La saga del helicóptero de ataque inglés - Parte 2, Los requerimientos del cliente

Concepto de Westland sobre una aeronave naval con rotor supersónico y tres turboejes Lycoming LTC.4V1, fechado en junio de 1973. Este tipo de diseños experimentales con nuevas tecnologías proveerán valiosas lecciones a los ingenieros de Westland en el desarrollo del helicóptero de ataque.
Fuente: Westland Aircraft since 1915

En el primer posteo de esta saga, vimos como la primera aproximación de Westland por desarrollar un helicóptero de ataque basado en el WG.13 Lynx. Este primer intento fue frustrado por una falta de interés de parte de sus clientes potenciales.

Pero no todo estaba perdido, ya que la llegada de la década de los 70 trajo un nuevo interés por este tipo de aeronave, junto con nuevas tecnologías, nuevos, y más exigentes, requisitos operativos. 

El proyecto WG.13 concentró gran parte de los recursos de desarrollo de Westland, especialmente por el potencial de ventas que parecían garantizados por el acuerdo bi-nacional firmado por el Reino Unido y Francia. Si bien no llegó a cumplirse en su totalidad, Westland vendió 450 Lynx en sus diferentes versiones.

Pero mientras el WG.13 tomaba forma en 1968, un equipo de la oficina de proyectos futuros estudiaba los parámetros para el desarrollo de un vehículo aero no tripulado de alas rotativas para misiones de vigilancia y observación; tarea realizada en ese momento con los helicópteros Gazelle AH.1.
Llegando a la conclusión que esta nueva aeronave debía ser de dimensiones reducidas, semi-descartable y por sobretodo difícil de detectar.

Con esta premisa, se desarrolló el WG.25, un drone con rotor coaxial, propulsado con un turboeje, baja firma acústica, tamaño reducido y un peso de 441 lb (200 kg). Se refinó el diseño incorporando una forma simétrica con baja firma de radar y un novedoso sistema de control que no tenía una dirección de avance definida.

A mediados de 1971, el MoD financió los estudios de Westland y Canadair en estos tipos de aeronaves. El diseño preliminar del WG.25 fue refinado una vez más, reduciendo su tamaño y peso, un sistema de vigilancia electroóptico y un sistema de estabilización de vuelo totalmente automático. Un modelo en escala fue construido validando el diseño, junto con el sistema de control y de estabilización. 

Más tarde se recibieron sendos contratos para la construcción de un demostrador, con la denominación interna WR-06 Wisp, y otro ejemplar más avanzado denominado WR-07 Wideye. Westland no fue la única beneficiada con estos contratos ya que el MoD contrató a otros fabricantes bajo dos amplios programas de desarrollo que llevaban los nombres secretos de CONGA y SUPERVISOR.

Bajo el paraguas de estos programas se llevó a cabo un extensivo estudio sobre la reducción de la firma de radar y térmica. La forma simétrica y redondeada de ambos diseños fue mejorada mediante el uso de material radar absorbente (RAM por sus siglas en inglés) producidos por Plessey (fabricante de semiconductores).

El resultado directo de estas evaluaciones dio por resultado el diseño WR-08 con una forma semicónica, el cual fue evaluado tanto en el túnel de viento como contra un radar, pero los resultados fueron mixtos. Por un lado, la forma del fuselaje reducía sustancialmente la firma de radar sin requerir materiales RAM, pero por otro lado era aerodinámicamente inestable.
Westland optó por un fuselaje con forma de barril construido con materiales RAM, como un compromiso entre una baja firma de radar y una buena eficiencia aerodinámica.

Westland Wisp conservado en el Army Flying Museum. La forma redondeada reducía la firma de radar de esta aeronave no tripulada.
Fuente: Usuario Geni vía Wikimedia Commons.

SUPERVISOR se terminó a finales de 1979, siendo reemplazado por el programa PHOENIX que recogía los requerimientos operativos bajo el GST3846; entre los que destacaba que la aeronave debía tener baja firma de radar, acústica y térmica; sin aclarar cuales eran los parámetros considerados como aceptables.

Westland fue invitada a presentar su oferta, junto con British Aerospace (BAe), Ferranti y Marconi. La idea era que dos diseños serían preseleccionados y evaluados en un "fly-off". La oferta de Westland, se hizo en por medio de su filial British Hovercraft Corporation (BHC) y consistía en una aeronave denominada WG.25 Sharpeye con rotores coaxiales, de pequeño tamaño, con una forma especialmente diseñada para tener una baja firma de radar y con un sistema que reducía la firma acústica y térmica del motor de dos tiempos.

Las evaluaciones arrojaron que la aeronave era estable aerodinámicamente, y su firma de radar era mejor que la del diseño anterior concebido para SUPERVISOR. Sin embargo, la oferta de Westland no fue seleccionada; resultando ganador la propuesta conjunta de GEC Marconi y Flight Refueling. 

Durante este mismo período de tiempo, y en paralelo con la actividad de los drones; el Royal Aircraft Establishment (RAE, el instituto de estudios aerodinámicos del Reino Unido) esponsoreó una serie de estudios sobre diseños avanzados para estudiar su factibilidad, madurez técnica y riesgos potenciales. 

Entre dichos estudios, se encontraba uno relacionado a aeronaves de alas rotativas con rotores que alcanzaran velocidades supersónicas en sus puntas, y su potencial aplicación en helicópteros convencionales, compound y con rotores coaxiales que utilizan el Concepto de Pala Adelantada (Advancing Blade Concept o ABC); diseñados para misiones de ataque. (Nota del Autor: En pocas palabras, el ABC era un diseño de un rotor coaxial en donde se aprovechaba la diferencia en sustentación generadas por las palas que avanzaban y las que se retiraban para descargar aerodinámicamente el rotor, creando en efecto un helicóptero compound sin necesidad de alas ni de rotor antipar).

Otro de los estudios financiados por el RAE, era sobre como amenazas futuras como pulsos electromagnéticos no nucleares (NNEMP por sus siglas en inglés) y armas laser podían llegar a definir el diseño de las aeronaves. Una de las enseñanzas obtenidas fue que la mejor manera de contrarrestar estas amenazas era con el uso de la menor superficie vidriada posible o bien prescindir de ellas totalmente y utilizar una cabina sintética o synthetic cockpit.

Lejos de ser una perdida de tiempo, las lecciones aprendidas en todos estos programas conceptuales serán aprendidas y aplicadas por los ingenieros de Westland en los diseños de aeronaves de la década siguiente. 

Abriendo camino para el futuro

Los 80 encontraron a Westland investigando, bajo el programa "Pathfinder", mejoras en los rotores tnto en su construcción como en sus características aerodinámicas, junto con nuevas transmisiones; nuevos materiales y procesos constructivos para las células.

Como resultado de estas investigaciones, Westland obtuvo nuevos elementos para sus futuros diseños. El primero de ellos fueron las nuevas palas de rotor BERP desarrolladas en conjunto con el RAE (estas fueron integradas en los Super Lynx y AW101) y la siguiente fue una nueva transmisión de menor tamaño, más ligera y robusta siendo ideal para el exigente ambiente del frente.

Finalmente, se aprendió mucho sobre el uso de materiales compuestos como laminados de fibra de carbono y titanio; realizando células con excelente resistencia a los impactos y con una vida útil muy larga.

Otro de los aspectos que estudio Westland fue como mejorar la agilidad de los helicópteros; especialmente como lograr que una aeronave con muy baja resistencia aerodinámica volando a muy baja altitud (nap-of-the-earth o NOE) y a alta velocidad se detuviese sin ganar altitud. 

La solución fue bastante ingeniosa, adoptando un doble rotor de cola los cuales operaban en oposición durante una detención en autorrotación evitando que el rotor principal exceda su velocidad al actuar como frenos para el mismo. Esta solución, que recibió la patente estadounidense #4,347,997; ofrecía muchas ventajas para un helicóptero de ataque, entre ellas la de aumentar la supervivencia en combate.

Ilustración de la patente presentada por Westland para su diseño de rotores antipar gemelos.
Fuente: U.S. Patent #4,347,997.

 

En 1982, realizó nuevos estudios sobre un helicóptero de ataque ligero (conocido por las siglas LCH/LAH), esta vez bajo las recomendaciones del FINABEL (el organismo de la OTAN que busca promover la cooperación e intraoperatividad entre los miembros de la alianza); las cuales contenían las características de diseño adecuadas para una aeronave de este tipo.

Westland producirá el diseño WG.42, presentado en enero de 1983, concebido para satisfacer el requerimiento FINABEL 19.A.12. Donde se especificaba un helicóptero de ataque ligero (menos de 8,818 lb o 4,000 kg), monomotor y biplaza. El diseño resultante era muy simple y robusto, pero la recomendación del FINABEL representaban un desafío, ya que el Ejército inglés esperaba que los pesos de la aeronave estuvieran más en sintonía con las estimaciones realizadas por el MoD en 1979, las cuales eran mucho menos detalladas que las realizadas por los ingenieros de Westland. 

No está muy claro de donde, o cómo, el organismo llegó a ese número. Se puede especular que el mismo se basaba en un diseño con un mínimo de equipamiento y no tenía en cuenta elementos importantes como una estructura robusta resistente a los impactos, redundancias, los sistemas de autoprotección y los sistemas electrónicos. 

Para que el diseño estuviese dentro de los parámetros de FINABEL, la versión antitanque del LCH/LAH debía estar entre 5,952 y 7,936 lb (2,700 a 3,600 kg), pero la propuesta de Westland se encontraba en el rango de entre 11,023 a 15,432 lb (5,000 a 7,000 kg). Como referencia, el peso inicial de un Lynx era de 5,952 lb, un Lynx AH.1 armado con 4 misiles TOW pesaba alrededor de 9,920 lb (4,500 kg); mientras que el Lynx AH.7 con un nuevo sistema de puntería y la suite de autoprotección pesa 10,582 lb (4,800 kg). Si se quería respetar laos lineamientos de FINABEL, en cuento a resistencia a los impactos, equipamiento de autoprotección y el sistema de mira instalado en el mástil del rotor; el peso de la aeronave estaría muy por encima de las 5,952 lb aunque se optimizase el diseño.

Los ingenieros de Westland sacaron pecho y en el WG.42 aplicaron todo lo que habían aprendido hasta ese momento, destacando una característica muy inusual. La tripulación (piloto y artillero) estaban sentados lado a lado, bajo carlingas individuales con un perfil cónico. La idea era reducir la probabilidad de que el helicóptero fuese detectado a largas distancias gracias a los destellos del sol en la carlinga. Otras características incluían un fuselaje facetado y la mira sobre el mástil del rotor.

Al ser un ejercicio de diseño, el WG.42 no pasó del papel. No se trataba tanto de un problema técnico, más bien de un problema de requerimientos de parte del cliente, es decir del Ejército inglés, quien no terminaba de ver un valor operativo y doctrinario en el helicóptero exclusivamente para el rol de ataque y antitanque.

El concepto Westland WG.42 diseñado para cumplir con la norma FINABEL 19.A.12. Este diseño no pasó del tablero de dibujo. 
Fuente: Westland and the Attack Helicopter – from Lynx to Apache.

El cliente siempre tiene la razón

A principios de los 80, el Ejército inglés utilizaba sus Lynx AH.1 principalmente como transportes, siendo el rol antitanque algo meramente secundario. En esta misión, el Lynx tenía al misil filo guiado TOW como su principal arma, siendo guiado por su sistema de mira Hughes (fabricado bajo licencia por BAe) instalado en el techo sobre el puesto del copiloto. 

De esta manera, un Lynx podía batir blancos a una distancia de casi 4 km mientras la aeronave permanecía a cubierto durante los 20 segundos de vuelo del TOW, gracias a la ubicación alta de la mira.

Al otro lado del Atlántico, el Ejército de los EEUU había iniciado una revolución en los años 70 en sus helicópteros de ataque. En parte por su amarga disputa por la USAF sobre los medios de apoyo cercano (CAS), dando origen al AH-56 Cheyenne y en parte por las lecciones aprendidas durante la Guerra de Vietnam.

Esto llevó a que la Aviación del Ejército estadounidense tuviese una visión diferente del helicóptero antitanque, la cual la materializaría en el programa Armed Attack Helicopter (AAH), que sería ganado por Hughes (más tarde McDonnell Douglas Helicopters) con el AH-64A Apache, el cual entró en producción en 1982.

El Apache representaba un cambio radical en cuanto a helicópteros de ataque se refiere. Siendo su principal arma antitanque el misil por guía laser Rockwell AGM-114 Hellfire que doblaba el alcance del anterior TOW y con una cabeza de guerra en tándem que lo hacía muy efectivo contra blindajes  reactivos (ERA). Sin embargo, el Hellfire requería que el blanco permaneciera iluminado por el laser durante todo el tiempo del misil, por lo que el Apache dependía de los helicópteros de exploración OH-58D Kiowa o de tropas terrestres para poder disparar desde posiciones cubiertas como detrás de colinas o árboles. 

Junto con el Hellfire, el Apache portaba cohetes FFAR de 70 mm y un cañón Hughes M230 Chain Gun de 30 mm. Las armas eran apuntadas gracias a miras integradas en los cascos de la tripulación conectadas con el sistema de mira TADS/PNVS (Target Acquisition and Designation System/Pilot’s Night Vision System) instalado en la nariz de la aeronave, por lo que el Apache tenía capacidad todo tiempo y nocturna.

Mockup del AH-64 Apache. Si bien su diseño sufrió varias alteraciones al momento de entrar en producción, las capacidades de la aeronave serían tomadas como la base para diseños futuros en occidente. 
Créditos de la imagen a quien corresponda.

Gracias a sus capacidades, el Apache se volvió el estándar para todos los helicópteros de ataque de occidente, por lo que el Ejército inglés naturalmente se sintió interesado en la aeronave y sus capacidades. Uno podría asumir que el camino más obvio era adquirir la licencia del Apache y producirlo bajo licencia en el Reino Unido, al igual que otros helicópteros. Pero, no iba a ser tan fácil. 

En 1975, los fabricantes de helicópteros del Reino Unido, Francia, Alemania e Italia habían firmaron un memorándum de entendimiento (MoU) en donde acordaron colaborar en proyectos futuros, lo que llevó a que el MoD redactara en 1978 una orden ministerial de que en los futuros desarrollos de helicópteros se diera prioridad a programas paneuropeos, junto con (cuando no) un Comité Rector de Colaboración en Helicópteros Europeos. 

Con todos estos antecedentes, el Estado Mayor del Ejército redactó su lista de requerimientos para un helicóptero ligero de ataque (LAH por sus siglas en inglés) bajo el requerimiento GST3971. Justificando su decisión de la siguiente manera: "Tras examinar todas las opciones, hemos refinado nuestros requerimientos centrándolos en un helicóptero ligero (4/5 toneladas), con una capacidad significativa de 8 LR TRIGAT de rol dual + ametralladora ligera, una autonomía de 2.5 horas, y gran énfasis en la supervivencia y RAM-D (Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenimiento - Durabilidad). Debe quedar en claro que vemos al LAH en un rol de fuego directo pero, al contrario que el excelente AH-64 no tenemos requerimientos para realizar fuego de apoyo".

Vale la pena destacar que en esta visión, la aeronave debía ser capaz de buscar al blanco, identificarlo y destruirlo sin requerir el apoyo de terceros, por lo que reducir su vulnerabilidad era crucial.

Para ello, se especificaba que el sistema de mira debía ser del tipo MMS (Mast Mounted Sight o montado sobre el mástil del rotor); su firma visual, sonora, infrarroja y de radar debía ser mínima; contar con buena velocidad y agilidad, capacidad de autodefensa contra otros helicópteros y una gran resistencia a daños e impactos de armas antiaéreas.

Una cosa era tener los requerimientos, otra muy distinta era el diseño que los satisficiera. El MoD, buscaba hacerlo por medio de la colaboración con la industria europea sumándose a alguno de los programas que se encontraban en desarrollo en ese momento: El franco-alemán PAH2/HAC3G (el futuro Tiger) o bien el italiano Agusta A129.

Westland por su parte, se encontraba en una posición complicada. Por un lado tenía un excelente relación comercial con Agusta, desarrollando en conjunto el helicóptero EH101 (el futuro Merlin), mientras que al mismo tiempo había firmado un MoU con McDonnell Douglas para colaborar en la venta del Apache al Reino Unido. Finalmente, la firma no descartaba desarrollar una aeronave totalmente nueva de por su cuenta para el requerimiento.

En concreto, el GST3971 contenía especificaciones generales cómo: Capacidad todo tiempo y en malas condiciones meteorológicas, su rol principal sería el antitanque, siendo capaz de realizar misiones aire-aire, principalmente antihelicópteros de manera secundaria. 

Su principal arma sería la version de largo alcance del misil TRIGAT, que se encontraba en desarrollo por un conglomerado entre Francia, Alemania Federal y Reino Unido (más tarde los ingleses se retiraron, dejando el proyecto en manos de los franceses y alemanes).

El MoD buscaba promover una solución paneuropea al requerimiento de ataque antitanque del Ejército inglés, por lo que consideraba al programa franco-alemán (aquí un modelo de la versión PAH2 para Alemania) como una posibilidad.
Créditos de la imagen a quien corresponda.

LAH debía operar en el noroeste de Europa principalmente, sin embargo, la aeronave debía poder ser desplegada en cualquier parte del globo, aceptando alguna reducción en su performance.

Ahora de manera más especifica, el GST3971, establecía los siguientes parámetros:

• El sistema de mira del artillero debía estar instalado en el mástil del rotor (MMS)
• Visión nocturna para el piloto (NVGs), imágenes infrarrojas para el artillero.
• Piloto en el asiento delantero
• Motores: Uno o dos Rolls-Royce Turbomeca RTM322 (los mismos utilizados en el EH101)
• Databus digital centralizado
• Aviónica de punta, incluyendo un sistema de vuelo automático (AFCS) con modos de aproximación por instrumentos automático, junto con transición a vuelo estacionario. Pantallas multifunción (MFD) en la cabina para reducir la carga de trabajo del piloto. 
• Todos los sistemas de navegación debía cumplir con las normas de la autoridad de aviación civil británica (CAA) para vuelo IFR.
• Autonomía de 2 horas 30 minutos, más 20 minutos de reserva a 1,640 ft (500 m) (ISA +15º C) y 2 horas más 20 minutos de reserva a 6,562 ft (2,000 m) (ISA +20º C).
• Alcance en autotraslado de 648 nmi (1,200 km) a 1,640 ft (ISA +15º C) con una reserva de 30 minutos utilizando tanques suplementarios.
• Performance con un solo motor (en caso de un diseño bimotor):
  -Ser capaz de mantener una tasa de ascenso de 2,5 ft/sec (0.75 m/sec) con un solo motor.
  -Volar desde una altitud de 16 ft (5 m) en estacionario con viento nulo
  -A 6,562 ft ISA +20º C, despegar de manera vertical, sin viento, sin armas pero con combustible suficiente para recorrer 27 nmi (50 km) realizando una transición a vuelo horizontal.
• Totalmente cargado y a una altitud de 6,562 ft (ISA +20º) la aeroanve debía cumplir con la siguiente performance:
  -Con todas las armas, y en vuelo estacionario conservar un margen de 5% de potencia disponible, al usar potencia de emergencia, el margen de potencia disponible debía ser del 15%.
  -Tolerar 3 g a 100 kn (185 km/h) momentáneamente
  -Velocidad máxima continua de al menos 162 kn (300 km/h), con la posibilidad de alcanzar 173 kn (320 km/h) o idealmente 189 kn (350 km/h) por un minuto.
• Poder ser transportado en un C-130 o C-160, requiriendo su preparación menos de una hora y un equipo de no más de cuatro hombres.
• Vida útil de 9,000 horas o 25 años.
• 3 horas hombre de mantenimiento por cada hora de vuelo (MMH/FH)
• Peso bruto total esperado de entre 10,802 y 12,004 lb (4,900 y 5,445 kg).

Con los requerimientos sobre el papel y ante esta variedad de opciones, el MoD decidió lanzar la primera parte de un estudio de factibilidad para definirse por una de estas opciones. En la próxima parte de esta saga, veremos como cada una de estas opciones fueron evaluadas y descartadas.