General Dynamics y el KC-97T "Turbo" Stratofreighter

Siempre existe un factor de riesgo durante el reabastecimiento aéreo. Pero para las tripulaciones del B-52, tomar combustible de un KC-97 implicaba tener que configurar la aeronave como si fueran a aterrizar. Fuente: USAF.

La popularidad de los motores turbohélices a principios de los 60, hizo que muchos fabricantes comenzaran a explorar la idea de reemplazar los viejos motores a pistón en diseños exstentes por este nuevo tipo de motor. Las ventajas en cuanto a mejores prestaciones, menor consumo y costo operacional eran demasiado interesantes como para ignorarlas.

En el posteo de hoy, vamos a hablar en detalle de unas de estas modificaciones, la conversión a turbohélice del Boeing KC-97 Stratofreighter propuesta por General Dynamics denominada KC-97T

La introducción del Boeing KC-97 Stratofreighter en 1950 significó para la USAF un cambio en su doctrina operacional; por primera vez se contaba con una aeronave adaptada para el reabastecimiento en vuelo. Pero el KC-97 no era más que una aeronave de transición, estando muy limitada por sus cuatro motores a pistón Pratt & Whitney R-4360-59 Wasp Major de 3,500 hp (2,600 kW) cada uno, heredados del B-50.

Esto ponía en un aprieto a las tripulaciones de los KC-97 cuando tenían que reabastecer al nuevo bombardero del Strategic Air Command (SAC), el Boeing B-52 Stratofortress, ambas aeronaves debían realizar la maniobra a una altitud más baja de lo común y con el B-52 volando con el tren abajo y flaps para que ambas aeronaves mantuvieran una velocidad de entre 220 a 240 kn (407 a 444 km/h).

El problema fue parcialmente resuelto a principios de los 60 con la versión KC-97L que incorporaba dos  turbinas auxiliares General Electric J47 en barquillas bajo las alas; dándole a la aeronave una mayor velocidad por períodos de tiempo cortos, suficiente para poder reabastecer a los nuevos cazas como el F-84, F-100 y F-101.

Así la USAF pudo ganar tiempo hasta que su reemplazo, el Boeing KC-135 Stratotanker, entrara en servicio. Cuando estos nuevos cisternas comenzaron a equipar los escuadrones de primera línea, los KC-97L fueron progresivamente transferidos a las unidades de la reserva (AFRES) y la Guardia Aérea Nacional (ANG).

Para principios de los 70, 77 ejemplares de KC-97L se encontraban sirviendo en la ANG. Por un lado, estas aeronaves eran cruciales ya que permitían mantener a las tripulaciones entrenadas en los procedimientos de reabastecimiento en vuelo, pero por otro lado el Stratofreighter continuaba siendo un avión con limitaciones de performance. Situación que se hizo más evidente cuando a la ANG empezó a ser desplegada a Europa para proveer reabastecimiento aéreo a la USAFE (USAF en Europa), en el marco de la operación Creek Party.

Anticipando una oportunidad comercial, General Dynamics (GD), mediante su división Convair; presentó al alto mando de la ANG una propuesta para un programa de remotorización y actualización de los viejos KC-97L.

Out with the old...

Con fecha del 23 de marzo de 1973 bajo el título de "KC-97T Turboprop", la propuesta de GD comenzaba enumerando todos los problemas crónicos del KC-97L, tales como:

• El KC-97 requería dos tipos de combustible, JP-4 para los aviones receptores y combustible de aviación regular (Avgas) para su propio uso, requiriendo dos circuitos completamente independientes.
• Otro problema era el combustible a transferir. La USAFE requería transferir 48,000 lb (21,772 kg) de combustible por salida, mientras que el KC-97L solo era capaz de transferir 32,000 lb (14,514 kg).
• Los motores a pistón eran cosa del pasado en gran parte de las bases aéreas, por lo que la disponibilidad de servicios de mantenimiento, repuestos, Avgas y aceite era limitada o inexistente.
• La alta taza de fallos, comparados con las turbinas, hacían que los motores a pistón resultaran caros de mantener y poco confiables.
• Otro de los problemas era la carga de trabajo para el ingeniero de vuelo, sumado a que el alcance del avión obligaba a hacer los despliegues a Europa en varias etapas, aterrizando en bases como Goose Bay, Bermuda o Azores con poco equipo de apoyo.

General Dynamics proponía sustituir los vetustos P&W R-4360 por cuatro nuevos Allison T56-15,  removiendo las dos J47 auxiliares. Los nuevos motores utilizarían las mismas barquillas que el C-130 Hercules, aprovechando, mediante el uso de un adaptador, las mismas bancadas que el motor radial. Asimismo, la parte trasera de la barquilla sería modificada instalando un nuevo conducto de descarga.

Ilustración que muestra las modificaciones propuestas para el KC-97T. Fuente: KC-97T Turboprop.

Otra de las modificaciones incluía el reemplazo de la APU de corriente continua del KC-97L por la Gas Turbine Compressor (GTC) del C-130 de corriente alterna; combinada con un conjunto de rectificadores para convertir la corriente a continua. De esta manera la aeronave tendría energía eléctrica y aire acondicionado cuando los motores no estaban en funcionamiento.

Las bombas hidráulicas serían conservadas pero adaptadas para el T56-15, junto con el sistema de deshielo que sería adaptado para quemar JP-4. Del C-130 también provenía el Aire acondicionado y sistema de presurización (Enviromental Control Package o ECP). En la cabina ser removerían todos los controles e indicadores asociados al J47, y los indicadores de combustible se recalibrarían.

Al incorporar elementos del Hercules al KC-97, se simplificaba la logística de la aeronave, permitiéndole obtener repuestos y rotables de las existencias de la USAF, además de una mejora sustancial de las prestaciones.

La instalación del Allison T56-15 y la barquilla del C-130 en la estructura del KC-97L. La parte posterior debía ser modificada para incluir una nueva descarga. Fuente: KC-97T Turboprop.

En su presentación, GD, afirmaba que la modificación además de mejorar los costos y las prestaciones, aumentaba la seguridad operacional y reducía los tiempos de traslado a Europa, haciendo el cruce sin escalas. 

La transferencia de combustible del KC-97T aumentaba en un 170% en una misión típica con un radio de acción de 850 nmi (1,574 km), aumentando el alcance en un 75%. Esto se debía a una reducción del 20% en el peso operativo de la aeronave, una reducción del 48% en el arrastre parásito y una capacidad de combustible un 24% mayor.

La carga de JP-4 aumentaba en 140% y el empuje a 20,000 ft (6,096 m) incrementaba en un 53% a una velocidad de 190 kn (351 km/h), al igual que aumentaba la altitud para reabastecimiento de 22,000 a 25,000 ft (6,705 a 7,620 m, respectivamente).

Cada T56-15 tenía una potencia de 4,910 eshp, sin embargo con un peso operativo de 170,000 lb (77,110 kg) el KC-97T tendría una carrera de despegue 950 ft (289 m) más larga que el KC-97L. GD argumentaba que esto se debía a que el motor a pistón era más eficiente a bajas velocidades, comparado con el turbohélice.

General Dynamics preparó este cuadro comparativo del aumento de prestaciones del KC-97T con el KC-97L. A fines comparativos, la empresa incluyó una alternativa de un KC-97L/T con cuatro T56-9 y dos J47 auxiliares. Fuente: KC-97T Turboprop.

Un KC-97L como máximo era capaz de transferir 37,000 lb (16,782 kg) de combustible, exceptuando cuando se utilizaban los tanques alares centrales para almacenar JP-4, lo que resultaba un problema de mantenimiento ya que los mismos debían ser purgados para evitar una contaminación de combustible.
En cambio el KC-97T podía transferir un 170% más en un radio de acción de 850 nmi, es decir más de 50,000 lb (22,679 kg). A una distancia de 1,070 nmi (1,981 km) el KC-97T sería capaz de transferir 45,000 lb (20,411 kg) frente a las 10,000 lb (4,535 kg) del modelo L. Por encima de las 1,300 nmi (2,407 km) el KC-97L era incapaz de transferir combustible, mientras que el turbohélice KC-97T podría transferir unos 32,000 lb; siendo su alcance máximo 2,633 nmi (4,876 km).

Cuadro comparativo del costo por libra de combustible transferido. El KC-97T reducía los costos en un 81%. Fuente: KC-97T Turboprop.

Si ponemos estos números dentro del contexto de la operación Creek Party, la ANG tenía dos circuitos de reabastecimiento (llamados "tracks") el de Alemania/Baumholder y el de Holanda/Carol. Como mencionamos anteriormente, USAFE requería 48,000 lb de combustible para el circuito Carol, es decir combustible suficiente para dos vuelos de F-4 Phantoms, ocho aeronaves, que requerían 6,000 lb (1,721 kg) de combustible cada una. Los KC-97L solo podían transferir 32,000 lb, pero no era problema para el  KC-97T. 

Por otra parte, el circuito Baumholder, cercano a la base aérea de Rhein Main, tenía un tiempo de misión era más corto, pero con un volumen de combustible a transferir mayor. Un KC-97L podía transferir hasta 36,000 lb en una hora y 45 minutos; mientras que un KC-97T podría transferir 72,000 lb (32,658 kg) en dos horas, el doble.

Otra de las ventajas era el costo por libra de combustible transferida. Según General Dynamics, un KC-97L en una misión a 850 nmi transfiriendo 100 millones de libras anuales, tendría un costo operacional de más de U$S 25 millones (casi U$S 174 millones actualmente), mientras que el KC-97T solo costaría U$S 5 millones (unos U$S 31 millones actualmente); siendo incluso más barato de operar que un KC-135.

Los beneficios económicos también se podían ver en las misiones de entrenamiento. Este cuadro muestra cómo un KC-97T tendría un costo por misión de solo U$S 1,122 (U$S 6,900 actualmente) un 50% menos que el KC-97L. Fuente: KC-97T Turboprop.

En los papeles la conversión a KC-97T era sumamente beneficiosa para la ANG. GD, estimaba que le tomaría 6 meses para producir el primer prototipo a un costo de U$S 3.2 millones (U$S 19.5 millones actualmente). Las siguientes, 76 unidades serían convertidas en los siguientes 18 meses y a un costo de U$S 114.3 millones (U$S 708 millones actualmente). 

Basado en que los KC-97L realizaban 26,600 horas anuales, equivalentes a 3,568 salidas; el fabricante valoraba el costo operativo directo anual de la aeronave en U$S 100 millones (U$S 615 millones aproximadamente al día de hoy); por lo que estimaba que el costo de la conversión a KC-97T se amortizaría a los tres años y medio. Agregando a su vez, que debido a que el avión sería capaz de transferir más cantidad de combustible, se necesitaban menos ejemplares en servicio redundando en la reducción de los costos operativos de la flota.

Para terminar de cerrar la oferta, GD destacaba que en el futuro cuando los KC-135 fuesen transferidos a la ANG, los KC-97T podrían ser utilizados para otras misiones, como SAR, transportes de bajo costo para países amigos, aviones meteorológicos o "gunships"; entre otros.

Comparación de alcance entre el KC-97L, L/T y el KC-97T. Este último sería capaz de volar desde Frankfurt hasta la costa oeste de los E.E.U.U. sin escalas. Fuente: KC-97T Turboprop.

...in with the new

A pesar de que General Dynamics armó una propuesta muy convincente, fuertemente respaldada con números duros y cifras de ahorro importantes; la ANG no continuó con el KC-97T.

Los años posteriores al fin de la guerra de Vietnam fueron de grandes cambios y reestructuraciones dentro de la USAF; haciendo que muchas unidades fuesen disueltas o reconstruidas y mucho equipo resultase transferido a la ANG, AFRES o almacenado como reserva estratégica. 

Esto fue particularmente cierto para los KC-135, los cuales comenzaron a llegar a la segunda línea en 1975. Los últimos KC-97L serían retirados del servicio en 1978, cuando la Guardia Nacional de Texas y la de Utah reemplazaron los suyos por KC-135 y C-130 Hercules respectivamente.

Fuera de la USAF, la Fuerza Aérea Israeli y el Ejército del Aire español serían los otros usuarios del KC-97. El primero recibió ocho KC-97G y un KC-97F de la USAF, mientras que el segundo recibiría tres.

Israel dio de baja los suyos en 1978, mientras que España lo haría en 1976.

Uno de los tres KC-97L operados por el Ejército del Aire español. 123*03 fue fotografiado en la Maestranza Aérea de Albacete en 1985. Fuente: Alejandro Navarro López vía Wikimedia Commons

Resulta curioso que tanto Boeing como la USAF eran plenamente conscientes de las limitaciones del KC-97 y ya en 1955 Boeing propuso una remotorización del KC-97 con cuatro turbohélices Pratt & Whitney YT34. Dos KC-97G (registros 52-2693 y 52-2672) fueron modificados como YC-97J realizando su primer vuelo el 19 de abril de 1955. Desde el primer momento, las diferencias de rendimiento fueron inmediatamente obvias. Los YT34 hicieron a las aeronaves 5,000 lb (2,267 kg) más livianas y con una potencia individual de 5,700 eshp, la velocidad máxima saltó de 325 kn (602 km/h) a 362 kn (670 km/h), y el tiempo que tardó el avión en alcanzar los 20,000 ft se redujo de 50 a solo 14 minutos. 

La capacidad de carga del C-97J era de 53,600 lb (24,312 kg), una mejora considerable a las 37,500 lb (17,009 kg) del C-97 estándar.

YC-97J 52-2963 fotografiado en vuelo. A pesar de ser prometedor, era claro que la introducción de los aviones de transporte a reacción volvieron al Stratofreighter obsoleto.
Fuente: USAF vía Wikimedia Commons

A pesar de ser prometedor, un año antes de que volara el YC-97J, el famoso 367-80 (el prototipo del Boeing 707) realizó su primer vuelo convenciendo tanto al fabricante como a la USAF de que los días del KC-97 estaban contados.

Si bien el esfuerzo de General Dynamics no produjo ningún resultado, resulta un estudio interesante de cómo el turbohélice representó una mejora sustancial, tanto tecnológica como operativa, sobre los motores a pistón.

Fuentes

• KC-97T Turboprop, Report FZP-1405. General Dynamics, Convair Aerospace Division. Fort Worth, 23 de Marzo de 1973.
• (Octubre, 1968). Washington Report... The Air Reservist. The official magazine of the Air National guard and Air Force Reserve. p.2
• Bach, M. Boeing 367 Stratofreighter, Boeing 377 Stratocruiser, Aero Spacelines Guppies. NARA Verlag, Allershausen, 1996.
• Sharon J. (Julio 13, 2014). The USAF's Trio of Turboprop Testbeds: The YC-97J, YC-121F and YC-124B. Aerothusiast
  Disponible en: https://www.aerothusiast.com/blog/usaf-turboprop-testbeds-yc-97j-yc-121f-yc-124b