lunes, 27 de agosto de 2018

Tomcats para el siglo XXI, Quick Strike, ST21, AST21 y ASF-14

El F-14D fue la última variante del Tomcat en entrar en servicio. Aquí vemos a uno del VF-31 "Tomcatters" volando sobre el Golfo Pérsico en 2005. (Foto: U.S. Navy, vía Wikipedia Commons)

A Hollywood le encantan las secuelas, la última película en recibir la suya es "Top Gun" la cual está siendo filmada. Sin embargo, esta segunda parte va a carecer algo fundamental, el Grumman F-14 Tomcat.

Es curioso pensar que, Grumman, a finales de los años 80, ya tenia previsto un programa de mejoras para extender la vida útil del "Tomcat" hasta el siglo XXI. En esta entrada veremos cuales eran esas propuestas.



A finales de la década de 1980 la marina estadounidense necesitaba el reemplazo de sus dos principales sistemas de armas; el Tomcat, que funcionaba como su único interceptor embarcado y el A-6 Intruder, que cumplía las funciones de interdictor y ataque todo tiempo.

La idea del "Bombcat" ya había sido evaluada por Grumman. En esta imagen se ve a uno de los prototipos del F-14A cargando 14 MK82 de 500 libras. Fuente: Home of M.A.T.S.

La versión "D" del F-14 acaba de entrar en servicio para esa fecha; esta versión incrementaba tanto la capacidad del Tomcat original que lo conocía como "Super Tomcat".
El F-14D incorporaba motores F110-GE-400 que incrementaban el empuje y la eficiencia de combustible.
La mejora en la aviónica era sustancial, empezando por el radar APG-71 que era totalmente digital y reemplazaba al analógico AWG-9. Otra novedad de esta versión era la capacidad de ataque al suelo.

Cuidado con el dorito volador

El reemplazo del A-6 venia tomando forma en el sofisticado McDonell/Douglas A-12 Avenger II, apodado "the flying dorito" por su forma triangular. El A-12 era la respuesta al programa ATA (Advanced Tactical Aircraft); tenia capacidad de ataque todo tiempo y ademas era "stealth".
El problema es que el programa estaba plagado de problemas, retrasos y sobre costos; por lo que se empezaba a cuestionar su utilidad.

"Flying Dorito" un apodo muy adecuado para el A-12. (Foto: U.S. Navy vía Wikipedia Commons)

En paralelo al programa ATA, la marina comenzaba con el programa NATF, que era el equivalente al ATF de la USAF (programa que daría luz al actual F-22 Raptor), pero en vista del revuelo que se generaba alrededor del programa ATA y sumando el hecho de que ya estábamos en 1991, la guerra fría había terminado; era muy difícil justificar proyectos de esta envergadura.

ATA seria cancelado en 1991 y NATF el año siguiente. Ahora la marina requería un avión capaz de reemplazar al F-14 y al A-6, pero que además fuera económico y partiera de una aeronave que ya estaba en servicio para reducir costos y tiempo de desarrollo.

La aeronave que saldría victoriosa de esta contienda sería el McDonnell/Douglas (Actualmente Boeing) F/A-18 E/F Super Hornet, basada en el F/A-18 A/B/C/D Hornet. Sin embargo, Grumman trató de mantener al F-14 vigente con una familia de desarrollos del Tomcat que irían incrementando su capacidad de ataque en cada etapa.

NATF Lockheed
La propuesta de Lockheed para el NATF, la influencia del F-22 es muy obvia. Fuente: Lockheed vía Google Imagenes

Don Gato y su pandilla

Grumman proponía partir desde la ultima versión del Tomcat que se encontraba en servicio en ese momento, la antes mencionada D o Super Tomcat. Esto iba de acuerdo con el requerimiento de la marina de una aproximación de bajo riesgo y bajo costo.

La idea del fabricante era producir toda una familia agregando complejidad y modificaciones a cada paso, hasta terminar con un avión completamente nuevo. El primer paso seria el llamado F-14 D Quick strike. Esta versión incluía mejoras en el radar APG-71 con nuevos modos aire-aire y aire-superficie. Gracias a esto, se incrementaba la capacidad del Tomcat para lanzar armamento "stand-off" tales como: AGM-86 Harpoon, AGM-84E SLAM y AGM-88 HARM.

La actualización se completaba con la instalación de pods similares al LANTIRN de la USAF que le daban capacidad de ataque todo tiempo y nocturna.

Quick Strike era una transición hasta el reemplazo definitivo del A-6 sin tener que recurrir en un costo de desarrollo muy alto; sin embargo, la marina desestimó esta propuesta, ya que no estaba satisfecha con el alcance y su carga bélica.

Infografía mostrando la familia de desarrollos avanzados basados en el F-14 propuesta por Grumman. Comenzando por el F-14D y culminando con el ASF-21. Ilustraciones tomadas del vídeo juego "Vector Trust" cortesía de TimeSymmetry. Leyendas y diagramación: No Barrel Rolls

Como una mejora sobre la versión Quick Strike, Grumman propuso un modelo más avanzado llamado Super Tomcat for the 21st Century o ST21. El cambio más visible estaba en la raíz alar; En lugar de tener las aletas retráctiles como en la versión A, las raíces alares habían sido extendidas para cumplir las mismas funciones aerodinámicas que las aletas extendidos.
Esta modificación otorgaba varias mejoras: destacándose la performance supersónica y la maniobrabilidad en combate cerrado. Asimismo, también eliminaban los problemas en la estructura del ala y simplificaban el mantenimiento. Otra mejora obvia era el parabrisas en una sola pieza, que mejoraba la visibilidad frontal del piloto.

Las actualizaciones sobre la aerodinámica del ST21 también incluía bordes de ataque alares rediseñados y flaps tipo flowler.


Grumman realizó una maqueta del ST21 con motivos promocionales. Este modelo actualmente se encuentra en el Cradle of Flight Museum de Nueva Jersey. Foto: Cortesía de Julia L. Blum del Cradle of Flight Museum

Con respecto a su aviónica, el ST21 incorporaba dos pods, uno de navegación y otro FLIR.
Ambos estaban instalados en las antiguas estaciones de armas para misiles en la parte delantera del fuselaje; con esto, el avión adquiría verdadera capacidad de ataque todo tiempo y nocturna.

Finalmente, los motores eran sustituidos por una versión mejorada del F110, el F110-GE-129; más eficiente y tenían un empuje de entre 29000 a 30000 lbs (13154  a 13608 Kgr) con posquemador.
Todos estos cambios, aumentaban el peso en vacío de la aeronave en unas 1000 lbs (454 Kgr) y el peso máximo en 2000 lbs (209 Kgr).

La nueva raíz alar permitía, además, llevar 2200 lbs (998 Kgr) adicionales de combustible, lo que elevaba la carga total de combustible a 18500 lbs (8391 Kgr).

Comparado con el F-14D original, sólo podía regresar al porta aviones con un máximo de 9000 lbs (4082,33 Kgr) de combustible y armamento, mientras que el ST21 aumentaba ese número a 16000 lbs (7257,48 Kgr); al mismo tiempo que reducía la velocidad de aproximación en 15 nudos.
Otra ventaja, era que el ST21 podía ser catapultado con peso máximo y un viento de cola de 7 nudos.

Propuesta ST-21 ilustración tomada del vídeo juego "Vector Trust".
Cortesía de TimeSymmetry. Leyendas y diagramación: No Barrel Rolls

De la misma manera que Quick Strike, la versión ST21 era solo un upgrade sobre los Tomcat existentes; lo que le permitía a la armada estadounidense disponer de aeronaves mejoradas en muy corto tiempo y a un costo mucho menor.

El siguiente miembro de la familia de F-14 modernizados era el AST21 o Attack Super Tomcat for the 21st Century. Esta era una optimización sobre las capacidades de ataque del ST21 siendo una alternativa al programa NATF.

Las modificaciones incluían: la capacidad de ataque nuclear, estaciones de armas debajo de los motores (estas estaciones eran sólo para tanques de combustible auxiliares en el F-14D) y un modo de Controlador Aéreo Avanzado (o FAC por sus siglas en ingles) en el radar APG-71.
Otro cambio propuesto fue el de convertir al pod TCS e IRST en la nariz del Tomcat en un elemento removible para ahorrar peso en su rol aire-superficie. De ser necesario, podía ser re instalado para misiones aire-aire.

Se suma a la lista de cambios la instalación de blindaje adicional en el cockpit y una suite de autoprotección electrónica. Al igual que el ST21, el AST21 seria un upgrade sobre células de F-14 existentes.

El último paso en la evolución del Tomcat seria llamado ASF-14 o Advance Strike Fighter.
Este suponía una reconstrucción total del F-14, aprovechando muchas de las tecnologías desarrolladas por los programas ATA y ATF. El cambio seria tan radical que del F-14 sólo conservaría su forma básica. El ASF-14 seria mucho mas caro de desarrollar y tomaría mucho más tiempo su desarrollo; pero las ventajas bien valdrían la pena.

Los sub-sistemas hidráulicos y eléctricos viejos, que databan de los años 60, serían reemplazados por componentes nuevos y de arquitectura modular, que facilitarían el reemplazo o actualizaciones posteriores.

Muchas piezas estructurales serian reemplazadas por materiales compuestos o fibra de carbono, ahorrando peso y volumen, además de tener mayor resistencia. Se estimaba que el ASF-14 pesaría unas 1200 lbs (544 Kgr) más pero incorporaría una mayor carga de combustible.

ASF-14 se beneficiaría de muchos de los avances tecnológicos del ATF, tales como el motor F119 y las toberas vectoriales. Fuente: Wikipedia Commons

Con respecto a las plantas motrices, en un primer momento se planteaba utilizar los F110 del Super Tomcat; pero se dejó la puerta abierta para incorporar los F119 o F120 del programa ATF, lo que daría capacidad de súper crucero. Se estimaba que el ASF-14 seria capaz de volar sosteniendo un ángulo de ataque de unos 77º ¡Sin toberas vectoriales!

La aviónica que se incorporaría seria impresionare también. Ademas de la suite de auto protección actualizada, se sumaría la capacidad de supresión/destrucción de defensas aéreas (SEAD/DEAD).
La cabina seria "full glass" y ambos tripulantes dispondrían de cascos con displays (HMDs).

Grumman, desarrolló el F-14 alrededor del potente AWG-9, por aquel entonces sería el radar más grande jamás instalado en un caza. Por la tecnología de la época, los componentes del AWG-9 requerían mucho espacio; si bien el F-14D contaba con el APG-71, (una versión actualizada y digitalizada del AWG-9) el mismo seguía siendo un equipo voluminoso.
La incorporación de un radar AESA aportaría muchas ventajas, las más evidentes serian una reducción en el peso y el volumen del equipo.
Además, otorgaría mayor resolución y la posibilidad de seguir y apuntar varios blancos al mismo tiempo. Los radares de este tipo no cuentan con elementos móviles, por lo que su mantenimiento es más simple y económico.

Si a todo esto se le suma el enorme espacio disponible en la célula del F-14, heredado del AWG-9/APG-71, para la instalación de una antena AESA de gran tamaño y unidades de procesamiento, entre otros componentes, las capacidades adquiridas sobrepasarían con creces las del radar original de la aeronave.

El ASF-14 hubiera sido el pináculo de los cazas estadounidenses sin capacidad furtiva, ofreciendo una impresionante maniobrabilidad, alcance y capacidad; sin embargo, primó la idea que el ASF-14 hubiese resultado muy caro de mantener en el largo plazo y por eso se prefirió el "Super Bug" de McDonnell sobre el producto de Grumman.

Super Hornets sobre Super Tomcats

A principios del 2000 el McDonnell Douglas/Boeing F/A-18 E/F "Super Hornet" entraba en servicio y en 2009 lo hacía su variante de guerra electrónica EA-18G Growler. De esta manera la familia Super Hornet reemplazaba al A-6, S-3, KA-6D, EA-6B y al mismísimo F-14. La armada norteamericana asegura que la introducción del Super Hornet permitió ahorros anuales de 1 billón de dólares en costos operativos.

La adopción del F/A-18 E/F Super hornet hizo que los escuadrones que operaban Tomcats cambiaran su denominación de "VF" a "VFA" para denotar su nueva capacidad de ataque, como e paso al VFA-41 "Black Aces".
(Foto: Wikipedia Commons)

En 1989 el secretario de defensa Dick Cheney, describió al F-14 como “tecnología de 1960” y cortó de manera drástica la compra de F-14D adicionales, antes de cancelar la producción del mismo en 1991 en favor del Super Hornet.

Un año más tarde se cancelaría el programa NATF y con eso se reafirmaban dos puntos: la muerte definitiva del proyecto ST21 y el compromiso de la marina con el F/A-18 E/F.

La decisión de ir por el Super Hornet tiene un sólido argumento económico. Su incorporación, junto con la de la versión de guerra electrónica Growler; permitió a la marina reemplazar diferentes tipos de aeronaves con una sola familia de aviones que comparten tripulaciones y equipos con los modelos anteriores de Hornet. La economía de operación con esta doctrina es evidente. Como ejemplo, durante la guerra de Vietnam, las tareas realizadas por los Super Hornet eran repartidas entre 10 tipos de aeronaves diferentes. Debido a esto la marina considera la adquisición del F/A -18 E/F como un éxito, estando la aeronave dentro del presupuesto, en tiempo y pesando unas 400 lbs o 181 Kgr menos de lo requerido.

Sin embargo, hay quienes aseguran que la idea de tomar un avión de ataque ligero y convertirlo en un avión de ataque más pesado y multirol; en lugar de tomar un caza interceptor y convertirlo en una aeronave multirol, fue un error.

Un F/A-18 E y un F-14B del VF-143 (actualmente VFA-143) "Puking dogs" volando en formación.
Fuente U.S. Navy vía Wikipedia Commons

El Super Hornet o “Rhino” tiene mejor rendimiento de combustible que el Hornet, igualmente adolece de una autonomía limitada.

Por ejemplo, en misión de patrulla (CAP) a 150 millas náuticas del portaviones, un F-14 armado con cuatro misiles AIM-54 Phoenix, dos AIM-9 Sidewinders, dos AIM-7 Sparrows y dos tanques suplementarios de 1.010 L cada uno; puede realizar una patrulla de más de una hora de duración.

Por el contrario, un F/A-18 E/F en este mismo tipo de misión, armado con cuatro AIM-120 AMRAAMS, dos AIM-9 Sidewinder y tres tanques suplementarios de 1.818 litros, puede realizar 155 minutos de patrulla. El problema con esta configuración es que limita la capacidad de maniobra del Super Hornet mientras que el Tomcat no tiene limitaciones.

Otro punto a considerar es la manera de llevar el armamento, el F-14 lleva su armamento en el “túnel” que hay entre los dos motores, esto reduce sustancialmente la resistencia aerodinámica ofrecida por las armas. Como contrapartida, el “Rhino” lleva sus armas en seis pilones subalares, los cuales están rotados 3º con respecto al fuselaje para facilitar la separación del armamento; esto hace que los pilones no sólo aporten resistencia parásita, sino que además, actúan como pequeños aerofrenos.

Finalmente está el tema de las alas. Para el desarrollo del Super Hornet, lo que se hizo fue ampliar la superficie alar del Hornet original. Sumado a las superficies de control más grandes, le dio una gran maniobrabilidad a baja velocidad y en combate cerrado. Pero con los sistemas de mira montados en cascos y misiles capaces de apuntar y disparar a blancos fuera de la línea de vuelo del avión, (off-boresight) la capacidad de maniobra a baja velocidad no resulta tan relevante.

Entonces esta ala más grande genera que el Super Hornet no acelere rápido con armamento bajo las alas; e incluso superar la velocidad del sonido puede ser un desafío con ciertas configuraciones o a ciertas altitudes.

En resumen, el Super Hornet no es un mal avión, en 10 años de operación ha demostrado ser económico y fácil de mantener, pero no deja de ser un compromiso, producto de un programa que quería unificar diversas funcionalidades y capacidades en una sola aeronave.

Cuando la secuela de "Top Gun" se estrene en 2019, seguramente, y para desilusión de todos los fanáticos del Tomcat, el "Super Hornet" también habrá reemplazado al mítico caza en la pantalla grande y en el rol que lo hizo famoso.

El Tomcat fue dado de baja en 2006 y las dudas sobre su potencial no aprovechado persisten.
Fuente: U.S. Navy vía Wikipedia Commons

Agradecimientos:

Quería agradecer a TimeSymmetry, los creadores del video juego "Vector Trust" por permitirme utilizar los renders del F-14D, ST21 y AST-21 para crear la infografía que acompaña esta nota. El juego puede descargarse en Steam.
También quisiera agradecer a la Sra. Julia L. Blum del Cradle of Flight Museum por facilitarme las fotos del modelo del ST21 que se encuentra en exhibición en dicho museo.

Acknowledgements:

I would like to thank TimeSymetry, the creators of the video game "Vector Trust" for allowing me the use of their renders of the F-14D, F-14 D"Quick Strike", ST21 and AST21 to create the infographic published in this post. The game can be downloaded from Steam.
I also would like to thank Miss Julia L. Blum of the Cradle of Flight Museum for sharing with me photos of the ST21 model currently on display at the museum.

Fuentes: