Como vimos en la nota previa sobre los proyectos S-22, S-32, S-45, Sh-90 y Su-47 Berkut, en los años 80 Mikhail Simonov, Jefe de la oficina de diseño de Sukhoi, introdujo el ala de flecha negativa en todos los proyectos de aviones de combate a su cargo. El avión de experimentación S-37 Berkut fue el punto culminante de una serie de proyectos que no llegaron a buen puerto por la disolución de la URSS. Debido a la hermeticidad que reinaba en Rusia en ese momento sobre nuevos proyectos militares, la prensa especializada confundió al Berkut con un prototipo de un caza de quinta generación.
Al irse haciéndose publicas fotografías de diferentes proyectos de cazas con ala en flecha negativa, llamo la atención a la prensa una fotografía publicada en 1996 de varios militares de alto rango de la Fuerza Aérea Rusa, donde en una gran mesa delante de ellos aparecía una maqueta de un caza bimotor de gran tamaño dotado con ala de flecha negativa y un gancho de cola al lado de una maqueta del Su-27SK.
Luego al hacerse pública la existencia del S-37 Berkut y publicarse algunas imágenes del S-32 empezaron las elucubraciones de algunos escritores aeronáuticos. Muchos especulaban que el S-32 era el concursante de Sukhoi para la competencia I-90 que dio lugar al MiG 1.42, y que como estaba pasado de peso debió ser rediseñado y paso a ser el S-37 Berkut. Esto, en realidad no era así (ver “Los cazas de ala en flecha negativa de Sukhoi – Del S-22 al S-37 Berkut”). Dentro de esas especulaciones, se pensaba que el gancho de cola indicaba una futura variante navalizada o, con más probabilidad, un gancho para un sistema de detención terrestre como el que utilizan los aviones de la USAF.
Sin embargo, la respuesta era otra. Esa maqueta dotada de gancho de cola no correspondía ni al S-32 ni al S-37, en realidad correspondía al proyecto secreto Su-27KM, un caza embarcado furtivo que estaba destinado a reemplazar al Su-33 en los portaaviones soviéticos y que fue diseñado desde el inicio como un caza naval. De toda los proyectos de cazas con flecha negativa de Sukhoi fue el que estuvo más cerca de transformarse en un caza operativo. Pero antes de ahondar en este proyecto, vamos a repasar la historia de los portaaviones soviéticos y los cazas desarrollados para ellos.
LOS PLANES SOVIÉTICOS PARA SU FUTURA FLOTA DE PORTAAVIONES
En la década de 1970, la URSS se había convertido en una de las últimas potencias del mundo en concluir que era imposible considerarse una potencia marítima sin portaaviones. Los grandes cruceros antisubmarinos soviéticos dotados con una pequeña cantidad de aviones de despegue y aterrizaje vertical Yak-38 no contaban como tales. Por lo tanto, en 1977, comenzaron en la URSS los trabajos para el diseño de los cruceros portaaeronaves de los Proyectos 1143.5, 1143.6 y 1143.7, capaces de transportar aviones pesados convencionales, de hecho eran portaaviones clásicos al estilo de los de las marinas occidentales. Los expertos evaluaron como muy elevado el costo y la escala de los trabajos para crear desde cero tanto un portaaviones completo como su ala aérea embarcada, por lo tanto, no es sorprendente que los primeros barcos y aeronaves embarcadas fueran desarrollados “en bruto”, es decir partiendo desde el diseño de buques y aeronaves ya en servicio.
En particular, estaba claro que para el momento en que fuera botado y luego comisionado el primer portaaviones soviético del proyecto 1143, el “Almirante Kuznetsov”, no estarían listas las catapultas a vapor de cubierta para los aviones embarcados de despegue convencional que lo equiparían. En el mejor de los casos, tendrían tiempo para instalar dos catapultas de vapor, capaces de lanzar un avión del tamaño y peso del Yakovlev Yak-44 AEW, en el primer portaaviones nuclear soviético, el Proyecto 1143.7 Clase Ulyanovsk. De todos modos, la operación de catapultas en las heladas latitudes del norte soviético con la constante congelación del vapor causaba grandes dudas acerca de la viabilidad de un portaaviones equipado con ese sistema.
Por lo tanto, en los primeros portaaviones soviéticos, el Almirante Kuznetsov y el Varyag, se decidió aplicar la idea original: el despegue de la aeronave desde una rampa especial o trampolín, conocida como skijump en occidente. Dicen que, de alguna manera, en la exposición internacional de armas, se le preguntó al diseñador general adjunto de la oficina de diseño de Sukhoi Oleg Samoylovich, cuál era exactamente la curvatura de la superficie de la rampa. “Este es el principal secreto del portaaviones soviético”, fue la respuesta. Solo fue posible obtener que se trataba de una curva de tercer orden. Cuando el avión abandona la rampa, se encuentra en el ángulo de ataque ideal a una velocidad de 180-200 km/h (para el Su-27). La rampa tuvo tanto éxito que otras aeronaves embarcadas basadas en cazas terrestres, como el MiG-29K y el Su-25UGT, también pueden despegar exitosamente desde esta rampa. Teóricamente, una aeronave de cualquier peso de despegue puede despegar desde un skijump.
LA ELECCIÓN DEL ALA AÉREA EMBARCADA
La elección del principal caza embarcado soviético es casi una historia de detectives.
Para entenderlo, el lector necesita preguntarse cuáles son las tareas que tenían asignadas los portaaviones soviéticos dentro de un conflicto global. En los EEUU, un portaaviones es principalmente un barco de ataque, donde los cazas desempeñan un papel secundario de cobertura aérea. La base de la agrupación son las dos alas de aviones de ataque e interdicción. En la URSS, al portaaviones se le asignó el papel de una gigantesca nave de defensa aérea con la tarea principal de proteger las formaciones de buques de superficie y submarinos de los ataques aéreos. La tarea primaria de los portaaviones soviéticos era proteger el área de despliegue de los submarinos nucleares porta misiles en el Océano Ártico.
Para acortar el camino, comenzó a modificarse cazas terrestres para hacerlos aptos para operaciones embarcadas. El uso del trampolín facilitaba mucho las tareas ya que la estructura no se vería sometida a las cargas y aceleraciones impuestas por la catapulta. Los candidatos óptimos fueron el Su-27 como el caza interceptor embarcado Su-33, el MiG-29M como el cazabombardero multirol embarcado MiG-29K, y el Su-25 como el jet de entrenamiento embarcado y avión de ataque naval Su-25UGT. También se encaró el desarrollo de los elementos faltantes del ala aérea embarcada: helicópteros de rescate y ASW Ka-27 y el Yak-44E, el equivalente soviético al Grumman E-2C Hawkeye estadounidense.
Pero la principal intriga estaba en cuál de los dos aviones, el Su-27 o el MiG-29, tomaría el lugar principal en el portaaviones. El portaaviones estadounidense tiene un desplazamiento de aproximadamente 90.000 toneladas y puede transportar alrededor de 100 aviones. En su forma original, el proyecto soviético preveía un desplazamiento estándar de 55.000 toneladas (esto fue determinado por el tamaño de la grada más grande del Astillero del Mar Negro en Nikolayev) y 52 aviones a bordo (18 Su-27, 18 MiG-29 y 16 helicópteros Ka-27, incluyendo tres helicópteros de patrulla de radar y dos de búsqueda y rescate). Se suponía que el MiG-29K debía defender a la flota de un ataque aéreo en la zona cercana y destruir las naves enemigas de superficie, y el Su-27K debía proporcionar defensa aérea de largo alcance.
Pero más tarde, debido a los problemas económicos de la URSS, se decidió reducir el número de tipos de aviones en la cubierta; como resultado, solo se desplegaría un caza. Lógicamente, el MiG-29 multipropósito tendría que haber sido el elegido, porque es más pequeño, lo que es muy importante para una aeronave embarcada. Para derrotar a su competidor, el Su-27K, luego Su-33, tenía alas plegables. El MiG respondió de la misma manera, manteniendo el liderazgo en la comparación de tamaños. Sukhoi trató de reducir el tamaño, cambiando constantemente el eje de plegado del ala al fuselaje, hasta que en un momento tocaban el techo del hangar con los extremos de las alas plegadas. Se consideraron opciones y esquemas completamente exóticos con dos ejes de plegado o alas plegadas hacia atrás y pegadas al fuselaje.
Durante las pruebas en la cubierta del Almirante Kuznetsov, tanto el Su-27 como el MiG-29, e incluso el Su-25, apontaron y despegaron con éxito. Sin embargo, el Su-27 ganó la competencia contra el MiG-29, principalmente debido a los fuertes contactos políticos y el lobby del diseñador general de Sukhoi, Mikhail Simonov.
Solo hay que tener en cuenta que los indios eligieron para su portaaviones al MiG-29K de segunda generación, el Izdeliye 41, y este cazabombardero también fue elegido por la armada rusa como complemento y sucesor del Su-33.
EL SU-27K/SU-33 EMBARCADO
El desarrollo de un avión embarcado no se reduce a una simple instalación de un mecanismo de plegado de ala y un gancho de freno. De hecho, prácticamente todo el avión debe rediseñarse. Esto se debe principalmente a la necesidad de reforzar la estructura de la aeronave debido a las mayores cargas de aterrizaje. Un avión ordinario se aproxima al aterrizaje (nivel de trayectoria de planeo) en un ángulo de 3 °, seguido de una alineación de casi 0 ° al momento de tocar el suelo. Para un avión embarcado el ángulo de descenso es de 4 ° sin nivelación, lo que significa una velocidad de descenso vertical 2-3 veces mayor. Los especialistas tienen un término más preciso: el apontaje es un choque controlado. Por esta razón, el tren de nariz del Su-27K/Su-33 tiene dos ruedas en lugar de una rueda como el Su-27 terrestre. Asimismo las velocidades de despegue y aterrizaje llevaron a la necesidad de agregar planos canard al caza y mejorar las superficies de control móviles. El resultado lógico de todos los cambios para navalizar al caza terrestre Su-27 fue el aumento de su peso en vacío, y para mantener el peso de despegue en márgenes aceptables a una velocidad de 147-149 km/h y no afectar la integridad estructural del ala plegable, se tuvo que reubicar y disminuir la capacidad de los tanques de combustible alares, dando como resultado que no había suficiente combustible para patrullas largas, por lo que el Su-27K/Su-33 se convirtió en el primer miembro de la familia Su-27 en ser dotado con una sonda de reabastecimiento de combustible en vuelo.
LA PROPUESTA SU-27KM ¿UN SU-33 MEJORADO?
Los primeros aviones soviéticos para portaaviones se fabricaron, como los propios portaaviones, con una extrema urgencia y de apuro, y en su esencia representaron la adaptación marítima de los cazas y aviones de ataque terrestres convencionales. Sin embargo, la vida útil de un portaaviones es mucho más larga que la de los aviones que lo equipan. Por lo tanto, como norma, durante su vida operativa un portaaviones puede sobrevivir al cambio de 2 a 3 generaciones de aeronaves, que están diseñadas específicamente para los portaaviones. Estaba claro que los portaviones soviéticos, que estaban siendo construidos en ese momento, en 15-20 años tendrían que reemplazar al caza embarcado Su-27K. Por lo tanto, se suponía que el reemplazo del Su-33 sería un caza embarcado de quinta generación y haría su primer vuelo en 1995.
A Mikoyan Gurevich ya se le había dado el proyecto I-90 con el caza MiG 1.42, por lo tanto, para mantener la paridad entre MiG y Sukhoi, el caza embarcado de quinta generación y reemplazo natural del Su-33, debía ser asignado a Sukhoi y Simonov ya tenía ese avión en sus manos.
Para obtener los fondos necesarios para este ambicioso proyecto, un caza bimotor con ala en flecha negativa y características furtivas, Sukhoi y la Armada Soviética le dieron al caza la designación de Su-27KM (nave modificada) presentándolo como una variante más avanzada del Su-27K/Su-33, aunque en realidad solo tendría un elemento en común con el Su-33: la carlinga del piloto.
EL CAZA EMBARCADO SU-27KM
Durante el mismo año 1988 en el que fue cancelado el S-32, la OKB Sukhoi presentó el diseño preliminar del caza embarcado Su-27KM. En la práctica, este era un “híbrido” entre el Su-27K (luego Su-33) y el S-32. Del Su-33 se tomó virtualmente toda la aviónica y armamento, y del S-32 su configuración aerodinámica. En una batalla aérea, tenía que superar a su principal rival naval, el caza interceptor estadounidense F-14D Super Tomcat y a la futura variante navalizada del ATF, programa para el cual competían en ese momento el YF-22 y el YF-23. Las versiones navalizadas de estos cazas se desarrollarían para el programa NATF, luego cancelado y sustituido por el programa A/F-X (A-X), que buscaba un sucesor furtivo del F-14 Tomcat y el A-6 Intruder, programa que también sería cancelado al concluir la Guerra Fría. El caza de Sukhoi fue diseñado desde el principio con tecnología furtiva, por lo que toda la carga de combate se colocaría en las bodegas dentro del fuselaje.
Como no se planificó aumentar seriamente el tamaño de los portaaviones soviéticos, se impusieron requisitos universales a la aeronave: tenía que realizar las funciones de un interceptor y una aeronave de ataque, es decir, debía ser un caza multipropósito. Esto significó un aumento constante en la masa del futuro Su-27KM, alcanzando un peso máximo al despegue (MTOW) de 40 toneladas, unos 7.000 Kg más que el MTOW del Su-33.
El Su-27KM, por primera vez en la URSS, fue diseñado desde su concepción como un caza embarcado, por lo que tenía una gran cantidad de características navales, algunas de ellas novedosas, por ejemplo una cabina eyectable, al estilo de la del General Dynamics F-111. Las estadísticas de las operaciones de aviación naval mostraron que el piloto moría en el primer día en el agua, por lo que un asiento eyectable no resolvía el problema. La cabina sellada desmontable del Su-27KM eyectaba al piloto, incluso cuando se separaba del caza a una profundidad de 10 m bajo el agua, y podría soportar la actividad vital del piloto durante aproximadamente tres días. Para que el piloto soportara una mayor sobrecarga de Gs al maniobrar, el respaldo del asiento del piloto estaba inclinado hacia atrás 30 °, contra 17 ° de los aviones convencionales, y podía variar este ángulo en vuelo de acuerdo a las maniobras y cargas G soportadas. El avión debía ser controlado por el joystick montado en el lado derecho de la cabina. Estaba prevista una novedosa tobera vectorial plana, única para ambos motores, capaz de vectorizar el empuje en el plano vertical. Otra característica que diferenciaba al Su-27KM del S-32 y del S-37 eran sus tomas de aire de geometría variable y sección rectangular, similares a las del Su-27.
Las rampas de los portaaviones Kuznetsov y Varyag no fueron diseñadas para el despegue de un caza tan pesado como el Su-27KM, a diferencia del “Ulyanovsk” que desde el principio fue diseñado para tener una catapulta de vapor, y así poder lanzar aeronaves más pesadas como el AWACS Yakolev Ya-44E. Se necesitaba entonces una solución que asegurara el funcionamiento normal del Su-27KM en todos los tipos de portaaviones soviéticos. Debido al enorme MTOW del Su-27KM, el empuje previsto de sus motores era ligeramente insuficiente para permitir un despegue seguro a plena carga a la velocidad en que abandonaba el trampolín del portaaviones. Luego de estudiar detenidamente el tema, la Oficina Sukhoi decidió recomendar para el Su-27KM el llamado despegue balístico desde el trampolín.
EN TRAYECTORÍA BALÍSTICA
Para el despegue desde el trampolín se desarrolló un nuevo método: el despegue balístico, por el cual el avión abandona la rampa y vuela a lo largo de una trayectoria balística, como cuando se lanza una piedra, pero con motores con poscombustión. Una vez alcanzado el punto máximo de la trayectoria, el avión comienza a “hundirse” y la caída en el plano vertical puede alcanzar 15 m desde la parte superior de la trayectoria, pero debido al aumento de la velocidad y al gran ángulo de ataque, el ala “levanta” a la aeronave y, en la rama descendente de la trayectoria, aproximadamente a la misma altura de la punta del trampolín, la trayectoria balística se convierte en un vuelo normal ascendente.
Si el Su-27KM hubiera estado dotado de un ala de flecha positiva, el despegue balístico con su alto ángulo de ataque hubiera significado la interrupción del flujo de aire sobre el ala y el caza simplemente hubiera caído al agua. Solo el ala de flecha negativa permitía alcanzar grandes ángulos de ataque sin la amenaza de perder sustentación.
2 – Despegue en trayectoria balística desde trampolín por el Su-27KM.
El ala de flecha negativa del Su-27KM tenía un plus adicional. Idealmente, al plegar el ala, debería “romperse” a lo largo de la interfaz tecnológica. Sin embargo, en posición plegada, el ala del Su-27KM no era perpendicular al fuselaje, como es en general en casi todas las aeronaves embarcadas, sino hacia adelante sobre el fuselaje, como las orejas de un perro pastor. Esto ayudaba al estibaje de la aeronave en cubierta y en el hangar del buque. En estos enlaces se puede observar el ala plegada y desplegada: Buran , Imagen Paralay 1 e Imagen Paralay 2
UN BAÑO DE REALIDAD
La Oficina de Diseño de Sukhoi comenzó a preparar la documentación técnica para construir un prototipo del Su-27KM, pero en mayo de 1989 la Comisión Militar-Industrial del Consejo de Ministros y el Ministerio de Defensa de la URSS concluyeron que había dificultades técnicas y económicas insalvables para convertir al Su-27KM en un caza embarcado operativo y ordenaron cancelar el proyecto.
La cancelación se debió a una sumatoria de varios factores: la situación económica en la URSS iba de mal en peor, parecía poco probable que se construyera la cantidad planificada de portaaviones (hasta ese momento solo se habían botado los buques proyecto 1143.5 y 11143.6 Varyag), y aún estaban en pruebas los Su-27K y MiG-29K, a los que el Su-27KM debía reemplazar en el futuro. Presumiblemente, uno de los factores principales que incidió en la cancelación del Su-27KM fue el lanzamiento ese mismo año del caza multirol biplaza Su-27MK (el futuro Su-27KUB) que podría llegar a tener un peso al despegue comparable al del Su-27KM desde el trampolín del portaaviones. En el Su-27KUB, esto se logró gracias a una nueva ala de mayor envergadura y equipada con generosas superficies móviles, y simplificando el diseño y mejorando la mecanización del ala, de modo que al llevarlo a la producción en serie, el Su-27KUB prometía ser más rápido y menos costoso de producir con respecto al revolucionario Su-27KM.
A todo esto se sumaba un último factor, pero no el menos importante: La absoluta incapacidad del Su-27KM para mitigar los daños en combate, debido a las características constructivas de su ala.
Los agujeros de bala e impactos de esquirlas en los aviones de combate, como regla general, se reparan rápidamente en tierra, con parches e incluso con cintas especiales. El MiG-25, construido con aleaciones de acero de alta resistencia, permite reparar los daños, incluso utilizando soldadura eléctrica ordinaria.
Esto no era así en el caso del Su-27KM y su ala fabricada en materiales compuestos. El hecho es que las colosales cargas de torsión experimentadas por el ala de flecha negativa a lo largo del eje vertical de la aeronave solo pueden ser soportadas por un ala fabricada con tecnología de materiales compuestos, que utiliza plásticos reforzados con carbono. Con este tipo de material el esfuerzo de torsión se soporta gracias el enrollamiento direccional de la fibra de carbono. El inconveniente era que cualquier daño en uno de los paneles de fibra de carbono conduciría a la ruptura de la continuidad de las fibras de refuerzo del panel, alterando las propiedades mecánicas del ala con el peligro de un colapso catastrófico de la misma. Es decir, un componente dañado de un panel de fibra de carbono no se puede reparar o parchar, debe cambiarse en su totalidad.
Teóricamente, el ala de fibra de carbono dañada del Su-27KM podría cambiarse por completo a bordo del buque. Solo que sería improbable que un Su-27KM con ciertos daños en sus alas alcance un aeródromo o la cubierta del portaaviones; bajo enormes cargas, el ala de materiales compuestos perdería su resistencia estructural con el primer impacto de un proyectil y colapsaría instantáneamente en el aire.
En virtud de esto, incluso si el caza Su-27KM pudiera regresar a su portaaviones, no se podría llevar a bordo una reparación de daños de combate, ya que ningún parche salva la situación (como en el caso de tapar orificios en una estructura metálica) al estar rotos los paneles de refuerzo de fibra de carbono. Todo lo que se necesita es un reemplazo completo de todo el panel de compuestos.
Estos se fabricaron en NPO Graphite, y a los precios de principios de los años 90, el costo de cada panel era de 1,5 millones de rublos, es decir, un juego de paneles laterales para un caza como el Su-27KM costaba unos 6 millones de rublos, con un ciclo de producción de varios meses.
Si los ingenieros de Sukhoi encontraron la manera de resolver este inconveniente, aún no lo sabemos, pero puede que hayan avanzado más allá del plano teórico y encontrar algunas respuestas a este interrogante al volar y ensayar el S-37 Berkut.
Antes de la finalización del apoyo gubernamental, Sukhoi planeaba construir en la planta de aeronaves de Irkutsk dos prototipos voladores del Su-27KM y una aeronave para pruebas estáticas
Luego de la cancelación del Su-27KM, la compañía “Sukhoi” decidió continuar trabajando con fondos propios en una aeronave experimental dotada de un ala de flecha negativa. El proyecto S-32 se revisó y rediseñó significativamente, pasando a designarse como S-37. El primer vuelo de la aeronave, también conocido con el nombre de “Berkut”, Águila Dorada”, se llevó a cabo el 24 de septiembre de 1997.
Características Técnicas del Su-27KM (basadas en las del Su-47 Berkut)
Envergadura del ala 16,7 m
Longitud de la aeronave (con LDPE) 22.6 m
Altura 6.4 m
Superficie Alar 56 metros cuadrados
Planta Motriz: Dos turbofan Soyuz R-179V-300 de 18.500 kg de empuje con postcombustión o dos turbofan Saturn/Lyulka AL-41F de 12.000 kg de empuje en seco y 18.000 kg con postcombustión.
Peso Máximo al despegue 40.000 kg.
Peso Normal al despegue 26.500 kg
Peso Vacío 19.500 Kg
Carga de armas 8.000 Kg
Alcance Efectivo: 3.300 Km
Alcance Máximo: 5.000 Km
Radio de acción: 2.000 Km
Velocidad Máxima: 1.400 Km/h al nivel del mar; 2.200 Km/h a gran altitud
Techo de Servicio 18.000 mts
Factor de Carga Máximo 9G
Armamento: misiles guiados aire-aire R-37, R-77, R-73; misiles guiados aire-superficie Kh-29, Kh-31, Kh-59, Yakhont, bombas guiadas KAB-1500; cohetes y bombas no guiadas; un cañón de 30 mm GSH-30-1.
Por Gonzalo Sebastián Rengel para www.zona-militar.com
Fuentes: Mecánica Popular Rusia, Hitechweb – Berkut, Wiki WARGAMING.Net, Topwar.ru Su-47 Berkut, A few years before the Berkut: wing sweep back and Sukhoi
Bibliografía:
“En trayectoria balística” Artículo de Vadim Lukashevich y Alexander Grek, Publicado originalmente en la revista Mecánica Popular, edición rusa, de Noviembre de 2007.
“Sukhoi S-37 and Mikoyan MFI” – Yefim.Gordon
“Sukhoi S-37 Berkut en detalle” – Por Piotr Butowski, Revist Fuerza Aérea, Año II, Vol.1, N° 5
