Por Gonzalo Sebastián Rengel para www.zona-militar.com
Luego de describir los avatares del desarrollo del MiG MFI en la primera parte de esta nota, continuamos con la descripción técnica del MiG 1.42/44. Debido a que solo voló el demostrador tecnológico MiG 1.44 y la información sobre el 1.42 y el 1.46 es escasa y aún permanece clasificada, a continuación vamos a describir al MiG 1.44, haciendo mención a las otras dos variantes cuando sea necesario.
Cabe destacar que el MiG 1.44 fue exhibido en público por primera vez en la feria aeroespacial rusa MAKS 2015, volviendo a aparecer en la edición 2017. Muchas de las fotografías tomadas al MiG 1.44 durante la MAKS 2015 y 2017 pueden verse en este enlace y en este otro de Russian Planes.
DISEÑO
El MiG 1.44 era el demostrador tecnológico de un caza táctico pesado, monoplaza, bimotor y bideriva, de configuración ala en delta y dotado de planos canard.
La estructura hacía amplio uso de aleaciones de alta resistencia de aluminio-litio (35% del peso en seco), aleaciones de titanio y acero (30%), materiales compuestos, especialmente polímeros de carbono y plástico (un 30% del total del peso del caza), y el 5% restante correspondía a materiales varios (cristales, perpex, caucho, etc.).
Con un tamaño considerable, el 1.42/1.44 había sido diseñado para volar mucho más rápido que cualquier aeronave a la que pudiera enfrentarse.
Su requerimiento de diseño se conoció como las tres “S”:
– La primera “S” es “Sverkhzvuk” (Supersónico): velocidad de crucero supersónica y capacidad de combate aéreo en régimen supersónico.
– La segunda “S” es “Supermaniobrabilidad”, comprendiendo el vuelo controlado con ángulos de incidencia de 60º/70º.
– La tercera “S” era por “Stealth” (furtividad) y era la última en orden de importancia y solo sería aplicada si no afectaba a las dos primeras y más importantes “S” requeridas.
El ala era del tipo delta con una relación espesor/cuerda de alrededor del 3,5% y un ángulo de flecha, en el borde de ataque, de unos 48º (50º sobre la sección interna). En el borde de ataque contaba con dos secciones de flaps abisagrados a lo largo de toda su envergadura, mientras que tenía a lo largo del borde de fuga generosos flaperones accionados por las unidades de potencia alojadas en los carenados del intradós de las alas (instalación que ponía en tela de juicio la furtividad del avión). A diferencia de los MiG-29, el ala no se fusionaba suavemente con el fuselaje ni tampoco estaba dotada de LERX (Leading-Edge Root Extension).
Los enormes planos canard se ubicaron lo más adelante posible, sin interferir con la visión del piloto, y podían ser operados en un amplio rango angular. Tenían un ángulo de flecha de 58° en el borde de ataque y de 23° en el borde de fuga. Cada uno tenía un afilado diente de perro, y un segundo diente de perro más pequeño debido al hecho de que eran los planos canard del MiG 1.42 y no se ajustaban perfectamente en el 1.44.
En el amplio espacio entre los motores y los largueros posteriores que sostenían las derivas trapezoidales, se instalaron flaps secundarios. Bajo ambos empenajes verticales, y encastradas en el mismo larguero, se ubicaban sendas aletas verticales, dotadas de un timón de dirección. Esto último es llamativo ya que los empenajes verticales – más comúnmente conocidos como derivas – estaban inclinados 14° hacia afuera para disminuir el RCS, pero los diseñadores por alguna razón no hicieron lo mismo con las aletas ventrales, tal como ocurre por ejemplo con el nuevo caza chino furtivo Chengdu J-20.
El fuselaje era del tipo “lifting body” (cuerpo sustentante) y contribuía considerablemente a la sustentación total del 1.44. El fuselaje delantero tenía una sección transversal casi elíptica. En el fuselaje central se encontraban los tanques de combustible principales y la bodega de armamento.
Los trenes de aterrizaje principales se alojaban junto a la bodega de armas y el tren de nariz entre los conductos de aire de los motores.
El 1.44 fue diseñado para ser longitudinalmente inestable y para combatir con altos ángulos de ataque, hasta por lo menos 100º, lo que explica el uso, sin precedentes, de 16 superficies de control.
Estos cambios eran necesarios, según Mikoyan, porque a diferencia del F-22 la aeronave básica había sido diseñada para el combate aéreo cercano. A grandes ángulos de ataque la sustentación sería generada por los planos canard, la sección de nariz plana y la enorme sección inferior del fuselaje, también aplanada.
La ausencia de LERXs significa que, en lugar de haber una toma de aire debajo de cada ala, había una sola toma rectangular, de gran tamaño, con una placa separadora central para ambos motores a una distancia considerable por debajo del fuselaje delantero.
En vista del alto número del Mach de diseño (Md), esta toma de aire era variable, y vista lateralmente era similar a las del MiG-29 y Su-27. Los conductos de aire se separaban luego de pasar por la zona del tren de nariz, y luego se levantaban sobre la bodega de armas (ocupada en este prototipo por la instrumentación para los ensayos en vuelo), de manera tal que el compresor de cada motor quedaba oculto.
FURTIVIDAD
El MiG 1.44 carecía de un recubrimiento RAM (Radar-Absorbent Material) pero estaba previsto que los 1.42 de serie sí lo tuvieran. Mikoyan afirmaba que el RCS (Radar Cross-Section) del MFI sería similar al del más pequeño F-22. Sin embargo algunas características del 1.44 indicaban lo contrario, como ser la espina dorsal del fuselaje, sus tomas de aire cuadradas, las dos aletas ventrales, los voluminosos carenados de los actuadores de las superficies de control horizontales y, sobre todo, el poco cuidado puesto en el montaje de los diferentes paneles del recubrimiento, los cuales para solucionar esto último en el MiG 1.42 de serie iban a ser soldados a la estructura por líneas de maquinas soldadoras automáticas.
Es probable que los carenados de los actuadores desaparecieran en el 1.42. Asimismo algunas imágenes publicadas muestran al 1.42 dotado de una toma de aire en forma de cuña vista en planta, de aspecto más furtivo. Sin embargo en las pocas ilustraciones publicadas se observa que conserva las aletas ventrales y la espina dorsal, por lo que es dudoso que pudiera alcanzar el RCS del F-22A. Lo más probable es que el RCS fuera similar o inferior al de los cazas europeos Dassault Rafale y Eurofighter Typhoon.
De acuerdo al prestigioso escritor aeronáutico Yefim Gordon, en la búsqueda de mayor furtividad y para salvar los inconvenientes nombrados con anterioridad, se investigaron soluciones poco convencionales, entre ellas un revolucionario dispositivo de “furtivización” desarrollado por el Centro de Desarrollo Mstislav Keldysh. Este sistema usaba volutas de plasma generadas por lápices de rayos electromagnéticos alimentados desde generadores especiales instalados en el avión. Con este sistema, el plasma absorbería las ondas de radio, reduciendo aproximadamente 100 veces el RCS de la aeronave. De acuerdo a la teoría, al activar este sistema, los misiles aire-aire guiados por radar lanzados por un F-22 perderían el blanco, pasando luego a una pelea de perros donde el MiG 1.42 se impondría al F-22 gracias a su mayor velocidad y superior maniobrabilidad.
Por último, se sabe que el MiG 1.42 era bastante diferente al 1.44 en el aspecto del cuidado de las formas furtivas. Incluso es de público conocimiento que Mikoyan siguió trabajando por un tiempo en nuevas iteraciones de diseño para mejorar las características furtivas del 1.42, la última de las cuales fue denominada 1.46. Hay un consenso general, o una sospecha, de que el caza furtivo chino Chengdu J-20A tiene en sus genes mucho del MiG 1.42 y el más furtivo 1.46, debido a que MIG habría prestado su asistencia en la etapa de diseño.
PLANTA MOTRIZ
Los motores turbofan Saturn (Lyulka) AL-41F se diseñaron específicamente para el MiG 1.42 desde el principio, razón por la cual los prototipos de estos motores se pusieron a disposición del 1.44, y no del Sukhoi S-37, debido a que el Mikoyan 1.42 era la elección oficial para el caza de quinta generación soviético. A Sukhoi se le permitió continuar con el desarrollo del S-32, luego S-37, con vistas a introducirlo en servicio como un caza embarcado de quinta generación. Luego del colapso de la URSS, Sukhoi siguió solventando el desarrollo y ensayos del S-37/Su-47 Berkut con fondos propios, pero ya como un demostrador tecnológico destinado a desarrollar y probar nuevas tecnologías para un futuro caza de quinta generación.
El empuje en seco del turbofan AL-41F es aproximadamente de 12.000 kg, y de 18.000 kg con postcombustión. Su relación empuje/peso es de11:1, frente a los 8:1 del AL-31F.
En 1997, un total de 27 AL-41 y AL-41F habían sido construidos y ensayados en tierra, en vuelo a bordo de un Tu-16 y en la posición izquierda de un MiG-25. La relación empuje/peso de la aeronave limpia no era menos de 1,33.
El AL-41F fue diseñado desde el principio como un motor con empuje vectorial. En un primer momento estaba previsto que llevara toberas rectangulares similares a las del F-15S/MTD. Estas solo permitían vectorizar el empuje en cabeceo, pero eran más furtivas y fáciles de fabricar que las toberas vectoriales axisimétricas. Saturn (Lyulka) se concentró en el diseño de esta tobera, mientras que en paralelo diseñaba también una axisimétrica.
Las toberas 2D se ensayaron en la góndola motriz izquierda de un Su-27UB llamado Su-27 LL-UV (PS) (Ploskoye-Soplo, Tobera Chata) que voló en 1990. Se logró disminuir la marca radar e infrarroja, pero se aumentó el peso, se perdió entre un 14 y un 17% de potencia y, sobre todo, la tobera 2D se demostró impráctica debido a las variaciones de temperatura en el tubo de chorro –debido al cambio de sección circular a rectangular – que podían causar que este se quemara. Finalmente se dio prioridad al desarrollo de la tobera vectorial circular axisimétrica, cuyo diseño finalizó en 1991.
Las toberas de escape eran circulares y multi-pétalos para obtener el perfil variable convergente/divergente. Sus caras interiores estaban recubiertas de una capa de cerámica. Cada tobera podía ser vectorizada +/-15º verticalmente y +/- 8º horizontalmente.
El AL-41F estaba dotado de un sistema FADEC – Full Authority Digital Engine Control – y la vida garantizada del motor hasta su primera revisión era de 1.000 horas, y 250 horas para las partes móviles de la tobera vectorial, que se podía extender a 500 horas.
Como una alternativa al motor AL-41F se consideró el motor Soyuz R-179-300 de 20 toneladas de empuje, con toberas de escape vectoriales.
El motor R-179-300 era un desarrollo del motor R-79B-300, creado para el caza supersónico de despegue vertical Yak-41M, pero a diferencia de este, estaba diseñado para impulsar a cazas de despegue convencional, como al propuesto monomotor Sukhoi Su-37, dotado de planos canard y ala en delta.
Aunque el empuje del R179 era comparable a los motores de quinta generación tales como el AL-41 (o los avanzados turbofan F119/F135 estadounidenses), este motor también era mucho más pesado, con mayor índice de derivación, flujo másico y un mayor número de etapas. Finalmente, la Fuerza Aérea Soviética eligió al AL-41F, debido a que era un auténtico motor de quinta generación y a que se pensaba que podría llevarse a la aeronavegabilidad más rápidamente.
AVIÓNICA
La aviónica prevista para el 1.42 tenía una estructura jerárquica e inteligencia artificial, utilizando controles interactivos.
Debido a la gran cantidad y complejidad de las tareas a resolver por la aviónica del 1.42, se decidió dotar al avión de un sistema de computación digital de a bordo, diseñado como un sistema integrado procesando recursos y distribuyendo tareas en lugar de varios procesadores interconectados llevando a cabo sus tareas de forma individual. Los instrumentos de vuelo, los sistemas de control de armamento, de contramedidas electrónicas, de navegación y de comunicaciones estaban integrados en una sola suite de aviónica por múltiples buses de datos. La información táctica podía ser enviada o recibida desde puestos de comando terrestres vía data link.
El panel de instrumentos previsto inicialmente para el 1.42 consistía en una sola pantalla de gran amplitud rodeada por una gran variedad de botones. La información se presentaba en forma tridimensional, con lo más importante en primer plano y el resto de la información en “profundidad”. Otra configuración estudiada contemplaba el uso de tres pantallas multifunción, con la información más importante presentada en la pantalla central, en un arreglo muy similar al utilizado en el caza Sukhoi S-37 Berkut y al modernizado Su-27SM3.
El prototipo 01 tenía completamente instalado el sistema de control digital KSU Avionika-I-42, que se conectaba a todos los controles de vuelo, al FADEC y a las toberas de escape vectoriales del motor.
Sin embargo, no tenía instalado en su proa el previsto radar multimodo de barrido electrónico Phazotron N-014 “Escarabajo”, ni el radar trasero y los equipos de contramedidas electrónicas que en el 1.42 se ubicarían en los conos de cola. Otros equipos faltantes en el 1.44 eran el sistema de control de armamento (SCA), la suite de navegación, la suite de comunicaciones y la suite ECM/ESM.
El radar N-014 estaba equipado con tres antenas de matriz en fase pasiva (PFAR), que le permitían monitorear simultáneamente un sector de 300° en acimut y 60°en elevación.
Era capaz de seguir 20 objetivos en simultáneo (según otras fuentes hasta 40), y dispararle a 12 objetivos simultáneamente.
El alcance máximo previsto del N-014 era de 420 km.
El radar N-014 podía calcular el número de palas en el compresor del motor de la aeronave detectada y, sobre esta base, determinar el tipo específico de planta motriz y, en consecuencia, el tipo de aeronave enemiga. En paralelo con el enganche, el radar continuaba revisando el espacio aéreo y siguiendo a los objetivos capturados previamente. En un segundo, la estación era capaz de “crear un retrato” de al menos cinco aviones enemigos. Proporcionando soporte simultáneo de objetivos terrestres y aéreos. El caza Su-27 era detectado en un rango de más de 330 km.
La potencia promedio era de 1,5 kW con picos 5 kW y el consumo de energía estaba en el orden de los 10-15 kW.
La confiabilidad no era inferior a las 200 horas entre fallas.
El peso del radar y equipos asociados era de 700 kg.
El área de la antena principal era de 1,25 metros cuadrados y 0,28 metros cuadrados las laterales.
En el MiG 1.42 estándar estaba en estudio instalar un radar del tipo N012 apuntando al sector trasero en uno de los aguijones de cola, con un rango de búsqueda de 60° y un alcance de detección de objetivos con un RCS de 3 metros cuadrados a 50 km.
En lugar del radar N012 también se evaluaba instalar el sistema radioelectrónico “Adyutant” (Asistente) asociado a la antena de matriz en fases con control de haz electrónico EPOLET. La zona de exploración del Adyutant era de ± 45° y el equipo pesaba unos 5 kg. El EPOLET estaba diseñado para controlar misiles como el R-27 en todos los modos de operación de combate del caza y podía instalarse en cazas anteriores, como el MiG-23, como apoyo o reemplazo de sus antenas de radar, interactuando de manera integrada con sus radares y sistemas opto-electrónicos. Su área de control de misiles era de ± 85°, el alcance lanzamiento de los misiles era de 65 km y el número de misiles controlados simultáneamente de 2-4.
Aplicado a aeronaves más modernas como el MiG-29 Fulcrum, el Epolet podía ser montado a ambos lados de la nariz del caza facilitando la guía de los misiles mientras se alejaba a 90 ° del objetivo, permitiendo al Fulcrum extender su alcance hasta el objetivo y de este modo asegurar dar el “primer golpe”.
El sistema de control de armamento estaba construido alrededor del radar N-014, pero también incluía al sistema de puntería opto-electrónico formado por el IRST/LR y la mira montada en el casco.
La aviónica de vuelo incluía un sistema único en su tipo denominado KSL (Kontrol Sostoyaniya Ljotchica), que monitoreaba constantemente el estado físico del piloto. El KSL no solo alertaba al piloto que estaba tirando Gs que podían hacerle perder la conciencia, sino que para evitarlo tomaba el control de la aeronave.
ARMAMENTO
El armamento previsto se acomodaría en la bodega interna ventral, ubicada en el centro del fuselaje, o semicarenado en los costados de la bodega ventral – en el caso de los misiles aire-aire de largo alcance Vympel R-33/R-37 – y en los seis puntos de anclaje subalares. En el MiG 1.44 el espacio de la bodega estaba ocupado por equipos de ensayos y telemetría.
Durante la etapa inicial de diseño se estudió dotarlo de una bodega de armamento en la parte superior del fuselaje dotada de eyectores hidroneumáticos. Esta configuración tenía la ventaja de que simplificaba el enganche de los misiles en el blanco y el lanzamiento de estos a altos G. Sin embargo, esta bodega presentaba algunos desafíos desde el punto de vista ingenieril, sumado a esto el hecho de que iba a ser más compleja de cargar – ya que los misiles debían elevarse por encima de la aeronave – además de que iba a necesitar vehículos de apoyo y herramental exclusivo para poder elevar los misiles e introducirlos en ella, por lo que fue desestimada a favor de la bodega ventral.
También estaba previsto dotar al 1.42 de misiles aire-aire de lanzamiento trasero R-60/R-60M y R-73 asociados al radar N012 o al sistema Adyutant/Epolet.
El armamento fijo consistía en un cañón interno fijo de 30 mm.
Configuraciones de Armamento Previstas para el MiG 1.42 de serie
– Carga máxima. 12.000 kg (8 puntos de anclaje externos y 12 internos)
– Una carga en bodegas de 4 AAM R-77 / R-77RD y 2 AAM R-73/R-30/9M100 para peso normal al despegue.
– 4 AAM R-37 semicarenados en la zona ventral lateral, 2 AAM R-77 y 2 AAM R-73 en bodegas ventrales: 2970 Kg
– 6 AAM R-37 (4 en los semicarenados ventrales y dos bajo las alas) + 4 R-77 y 2 R-73 en bodegas ventrales: 4520 kg.
– 12 AAM R-73 y R-77
– 4 AAM R-37, 2 PTB de 2.000 kg, 4 AAM R77 y 2 AAM R-73= 8320 kg.
– 8 misiles aire – superficie Kh-29 o Kh-31.
– 2 misiles aire – superficie Kh-41, Kh-55 o Kh-61.
– 12 bombas KAB-500Kr/LG u ODAB-500
Representación del MiG 1.44 con 6 misiles de largo alcance Vympel R-37 (cuatro semicarenados y dos en soportes subalares).
Dimensiones
– Envergadura 16,3 m;
– Envergadura de los planos canard 5m;
– Longitud 21.7 m;
– Altura 6 m.
Pesos
– Peso máximo al despegue: 35.000 kg/41.500 kg
– Peso normal al despegue: 28.000 kg/30.000 kg
– Peso en vacío: 18.000 kg/20.000 kg
Peso del combustible
– Máximo (32,5%): 13.500 kg
– Normal (23%): 7.000 kg
Carga útil
– Máximo (20 %): 8.000 kg
– Normal (10%): 2.970 kg
Prestaciones
– Velocidad máxima de 2.500 km/h (Mach 2,35);
– Velocidad máxima de crucero 1.400 a 1.700 km/h (Mach 1.4 a 1.6);
– Alcance supersónico (con combustible interno) 3.000 km;
– Alcance subsónico (con combustible interno) 4.500 km.
– Alcance de vuelo: 4.900 kilómetros
– Radio de acción: 1700 kilómetros con 4 AAM R-37 (con un alcance de 280 – 320 kilómetros)
– Autonomía de vuelo a velocidad de crucero supersónico: 3.000 km.
– Carga alar: 264 kg /m2 (10% menos que el F-22).
– Factor de carga limite: 9 g
– Sección Radar Transversal (RCS): menor a 0,3 m2
El autor quiere agradecerle especialmente a Wilfredo Orozco por sus invalorables aportes para esta nota
Fuentes:
“Sukhoi S-37 and Mikoyan MFI – Russian Fifth Generation Fighter Technology Demostrator” por Yefim Gordon, Ed. Midland Publishing.
“Soviet X-Planes” por Yefim Gordon y Bill Gustom, Ed. Midland Publishing.
“El Nuevo MiG 1-44 en Detalle” por Piotr Butowski, Revista Fuerza Aérea N°3, Vol. 1, Año II.
“El Mikoyan 1.44 aprende a volar” por Andrei Formin, Revista Air Fleet N°12
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Muy bien explicado, pensar que esto ayudo al desarrollo del j-20 y mig piensa desarrollar un nuevo caza ligero de 5ª generacion