lunes, 16 de septiembre de 2024

Titán de Titanio, el Republic XF-103 Thunderwarrior - Parte II

Republic XF-103 mock-up
El modelo a escala natural del XF-103 con la configuración alternativa de la cabina. La USAF insistió en estudiar una cabina con un sistema de visión indirecta para el piloto, mientras que Kartveli se oponía.
Fuente: National Museum of US Air Force via Wikimedia Commons.


Tras presentar la maqueta en escala natural, Republic, consiguió una extensión de 18 meses del contrato de desarrollo de fase I para continuar con su trabajo en XF-103. Especialmente, para dedicarlo a solucionar aquellos puntos del diseño que no terminaban de convencer a la USAF.

A pesar de todo el esfuerzo invertido por Kartveli y sus ingenieros, el avanzado caza no terminará de cuajar y la USAF decidió continuar con otros proyectos. En esta segunda parte de la historia del Thunderwarrior, vamos a ver que provocó el fin abrupto de este programa tan avanzado.


 

A pesar de las estimaciones iniciales de una velocidad máxima de Mach 4, los ingenieros se dieron cuenta que esto no sería posible y que una velocidad por encima de Mach 3 era más realista, debido limitaciones aerotérmicas. El Comando de Material (Air Materiel Command o AMC por sus siglas en inglés) de la USAF realizó su propia evaluación del diseño, reduciendo la velocidad a un poco más de Mach 2.5 (1,438 kn o 2,663 km/h). Impresionante para la época, pero muy por debajo de las estimaciones.

La tasa de ascenso a 45,000 ft (13,716 m) se estimaba en unos impresionantes 70,000 ft/min (355.6 m/s) equivalentes a una trepada constante a Mach 1.2 utilizando el ramjet. La tasa de ascenso inicial a baja altitud y utilizando el turborreactor con el postquemador se estimó en 40,000 ft/min (203.2 m/s), demorando tan solo 7 minutos en alcanzar los 60,000 ft (18,288 m) partiendo con el avión detenido en la cabecera de la pista. El techo de servicio esperado era de 75,000 ft (22,860 m) utilizando el estatorreactor.


XF-103 cockpit mockup sections
Kartveli no estaba convencido de abandonar la cabina tradicional, pero tenía que contentar a la USAF que quería un diseño con periscopio sin parabrisas. Esto requería una nariz de mayor diámetro como se puede ver a la izquierda de la fotografía.
Fuente: Wings & Airpower Magazine Archive.


Siguiendo las indicaciones de la USAF, una nueva sección delantera fue construida con un cockpit totalmente integrada con la línea dorsal del fuselaje fue construida, manteniendo la original como punto de referencia. En este nuevo diseño, dos ventanas laterales proveían una visibilidad aceptable durante los despegues y los aterrizajes; mientras que un periscopio retráctil podía ser utilizado para ver hacia delante durante el vuelo. 

La ubicación del periscopio fue revisada más adelante instalándolo de manera fija en un pequeño carenado debajo de la nariz. Esta versión era un compromiso que permitía al piloto disfrutar de algo de visión delantera durante todas las fases del vuelo. El seguimiento del blanco se haría por medio de una pantalla de radar que dominaba el panel de instrumentos, mientras que un colimador sencillo serviría como reserva.


XF-103 Field of view
Esta era el campo de visión del cual gozarían los pilotos del XF-103. La firma Bausch & Lomb fue contratada para desarrollar el periscopio de la aeronave, el cual fue instalado en un camión que rodaba por las instalaciones de Republic en Farmingdale.
Créditos de la imagen a quien corresponda.


Para evaluar la factibilidad de este sistema, una maqueta a escala natural del cockpit e instalado en la parte de atrás de un camión que recorría la plataforma y pistas de las instalaciones de Republic, mientras un ingeniero en su interior tomaba fotos de lo que se podía ver a través de las ventanas y del periscopio. Pruebas adicionales se realizaron sobre un F-84G especialmente modificado con la instalación del periscopio. Sorprendentemente, al carecer de los montantes de la carlinga del F-84, el campo de visión era mucho más amplio.

Al final de la lista de prioridades

El programa XF-103 avanzaba, ralentizado por la baja prioridad dada y por la poca asignación de presupuesto, pero avanzaba. Se firmaron contratos para la provisión de componentes para los tres prototipos solicitados en el contrato original, principalmente los trenes de aterrizaje y las herramientas para trabajar las piezas de titanio. Sin embargo, estaba resultando claro para todos que el XF-103 no iba a volar nunca.

Mientras tanto, el F-102 había demostrado ser un fiasco para el ADC con una performance pobre y limitado a velocidades subsónicas en sus primeras versiones. Hasta que Convair pudo solucionar el problema aplicando la regla del área; la USAF no podía esperar y comenzaba a buscar lo que llamaban "Ultimate Interceptor". Sorprendentemente, Convair volvió a ganar este contrato con el F-106 Delta Dart.

La realidad es que el F-106 solo servía como reemplazo del F-102, la USAF aún necesitaba de un interceptor de largo alcance y velocidades por encima de Mach 3, esto los llevó a redactar el requerimiento GOR-114 conocido como Long-Range Interceptor Experimental (o LRI-X) publicado el 6 de octubre de 1955.


XF-103 maintenance access
Para ser un avión de los 50, el XF-103 tenía bastantes puntos de acceso para facilitar su mantenimiento. Mientras que el motor se encontraba a una altura cómoda para los técnicos, el radar estaba a 4.5 m del piso, siendo imprescindible el uso de una plataforma para su mantenimiento.
Fuente: Republic Aviation tomado de Valkyrie : North American's Mach 3 Superbomber.


Buscando liberar fondos para el LRI-X, el contrato por XF-103 fue modificado en 1957 a solo un prototipo y dos plantas motrices funcionales. La intención era utilizar el avión como una célula de desarrollo e investigación para el diseño ganador del LRI-X, pero ya no como una aeronave para ser producida en serie.

Durante este tiempo, el diseño avanzó más rápido, en parte gracias a la ayuda brindada por Hughes quienes tenían interés en utilizar al XF-103 como un demostrador de su sistema de radar y del GAR-9, o "Super Falcon"; una versión de mayor alcance y con ojiva atómica del Falcon que estaba en desarrollo.

Los cambios en el fuselaje incluían una sección más rectangular en la sección trasera del fuselaje, una toma de admisión de geometría variable y una reubicación de los puntos de armamento. Hughes propuso un carga bélica compuesta por cuatro GAR-1, ubicados en estaciones individuales (dos a cada lado y uno arriba del otro); y detrás de ellos dos GAR-9 ubicados en dos bodegas por detrás de los GAR-1 superiores.

En junio de 1957, la USAF declaró la propuesta de North American Aviation como la ganadora del LRI-X, con su NA-257 el cuál recibirá la denominación oficial de XF-108 Rapier o Weapon System 202A (WS-202A). Esta decisión sellará el destino del XF-103.

El trabajo en Republic se fue ralentizando hasta que el 21 de agosto de 1957 los contratos por el XJ67 y el XF-103 fueron cancelados. La aeronave tenía el potencial para cumplir con los requerimientos de la USAF, pero el arma consideró que la tecnología no estaba lo suficientemente madura como para materializar el avión. Fuentes consultadas por la revista Aviation Week se limitaron a decir: "...creemos que hay mejores formas de cumplir con la misión". Finalizando así un desarrollo de nueve años con un costo total de U$S 104 millones (un poco más de U$S 1 billón actualmente).


XF-103 mission profile
Este gráfico muestra el perfil de misión típico esperado para el XF-103 una vez que entrase en servicio. 
En este ejemplo, los cazas despegarían desde sus bases en el estado de Nueva York para interceptar un bombardero aproximándose a la "Gran Manzana" a velocidad supersónica.
Fuente: Republic Aviation tomado de Valkyrie : North American's Mach 3 Superbomber.


El escurridizo caza Mach 3

Para los 50, incluso para el día de hoy, la performance del XF-103 era impresionante como podemos ver en este ejemplo de una misión de interceptación típica. Suponiendo que el objetivo fuese un bombardero que se dirigía a Nueva York a una velocidad de 770 kn (km/h) y a una altitud de 40,000 ft (12,192 m) (efectivamente supersónico a Mach 1.34). Por su parte los XF-103 tendrían su asiento en las Bases Aéreas de Riverhead o Mitchel en la zona norte del estado.

El alcance máximo de los radares terrestres era de 255 nmi (472 km) y hasta 55,000 ft (16,764 m) por lo que tras la detección del avión intruso los cazas recibirían un vector de interceptación hasta ubicarse a unas 20 nmi del objetivo donde podrían seguirlos con sus radares de abordo. La sección de XF-103 pasaría de largo del bombardero realizando un giro para ubicarse por detrás para facilitar el apuntado de los misiles. Volando a Mach 3, el XF-103 sería capaz de despegar, interceptar y derribar al blanco en menos de tres minutos y a una distancia de 130 nmi (240 km) de la ciudad.

Solo a modo de comparación, un MIM-104C (PAC-2) Patriot como los que cuenta el Ejército de Tierra español tiene una velocidad máxima de Mach 3.5, una altitud máxima de 150,000 ft (32,000 m) y un alcance máximo de 86 nmi (160 km).

Si bien el XF-103 no fue a ningún lado, para Republic fue una experiencia formativa que le permitió aplicar las lecciones aprendidas en el posterior F-105 Thunderchief. Para la USAF, el XF-108 Rapier también será una desilusión al ser cancelado por la administración Eisenhower cuando llegaron a la conclusión que una flota de estos aviones costaría U$S 4 billones (más de U$S 42 billones actualmente) al contribuyente. La baja del último F-106 de la Guardia Aérea Nacional (ANG), representó el ocaso de los cazas interceptores puros de la USAF.


Republic XF-103 Three view drawing
Tres vistas del XF-103, se puede ver la ubicación de los tanques de combustible subalares, la única carga exterior que llevaría la aeroanve.
Fuente: Standard Aircraft Characteristics. Republic XF-103


Características técnicas (diseño de 1954):

  • Tripulación: 1
  • Longitud: 23.5 m
  • Envergadura: 10.5 m
  • Altura: 5.1 m
  • Superficie alar: 37.2 m2
  • Peso en vacío: 24,949 lb (11,317 kg)
  • Peso operativo: 38,505 lb (17,466 kg)
  • Peso máximo al despegue: 42,864 lb (19,443 kg)
  • Planta motriz: 1x turborreactores  Wright XJ67-W-3 de 12,950 lbf (57.6 kN) de empuje en seco y 22,350 lb (99.4 kN) con postquemador; 1x estatorreactor Wright XRJ55-W-1 de 18,800 lbf (84 kN) de empuje

Performance (Estimada, misión de intercepciñon).

  • Velocidad máxima: Mach 3 (turborreactor solo); Mach 5 (estatorreactor solo)
  • Velocidad crucero: 589 kn (1,091 km/h)
  • Tasa de ascenso: 19,000 ft/min (97 m/s)
  • Carga alar: 96 lb/sq ft (470 kg/m2)
  • Radio de acción: 213 nmi (394 km) 
  • Alcance en autotraslado: 1,342 nmi (2,486 km)
  • Techo de servicio: 80,000 ft (24,390 m)

Armamento

  • 36 x 2.75" (70 mm) cohetes FFAR "Mighty Mouse"
  • 6 o 4 x misiles aire-aire GAR-1/GAR-3 (AIM-4) Falcon 

Fuentes

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