De Super a Mega, los diseños Mach 3 y 4 de Dassault

Ilusstración artística del MD 750 en servicio de la AdA en un combate maniobrado contra un MiG-21.
Fuente: Jean-Michel Mateo vía ArtStation.

A finales de los 60, la industria aeronáutica había dejado atrás la lucha por superar la barrera del sonido y se había impuesto alcanzar velocidades aún más altas, con Mach 3 como el piso. Lockheed había alcanzado este logro con el A-12, y el posterior SR-71 con velocidades por encima del Mach 3.2; mientras que la URSS hacía lo propio con el MiG-25.

Francia, no quería quedarse atrás. Por lo que el gobierno galo instó a Sud-Aviation y Dassault a desarrollar sus propuestas para un caza avión de estas características. La respuesta de Dassault fue la más prolífica y daría origen a una serie de proyectos muy avanzados a los cuales le dedicamos la entrada de hoy.

Tras ganar las elecciones en 1959, De Gaulle nombró como Ministro de Defensa (Ministre des armées, en francés) a Pierre Messner, con el objetivo de modernizar las fuerzas armadas francesas y traerlas a la modernidad preparándolas para un nuevo mundo, donde la próxima contienda en Europa podría ser nuclear.

Inspirado por el Instituto RAND en los EEUU, Messner funda en febrero de 1964 el Centre de prospective et d'evaluation, o CPE por sus siglas en francés con la misión de realizar estudios a largo plazo en el area de defensa. 

Dirigido por el General (ret.) Hughes de l'Estoile, el CPE puso en marcha de manera inmediata varios proyectos muy innovadores: Un vector para realizar ataques nucleares a baja altitud con propulsión nuclear, un medio atmosférico para lanzamiento de satélites y un avión VTOL con hélices carenadas.

En 1965, este centro organiza dos grupos de trabajo, el primero enfocado en la conceptualización de nuevos misiles antiaéreos de mediano y largo alcance, mientras que el segundo estaba dedicado al estudio de "avion piloté à Mach élevé (sic)"; en otras palabras: un caza tripulado apto para números Mach altos.

El mismo l'Estoile definió la función de este grupo de trabajo en una memorando interno: "Estudiar la factibilidad técnica y las características de un avión tripulado capaz de alcanzar elevados número Mach para ser introducido al servicio en 1980, concebido para misiones como: ataque estratégico, defensa aérea, reconocimiento de gran alcance".

Oficiales del Armée de l'Air (AdA) fueron invitados a participar en este grupo, pero rápidamente dejaron en claro que la idea les parecía carente de sentido, afirmando que era más importante determinar la velocidad de un misil aire-aire diseñado para derribar un blanco volando a Mach 4 que la velocidad de la aeronave que lo lleva. A pesar de sus dudas, el AdA respaldó la idea de hacer un llamado de propuestas a la industria para un diseño de este nuevo caza.

El 14 de diciembre de 1965, el CPE hizo llegar su solicitud de propuestas a las cuatro compañías que se creía serían capaces de solucionar este problema técnico: Breguet, Dassault, Nord Aviation y Sud Aviation. 

Los cuatro fabricantes respondieron, sin embargo, la propuesta de Breguet fue descartada inmediatamente. El AdA justificó esta decisión de la siguiente manera: "El requerimiento planteado no parece haber sido comprendido en su totalidad, y no se presenta ningún método de investigación operativa o escaneo paramétrico, sino más bien el esbozo de una tarea preliminar". A esto se debe sumar que la firma carecía de experiencia en desarrollar aviones capaces de alcanzar elevados números Mach.

Nord era el único de los oferentes con esta experiencia, obtenida gracias al caza interceptor Griffon propulsado por ramjets, adicionalmente; la empresa se encontraba en ese momento investigando un aeronave espacial o "Transporteur Aéro-Spatial" capaz de volar a Mach 20. 
Su propuesta era un gran caza biplaza con alas en delta, propulsado por cuatro turbo-ramjets Nord y con un peso de 99,206 lb (45,000 kg). La elección de esta planta motriz se la consideraba de bajo riesgo técnico ya que consistía en combinar un turborreactor con un ramjet, pudiendo desarrollarse alrededor de un motor Mach 2 ya en producción. Una solución utilizada en el Pratt & Whitney J58 del SR-71.

Dassault, al igual que Nord había estado trabajando con anterioridad en el concepto de este caza. En junio de 1958, cuando el Mirage I aún no había alcanzado Mach 2; Dassault en respuesta a una solicitud del AdA propuso una primera serie de proyectos preliminares llamados Mirage VI con un peso al despegue de 68,343 lb (31,000 kg), capaz de alcanzar Mach 3 con un motor Super Atar de 19,842 lbf (9,000 kg) de empuje. La empresa era la favorita del Estado Mayor, siendo descrita como: "Esta empresa claramente posee la dinámica, los recursos materiales y el personal competente para llevar a cabo este programa".

Publicado en la revista Aviation Magazine International el 15 de junio de 1969, el MD 750 presentaba dos motores, tomas de aire de sección rectangular y un ala delta de implantación baja.
Fuente: Aviation Magazine International retocado digitalmente por No Barrel Rolls.

Finalmente, estaba Sud Aviation que tomó un camino ligeramente diferente partiendo del método Delphi, diseñado por la RAND el cual se basa en realizar predicciones de escenarios futuros y requerimientos en base a las respuestas dadas por un grupo de expertos a un cuestionario. Sud Aviation presentó un informe sobre los parámetros a considerar y solicitó a Thomson Houston que estudiara el sistema de guía de un interceptor y sus misiles, mientras que Matra se encargó del estudio de los misiles aire-aire.

Thomson Houston estudio la tecnología de radar disponible en la época, extrapolándola a 1985 llegando a la conclusión que las antenas de barrido electrónico (AESA) serían la tecnología dominante.
Para el caso de Sud, propusieron un radar de pulso Doppler en banda X, capaz de detectar un objetivo de 3 m de ancho a una distancia de 81 nmi (150 km), con una antena de entre 80 cm y 1,2 m. Algo sumamente innovador y de avanzada si se tiene en cuenta que el radar Cyrano IIB del Mirage IIE tenía una antena de 40 cm de diámetro y un alcance de 27 nmi (50 km). (Nota del autor: El análisis de los ingenieros fue bastante acertado, el radar Thales RDY-2 del Mirage 2000 tiene prestaciones bastante parecidas).

Matra hizo algo similar, conceptualizando un misil de 6 m de largo y con un alcance de 94 nmi (175 km) adecuadamente llamado "Massue" (Mazo, en español), recomendando que el mismo sea llevado en una bodega interna más que en pilones subalares. El fabricante propuso dos variantes del mismo, las Massue 35 y 50 diseñadas para cazas con velocidades máximas de Mach 3.5 y Mach 5 respectivamente. Este trabajo preeliminar fue la base para el posterior Super 530. 

Esta información fue combinada por Sud Aviation en un informe con un listado de requerimientos para el futuro caza y esta fue su presentación. Finalmente, el CPE seleccionó en mayo de 1966 las propuestas de Dassault y de Sud Aviation como semifinalistas. Sin embargo Sud perdió rápidamente el interés en el proyecto, dejando a Dassault como único oferente. 

Trabajando muy rápido

Con el campo abierto, el bureaux d'études de Dassault comenzó a estudiar la mejor manera de cubrir el exigente entorno operativo de una aeronave capaz de volar por encima del Mach 3. En ese momento, el fabricante estaba muy involucrado en el desarrollo y estudio de diseños con alas de geometría variable ejemplificado por el Mirage G y la colaboración con Vought para diseñar el V-507; por lo que se decidió aplicar esta tecnología a los diseños.

Uno de los primeros diseños que se hicieron públicos, quizás un lobby de parte de Dassault, fue un tríptico de un caza con ala delta de implantación baja, propulsado con dos turborreactores y una cabina con un marco muy grueso bajo la denominación MD 750 publicado en la revista Aviation Magazine en junio de 1966. Este caza tenía unas tomas de aire rectangulares y se estimaba una velocidad máxima de Mach 3.

Puertas adentro, Dassault desarrolló una serie de diseños agrupados en tres grandes grupos: Aquellos identificados como "X" eran aviones de alas fijas, los "Y" eran de geometría variable y finalmente, los "Z" eran diseños bimotores. 

El primer diseño monomotor, AY-4, estaba basado a grandes rasgos en el Mirage III, y en los papeles podía alcanzar una velocidad de Mach 3.2 a una altitud de 54,000 ft (16,460 m) en 6' 24". La aeronave estaba equipada con un turbofan Snecma TF306 DS de 26,325 lb (117 kN) de empuje con el que podía mantener esa velocidad por 5 minutos. A este le siguió la serie "C" diseñados para velocidad por encima del Mach 4, del cuál estaba el CX-1 con un ala delta ojival y el CY-1 de alas de geometría variable. Ambos diseños estaban equipados con el motor X81 que estaba siendo desarrollado por Nord Aviation que combinaba un el núcleo de un turbofan TF106 con un ramjet, siendo capaz de entregar 21,400 lbf (95.2 kN) de empuje con postquemador en los ensayos estáticos.
Sin embargo, ambos diseños dejaron en claro que un bimotor sería más adecuado para satisfacer los requerimientos de velocidad y autonomía.

Siendo rápidamente descartado debido a su autonomía insuficiente, el AY-4 tenía alas de geometría variable y un solo Snecma TF306.
Cortesía Alain Ratinaud.

A estos le siguieron dos diseños a los que, si bien no se conoce su velocidad máxima, Dassault consideraba "avions haut Mach" (aviones de alto Mach) por lo que es seguro suponer que superaban el Mach 4.

Los ingenieros consideraba que la toma de aire ventral era la mejor solución  para estas velocidades, pero reconocían que la misma era una solución parcial ya que podría desestabilizar la aeronave y por lo tanto requerir superficies verticales de grandes dimensiones. Resulta interesante notar que estos estudios serían fundamentales para el desarrollo del Rafale. 

Esto no impidió que se presentara el MD 707-33 que estaría equipado con dos TF30, alas de geometría variable y planos de profundidad con diedro negativo, posiblemente inspirados por el McDonnell Douglas F-4 Phantom.

Otro diseño curioso fue el MD 117-33, que combinaba una configuración con geometría variable con dos motores instalados en barquillas debajo del fuselaje. El fuselaje era fino y muy delgado terminado en un radomo muy ahusado, siendo esta característica un verdadero dolor de cabeza debido a la erosión que experimentaría a altas velocidades, motivo por el cual no pasó de este diseño conceptual.

Durante este proceso se utilizaron por primera vez una computadora para calcular las trayectorias y el rendimiento de los aviones, revelando un serio problema técnico. Las altas temperaturas superiores a Mach 3 descartaban el uso de materiales tradicionales como las aleaciones de aluminio, por lo que se abandonó la idea original de protegerlas con revestimientos térmicos, en favor de una estructura de acero y titanio, con paneles alveolares. Para validar su factibilidad, se ensamblaron varios paneles que fueron probados en hornos para validar la resistencia de los materiales al calor.

Un requerimiento errado

Podemos decir que Dassault estaba basando sus diseños en un error de concepto. Al momento de redactar su solicitud de ofertas, el CPE estimaba que la principal misión de estos aviones sería la de "policía aérea" interceptando aviones que ingresaban en el espacio aéreo francés para su identificación. 

El instituto creía que para 1980 la gran mayoría de las aeronaves comerciales tendrían velocidades crucero de entre Mach 2 a 3, por lo que el caza no solo necesitaba alcanzar esta velocidad, si no que debía acompañar a la aeronave infractora por un tiempo. 

Una de las propuestas más ambiciosas de Dassault fue el MZ1-46Q. Presentado en julio de 1967, el MZ1-46Q, conn 22.5 m de largo, una envergadura de 12 m y un peso máximo al despegue de 90,830 lb (41,200 kg) superaba en tamaño y peso al MiG-25. En los papeles era capaz de alcanzar Mach 4,2, en menos de 7 minutos desde el despegue, manteniendo esa velocidad por los siguientes 8 minutos durante la interceptación.

El CPE se mostraba muy complacido con las propuestas del fabricante. Sin embargo, el AdA criticaba esta idea al indicar que aunque el caza fuese capaz de alcanzar Mach 4, una aeronave intrusa volando a Mach 3 sería capaz de recorrer 216 nmi (400 km) hasta poder ser interceptada. Por lo que el arma sostenía que la funciones más adecuadas para este nuevo caza eran, en orden de prioridad: reconocimiento, ataque e intercepción.

Al ser entrevistado en diciembre de 1967, el Jefe de Estado Mayor del AdA, General Philippe Maurin  afirmó que resultaba más razonable diseñar un aeronave con una velocidad máxima de Mach 2.2  en la forma de "un interceptor de geometría variable con dos motores Atar 9K", una clara referencia al Mirage G. 

A pesar de las dudas y la reticencia del EdA, el CPE asignó en 1968 un nuevo contrato de manera directa a Dassault para continuar con los estudios. Este nuevo contrato con un valor de 5 millones de francos especificaba que los estudios debían enfocarse en dos direcciones: un caza interceptor con velocidad máxima de entre Mach 2.5 y 3; y otro con una velocidad de entre Mach 3 y 3.5; concebidos para interceptar una aeronave volando a Mach 3.

Vista lateral del AW4-44 representando a la aeronave en servicio en el AdA. La fricción producto de las altas velocidades obligaba a reducir la superficie acristalizada a lo estrictamente necesario.
Cortesía Alain Ratinaud.

Este nuevo contrato más definido fue enmarcado dentro del programa SAME (Système d'Avion à Mach Elevé, que se puede traducir como Sistema Aéreo de Mach Elevado). En la visión del CPE, este nuevo caza sería una parte más del futuro sistema integrado de vigilancia y control aéreo STRIDA (Système de Traitement et Représentation des Informations de Defense Aérienne o Sistema de Gestión y Representación de Información de Defensa Aérea en castellano); integrado con la red de radares de vigilancia aérea terrestres y que guiaría al avión hacia sus objetivos.

El mismo Marcel Dassault hizo publico la participación de la empresa en el programa SAME en una entrevista a la revista Aviation Magazine, el 1 de noviembre de 1968; al declarar: "El caza de Mach 3 está siendo estudiado en profundidad, pero todavía le falta un motor y... ¡Fondos! Si un prototipo se llegase a construir sería primero de ala fija para luego evolucionar en un diseño de geometría variable".

Mientras tanto, sus ingenieros producían diseño más avanzados como el LZ1-43, presentado el 19 de febrero de 1969. Se trataba de un interceptor ala delta bimotor con un largo de 18.19 m, una envergadura de 10.5 m y un peso máximo de 56,438 lb (25,600 kg) aproximadamente. 
Dos turbofanes Snecma M53 con una potencia máxima unitaria de 20,723 lpf (91.2 kN) con posquemador eran suficientes para que el LZI-43 alcanzara en 5 o 6 minutos una velocidad de Mach 3.2 a 54,134 ft (16,500 m), para luego alcanzar una velocidad máxima de Mach 3.5 la cual podía sostener por diez minutos.

El CPE se mostró bastante satisfecho con la propuesta, afirmando: "La empresa AMD muestra un gran interés en el contrato actual, dedicándole importantes recursos mientras realiza un trabajo serio y eficiente". Pero el AdA se mantenía escéptico sobre el SAME y terminó abandonando el proyecto enteramente.

Cuadro comparativo con las características principales de algunos de los diseños de Dassault descriptos en este posteo. 
Fuente: Le Fana de l'Aviation.

Pasando página

Con la llegada de la década del 70, las alas de geometría variable dejaron de ser vistas como una panacea por lo que el AdA retiró su apoyo al programa Mirage G8 como un futuro caza al mismo tiempo que su uso para el potencial caza de alto Mach fue descartado.

Siendo entrevistado por la revista Aviation Magazine a principios de febrero de 1970, el Jefe de Estado Mayor del AdA, General Gauthier sobre el futuro medio interceptor a considerar, respondió: "Al día de hoy, nuestra solución de superioridad aérea esta basada en el [Mirage] F-1 (sic), el cual va [para 1980] equipar nuestros escuadrones. Este avión es una mejora sobre el Mirage III, especialmente gracias a su radar Cyrano IV que le da mayor valor operacional. Debe ser equipado con un misil capaz de alcanzar una gran altitud. En el futuro, vamos a transicionar hacia un caza en la clase de Mach 2.5 equipado con armamento y aviónica derivados de los del F-1".

Gauthier fue muy claro y dejó ver que el AdA había pasado de página sobre el caza de Mach 3 abandonando la idea y buscando otras alternativas como un derivado del Mirage F-1 equipado con el turbofan M53 o un caza bimotor que se materializará en el futuro ACF (Avion de Combat Futur el programa que dará origen al Mirage 2000).

Tres vistas del GW-2, que combinaba dos soluciones favorecidas por los ingenieros de Dassault, el ala de geometría variable y las tomas de aire ventrales. Se puede comparar su tamaño con el MiG-25 (abajo) y el SR-71 (arriba). 
Cortesía Alain Ratinaud.

El 9 de julio de 1971, el CPE emitió un informe final sobre el programa, una suerte de memoria técnica que contenía todas las lecciones aprendidas. En el mismo, se llegaba a la conclusión, que el siguiente paso hubiese sido la construcción de un prototipo o demostrador técnico, pero esto no iba a pasar.

Todo se reducía a un mero problema económico. El informe estimaba el costo a 10 años de una flota de 170 aviones capaces de Mach 3 o 3.5; o su equivalente de 240 cazas de Mach 2 a 2.5 en 20 millones de francos; mientras que un sistema SAM de mediano alcance que costaba solo 5 millones de francos. 

l'Estoile fue reemplazado como jefe del CPE por el ingeniero Di Pace; quien redactó una carta al Jefe de Estado Mayor del AdA explicando por que el SAMe fue detenido, concluyendo: "No era realista mantener una capacidad de policía aérea a altas velocidades Mach con una aeronave tripulada convencional". (Nota del autor: Tras dejar el CPE,  l'Estoile, se volvió representante de varios fabricantes de armas franceses, participando en la venta de aviones Mirage III y tanques ligeros AMX-13 a varios países de Latinoamérica).

Más allá de las limitaciones técnicas, la realidad es que el AdA no estaba muy convencido de todo el programa en su conjunto en especial, la utilidad operativa de un caza con velocidades superiores a Mach 3; aunque lo consideraba una plataforma muy válida para el reconocimiento. 
Una situación muy parecida a la experimentada por el predecesor del SR-71, el Lockheed A-12, y su derivado caza, el YF-12A. Vale la pena preguntarse si de haber seguido la sugerencia del AdA este programa hubiera tenido un mejor final.

El último clavo en el ataúd vino del lado de los motores. La realidad, es que el único motor que estaba disponible para Dassault era el Snecma TF306, coproducido con Pratt & Whitney por lo que su fabricación requería la licencia del gobierno de los EEUU, y como vimos en el posteo dedicado al Mirage IV Spey, el final de los años 60 no era el mejor momento de las relaciones entre Francia y los EEUU.

La alternativa era el M53, pero su desarrollo tomó varios años y para el momento que estaba listo los Mega Mirage de Dassault se habían desvanecido completamente.

Algunos de los diseños propuestos por Dassault para cumplir con el requerimiento del CPE. De Abajo hacía arriba: AY-4, MD 750, LZ1-43, GW-3 y AW4-44. Las siluetas en gris representan un MiG-25, un Mirage 4000 y al SR-71.
Cortesía Alain Ratinaud.

Fuentes:

• Chaulin, P; Ravel, M; Gozlan, A. y Nord-Aviation. Experimental and Design Studies for Turbo-Ramjet Combination Engine. Volume I - Specifications and Performance. Ohio, Estados Unidos: Air Force Aero Propulsion Laboratory, 1966.
  Disponible en: https://archive.org/details/DTIC_AD0486375/mode/1up
• (Junio 15, 1969). Les nouveautés sont rares mais très prometteuses. Aviation Magazine International. Vol?(?). p. 76.
  
• Rocher, A. (Abril, 2008). Les Secrets trisoniques de Dassault. Le Fana de l'Aviation, Vol.(461). p. 18 - 28.
• Carbonel, J. French Secret Projects Post War Fighters. Manchester, Reino Unido: Crécy Publishing, 2016.