, limpiada con arena, reparada, radiografiada y pintada con epoxi para luego ser reinstalada junto con la columna de control. Aero Engines de Los Ángeles, California, reacondicionó el motor R-985.

Para diciembre de 2003, el proyecto llevaba un año y 5,000 horas de trabajo quedando pendiente la restauración de las alas. Pero es en este punto que el proyecto comenzó a perder ímpetu, Lewis falleció en 2006 y sin otra razón para seguir adelante con la restauración del F-46, el mismo fue donado parcialmente restaurado al Western Antique Aeroplane & Automobile Museum en Oregón donde esta expuesto al publico.

A pesar de sus fallas, el F-46 demostró que el cronista de la nota con la que comenzó este posteo estaba en lo cierto. El Duramold, junto con los otros materiales, fueron el puntapié de lo que hoy conocemos como "composites" o materiales compuestos; elementos presentes en la industria aeronáutica moderna, casi reemplazando al aluminio. Queda preguntarse, que sentiría aquel cronista de los años 40 si pudiese volar en uno de los aviones "plásticos" que se encuentran en el aire hoy.

Características técnicas:

• Tripulación: 1
• Longitud: 10.2 m
• Envergadura: 11.58 m 
• Peso vacío: 3,173 lb (1,439 kg)
• Peso operativo: 4,800 lb (2,177 kg)
• Planta motriz: 1x Ranger SGV-770B-5 de 12 cilindros en V invertida y 420 hp (310 kW) a 2,800 rpm de potencia de manera continua. 

Performance:

• Velocidad máxima: 178 kn (330 km/h)
• Velocidad de no exceder (Vno): 220 kn (400 km/h)
• Capacidad de combustible: 100 US Gal. (378 L)
• Capacidad de carga: 4 pasajeros y 121 lb (55 kg) de equipaje.

Fuentes:

• United Press (Enero 21, 1939). New Plastic Material Solves Plane Problem. The Capital Journal. p.12. Disponible en: https://www.newspapers.com/clip/5400748/the-capital-journal/ 
• Bernsohn, A. W. (Marzo, 1941). Plastic Planes are Next. Flying and Popular Aviation. Vol.28(3) p.24 - 25 y 62.
  Disponible en: https://books.google.es/books?id=EBtlM-bYTLEC&pg=PA62&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
• Ballard, R. (Abril, 1942). Plastic Airplanes. The Ohio State Engineer. Vol.25(5) p.24  y 26.
  Disponible en: https://books.google.es/books?id=ConmAAAAMAAJ&pg=RA4-PA24&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
• Barton, C. Howard Hughes and his Flying Boat. Aero Publishers: California, EEUU, 1982.
  Disponible en: https://archive.org/details/howardhugheshisf00bart/page/n89/mode/2up?q=Duramold&view=theater
• Pike, J. (2003). Fairchild F-46 Restoration. Fairchild F-46: Project Salvation.
  Disponible en: https://web.archive.org/web/20160422173715/http://members.tripod.com/deluxe_o_rama/fairchild46/restoration.htm
• Fairchild F-46. Western Antique Aeroplane and Automobile Museum.
  Disponible en: https://www.waaamuseum.org/collections/airplanes/649-fairchild-f-46
• (Octubre 14, 2020). Fairchild F46. Big Sky Stearman.
  Disponible: https://www.bigskystearman.com/fairchild-f46