McDonnell F3H-G/H Super Demon, el camino al F-4 Phantom II.

La maqueta a escala natural del F3H-G/H en las instalaciones de McDonnell en St. Louis.
Fuente: McDonnell Douglas.

En la historia de la ingeniería aeronáutica siempre hubo, y habrá, diseños que por diversos factores cumplieron con su vida operativa sin pena ni gloria. El McDonnell F3H Demon es un claro ejemplo de este caso, debido a las limitaciones impuestas por su motor, sus prestaciones fueron una decepción y la Armada estadounidense lo reemplazó en cuanto pudo.

Ante el fracaso, los ingenieros de McAir no se quedaron atrás y buscaron la manera de evolucionar el diseño original del Demon hacía un caza superior, con mejores prestaciones superando a las de los diseños rivales; sin saber que esto sería el primer paso en un camino mucho más largo. Esta es la historia del McDonnell F3H-G Super Demon.

La introducción del McDonnell F3H Demon al servicio activo a principios de marzo de 1956 se hizo con grandes expectativas. Los escuadrones de la Armada estadounidense esperaban recibir un potente caza interceptor todo tiempo armado con los, por entonces, innovadores misiles aire-aire AIM-7 Sparrow y AIM-9 Sidewinder; junto con cuatro cañones Colt de 20 mm tenía suficiente potencia de fuego para derribar los MiG-15 soviéticos.

Sin embargo, cualquier expectativa que se tenía por el nuevo caza rápidamente se evaporó una vez que los Demon llegaron a las cubiertas de los portaaviones. Diseñado originalmente como un caza ligero, la adición de la aviónica necesaria para convertirlo en un interceptor todo tiempo resultó en una aeronave 7,000 lb (3,200 kg) más pesada que lo esperado resultando en un detrimento importantísimo de su performance.

Equipado inicialmente con con el motor Westinghouse J40, que demostró ser caprichoso y poco fiable, el Demon se ganó una pésima reputación al verse envuelto en numerosos accidentes operativos. El propio presidente de McAir, James Smith McDonnell, estaba tan preocupado que definió la combinación de avión y motor como: "[...]una decepcionante combinación falta de potencia".
Aunque posteriormente se rediseñó para incorporar el motor Allison J71, pero los problemas de potencia persistieron, limitando su performance de vuelo, ganándose el mote de "lead sled" ("trineo de plomo" en castellano) gracias a su escasa relación empuje-peso.

El McDonnell F3H Demon. Apodado "lead sled" por su aceleración, el caza nunca estuvo a la altura de las expectativas de la Armada y fue dado de baja en 1964. 
Créditos de la imagen a quien corresponda.

A pesar de estas deficiencias, el Demon fue valorado por su maniobrabilidad, estabilidad a gran altitud y facilidad de pilotaje durante el apontaje. Su buena visibilidad desde cabina le valió el apodo un poco más halagador de "The Chair" ("La Silla" en castellano). Sin embargo esto no sirvió para cambiar la impresión que se tenía sobre el avión el cual era visto con recelo por la Armada.

No eran lo únicos. En 1953, quizás anticipándose a lo que estaba por venir, la propia McDonnell había comenzado a trabajar en opciones para mejorar el Demon, desarrollando varios diseños preliminares. El primero de estos "Super Demon", F3H-C, utilizaba un turborreactor Wright J67 (versión bajo licencia del Bristol Olympus británico) y tenía mayor superficie alar, pudiendo alcanzar velocidades de Mach 1.69 a gran altitud. 

El siguiente fue el F3H-E (denominado internamente Model 98A), era un rediseño bastante profundo de la célula del Demon adaptándola al J67 con un fuselaje similar al del Grumman F11F Tiger, un ala más grande de 41.8 m2 y con una de flecha de 45º. Otro de los cambios fue un nuevo tren de aterrizaje triciclo que abandonaba la actitud "nariz arriba" típica del Demon en tierra. Esta versión prometía una taza de ascenso que duplicaba la del F3H-2 que se encontraba en servicio.
Sin embargo, el J67 nunca terminó de madurar y jamás entró en producción por lo que el F3H-C y F3H-E fueron descartados.

A continuación los ingenieros desarrollaron el F3H-G (Model 98B internamente) el cual utilizaba dos turborreactores Wright J65-W-2 con un empuje de 7,220 lbf (32.1 kN) cada uno, los cuales recibirían un gran caudal de aire a través de dos grandes tomas de aire de sección rectangular ubicadas a ambos lados del fuselaje. La configuración bimotor resultaba muy atractiva para la Armada ya que aumentaba el margen de seguridad con respecto a un monomotor. 

Otro cambio introducido en esta variante era una nueva ala de 49 m2 y de implantación baja junto con unas nuevas superficies de cola con planos horizontales totalmente móviles. El fuselaje sería contorneado cuidadosamente siguiendo la regla del área para reducir al mínimo posible la resistencia aerodinámica a velocidad transónica. 

Para ir a lo seguro, los ingenieros de McDonnell crearon la maqueta del F3H-G/H con las dos opciones de motores posibles, el Wright J65 a babor, y el J79 a estribor. La diferencia entre ambos motores es evidente en esta imagen.
Fuente: McDonnell Douglas.

En cuanto al armamento, el F3H-G estaría equipado con cuatro cañones de 20 mm en la nariz; como alternativa se ofrecía una batería de 56 cohetes FFAR de 2" en una cohetera retráctil. Adicionalmente al armamento fijo, el caza contaba con nueve estaciones de armas (cuatro debajo de cada ala, más una en el fuselaje) siendo capaz de llevar una amplia variedad de armamento lanzable y tanques de combustible suplementarios. Un sistema de control de tiro Aero 11B asociado a un radar AN/APQ-150 dotaban al caza de capacidad todo tiempo.

Se estimaba una velocidad máxima de Mach 1.52 para esta variante gracias al uso del J65 el cual era una versión bajo licencia del Armstrong Siddeley Sapphire británico que se encontraba en producción. La Armada no era ajena a este turborreactor el cual les estaba dando bastante problemas en los North American FJ-3 Fury que lo utilizaban, pero los ingenieros de McDonnell estaban convencidos de que estos problemas serían solucionados en el futuro.

El último diseño preliminar era el F3H-H, el cual era muy similar en su configuración al F3H-G pero equipado con un par de General Electric J79. Para ese momento, el J79 era un motor en desarrollo pero que prometía el mayor empuje de todos las opciones evaluadas, 14,346 lbf (64 kN) con postquemador, haciendo que la aeronave fuese capaz de alcanzar Mach 1.97.
(Nota del autor: La potencia del motor es la citada en el anexo del informe oficial de McDonnell, citado en la bibliografía, hace referencia al prototipo del motor XJ79-GE-1 con la anotación "X-24A". Quizás se trate de una primera variante de desarrollo).

Los ingenieros de McAir, dirigidos por Herman Barkey, llegaron a la conclusión que el Model 98B tenía más potencial y se concentraron en este. Yendo a lo seguro, construyeron una maqueta a escala natural en madera y plástico la cual tenía de un lado el J65, representando al F3H-G y al otro el J79 del F3H-H. 

Sección transversal y superior del F3H-G con motores J65.
Fuente: F3H-G Multi-Mission Capabilities with Quick-Change Nose.

Una rinoplastia diaria

Debido a que la Armada no tenía una necesidad inmediata por un nuevo caza, McDonnell necesitaba cubrir todos los posibles usos y misiones en las cuales podría desenvolverse este nuevo diseño, pero ello requería desarrollar variantes especializadas adaptadas especialmente para dichos roles. Siguiendo una moda de la época decidieron hacer al Super Demon modular contando con narices intercambiables con diferentes equipos.

Tomando la Fuselaje Station 173.50 como punto de partida, todo lo que estaba detrás hacía la cola de la aeronave se mantendría sin cambios; mientras que este mamparo contaría con conexiones eléctricas e hidráulicas que permitirían cambiar las diferentes narices del caza según los requerimientos por un equipo de cuatro hombres en ocho horas, a bordo del portaaviones o en una base de avanzada sin necesidad de equipo especial.

McDonnell defendía este concepto destacando sus posibles ventajas como una notable flexibilidad operativa, permitiendo realizar más tipos de misiones con menos aeronaves, una optimización en la logística y un mantenimiento más simple; al mismo tiempo que facilitaba la actualización de los sistemas de la aeronave ya que solo se necesitaba diseñar una nueva nariz. En caso de daños importantes, bastaba con sustituir la nariz afectada, manteniendo el resto del avión en servicio.

Capacidad de carga del F3H-G. Entre la variedad de armamento que el caza podía llevar se incluyen armas nucleares en la estación central del fuselaje. Ver filas 9 a 13 del diagrama.
Fuente: F3H-G Multi-Mission Capabilities with Quick-Change Nose.

Todo esto redundaba en una mejor planificación de los recursos, mayor tasa de operatividad con un significativo ahorro de costos, al disminuir la cantidad de variantes específicas que debían fabricarse aprovechando mejor la economía de escala.

No exageraban al llamarlo "una navaja suiza". El equipo de Barkey desarrolló una serie de narices adaptadas para los más diversos usos:

• La versión de ataque estaba equipada con cuatro cañones Mk-12 de 20 mm y una cohetera retráctil con 56 cohetes no guiados FFAR de 2". También incluía un radar de mapeo Westinghouse y un sistema de control de tiro MG-16 Mod.3 con capacidad para calcular puntos de impacto y distancias.
• Como caza de ataque todo tiempo, la nariz incorporaba un radar Raytheon AN/APQ-50 para búsqueda, seguimiento y control de fuego, junto con los cuatro cañones Mk-12 y 600 rondas. Pudiendo estar armada con bombas convencionales o especiales.
• La variante de reconocimiento fotográfico integraba cinco cámaras CAX-12 y una K-25 de disparo frontal lo que le permitía realizar evaluaciones de daños post-ataque, reconocimiento fotográfico y mapeo; tanto de día como de noche.
• El modelo de interceptor diurno contaba con un radar APQ-51, permitiendo el lanzamiento de hasta seis de los nuevos misiles de guía de radar semiactiva AAM-N-3 Sparrow II y 56 cohetes FFAR Gimlet de 2" alojados internamente en coheteras retráctiles en lugar de los cañones.
  Una variante de esta era la de interceptor todo tiempo, que utilizaba un AN/APQ-50 junto con los 56 cohetes FFAR, más los nueve puntos de armamento que permitían llevar coheteras adicionales.
  
• Denominada "Ferret" ("Hurón" en castellano) era una variante especializada en guerra electrónica  equipada con sistemas de contramedidas electrónicas, como el radar Westinghouse APQ-46, el receptor AM/APQ-9 y el sistema de guiado AM/APA-70. Estos dispositivos permitían detectar, localizar, identificar y neutralizar instalaciones de radar enemigas. También llevaba 56 cohetes FFAR internos en coheteras retráctiles.
• Por último, existía una versión biplaza donde se agregaba un segundo ocupante sin modificar la longitud total de la nariz. Entre sus posibles usos estaba el entrenamiento y transición operativa, controlador aéreo avanzado (FAC por sus siglas en inglés) o incluso guerra electrónica. Pudiendo ser equipada con el radar APQ-51 y las coheteras retráctiles.

El 19 de septiembre de 1953, McAir presentó formalmente y de manera espontánea a la Armada su nuevo "Super Demon", pero la Marina estaba más interesada en el Grumman XF9F-9 (futuro F11F Tiger) y Vought XF8U-1 (futuro F-8 Crusader) los cuales estaban en desarrollo y que prometían satisfacer sus necesidades inmediatas en cuanto a cazas supersónicos. 

Las diferentes opciones de narices ofrecidas por McDonnell para cubrir la mayor variedad de misiones de la manera más eficiente. El fuselaje era común a todas.
Fuente: F3H-G Multi-Mission Capabilities with Quick-Change Nose. Retocada y compaginada por No Barrel Rolls.

La constancia de MCAir dio sus frutos, ya que una comisión de la Armada inspeccionó la maqueta en sus instalaciones de St. Louis en abril y mayo de 1954. Interesados con lo que vieron, alentaron al fabricante a que continuara el desarrollo para competir con los diseños de Grumman y Vought. 

McDonnell presentó una propuesta formal de desarrollo para el F3H-G/H a la Armada en agosto de 1954. La cual fue respondida en octubre con una carta de intención para dos prototipos y un avión de pruebas estáticas. La Armada designó de manera oficial al proyecto como AH-1, reflejando su misión de ataque terrestre, especificando además que contar con al menos once puntos de armas y cuatro cañones de 20 mm.

El 14 de diciembre de 1954, la Armada abandonó formalmente la misión multifuncional del avión, solicitando a McDonnell que rediseñara el caza, esta vez como un interceptor todo tiempo, retirando el armamento fijo, junto con los puntos de armas bajo las alas dejando únicamente el del fuselaje para llevar un tanque suplementario de 600 US Gal. (2,271 L). 

En esta nueva iteración, el principal armamento del caza serían cuatro misiles AIM-7 Sparrow los cuales irían parcialmente empotrados en el fuselaje. Un radar AN/APQ-50 proveería información de los blancos a los misiles, mientras que un operador de radar (RIO) sentado detrás del piloto se encargaría de operarlo. Más tarde, se le solicitó al fabricante abandonar el J65 y concentrarse en el J79 siendo este el motor preferido por la Armada.

Una tiza y un pizarrón

En abril de 1955, una delegación de la Armada comprendida por dos oficiales del Bureau of Aeronautics (BuAer) y dos representando al Jefe de Operaciones Navales (CNO en inglés) viajaron a St. Louis para reunirse con Barkey y su equipo. El objetivo era discutir los detalles de este nuevo caza.

Utilizando nada más que una tiza y un pizarrón, los oficiales le hicieron saber a los ingenieros cuales eran lo requerimientos actuales de la aviación naval. Mucha agua había pasado bajo el puente y, simplemente, el Super Demon no estaba a la altura de lo que era necesario.

Por otro lado, la Armada podía llegar a considerar el diseño de McDonnell si el fabricante pudiese proveerles un interceptor para defensa de la flota. Un avión capaz de despegar desde el portaaviones, volar 250 nmi (463 km) hasta su área de patrulla donde interceptaría cualquier aeronave enemiga y regresara al barco tras, por lo menos, tres horas. 

Primera iteración del diseño del F4H-1. Los rasgos de diseño que serán distintivos en el futuro Phantom II, como los planos horizontales con diedro negativo ya pueden verse en esta maqueta a escala natural.
Fuente: McDonnell Douglas.

Desde el punto de vista de la Armada, los combates aire-aire del futuro serían a gran distancia volviendo a los cañones obsoletos; por lo que el nuevo caza estaría armado exclusivamente con misiles aire-aire, siendo su "weapon of choice" el Sparrow.

Tras la reunión, McDonnell estaba convencida de que podía entregar ese caza que buscaba la Armada, modificando drásticamente al AH-1, para convertirlo en el F4H-1. Se procedió a construir una segunda maqueta a escala real la cual estaba lista para diciembre de 1955.

El F4H-1 incluía todo lo que la Marina quería. Dos motores J79-GE-2, una cabina de vuelo con puestos para el piloto y RIO sentados en tándem y un armamento de cuatro misiles AAM-N-3 Sparrow II, parcialmente empotrados debajo del fuselaje, aunque omitía los dos Sparrow adicionales que podían llevarse bajo las alas. La maqueta también incluía un nuevo radar, más potente y versátil, diseñado por la Air Arm Division de Westinghouse en la nariz.
(Nota del autor: El AAM-N-3 Sparrow II, y el posterior AAM-N-6 Sparrow III, serán redesignados con la familiar denominación AIM-7 tras la adopción del sistema de designación único en 1962).

Pero había una característica que destacaba en el F4H-1, los planos horizontales de la cola presentaban un ahusado diedro negativo. El primero de los 5,201 ejemplares del phamoso F-4 Phantom II acaba de nacer.

Un gran legado

El F3H Demon tuvo una vida operativa que se podría definir como una desilusión siendo retirado en 1964, tras solo ocho años de servicio. Pero en el diseño del F3H-G/H se puede ver el germen de lo que será el posterior F-4 Phantom II siendo esto, quizás la mayor y más tangible contribución del Demon volverse la base sobre la cual se desarrollará uno de los cazas más exitosos de la industria aeronáutica.

Sin duda, las lecciones aprendidas por los ingenieros de McDonnell fueron aplicadas en el F-4 y es seguro decir que sin el Demon, no habría Phantom sirviendo como el nexo entre las primeras generaciones de cazas embarcados y los más sofisticados cazas de alta tecnología representados por el Phantom y los diseños que lo siguieron. 

A pesar de que nunca estuvo a la altura de lo que se esperaba, el Demon dejó un legado del cual cualquier diseñador puede estar orgulloso. 

Tres vistas del McDonnell F3H-G Super Demon. Medidas expresadas en pulgadas y pies entre paréntesis.
Fuente: F3H-G Multi-Mission Capabilities with Quick-Change Nose.
 

Características técnicas (F3H-H):

• Tripulación: 1
• Longitud: 17.07 m
• Envergadura: 11.78 m
• Alto: 5 m
• Superficie alar: 49.2 m²
• Peso al despegue: 33,932 lb (15,391 kg)
• Peso máximo en la catapulta: 42,800 lb (19,414 kg) (con viento de 10 kn y VSL 10 kn)
• Carga de combustible (interna): 1,886 US Gal. (7,139 L) / 12,259 lb (5,560 kg)
• Planta motriz: 2x turborreactores General Electric XJ79-GE-1 con una potencia unitaria máxima de 14,346 lbf (64 kN) con postquemador y 9,292 lbf (41.33 kN) a máxima potencia militar.

Rendimiento (teórico)

• Velocidad máxima: 661 kn (1,224 km/h o Mach 1) al nivel del mar; 1,133 kn (2,098 km/h o Mach 1.97) a 35,000 ft (10,668 m) con postquemador
• Velocidad de aproximación: 118 kn (218 km/h)
• Tasa de ascenso: 44,100 ft/min (224 m/s) (Con postquemador a nivel del mar); 16,600 ft/min (84.3 m/s) (con postquemador a 35,000 ft)
• Techo de combate: 59,200 ft (18,044 m)
• Alcance: 210 nmi (389 km) con carga interna de combustible; 514 nmi (952 km) con dos tanques de combustible adicionales de 300 US Gal. (1,135 L).

Fuentes:

• McDonnell. F3H-G Multi-Mission Capabilities with Quick-Change Nose. (Report #3401).  St. Louis, Missouri: McDonnell Aircraft Corporation, 20 de Enero de 1954. 
• Dorr, R. F. The McDonnell F-4 Phantom. Blue Ridge Summit, EEUU: Tab Books Inc., 1989.
• Mesko, J. F3H Demon in Action. Carrollton, EEUU: Squadron/Signal Publications Inc., 1994.