Los Proyectos de Cazas de Mach 3 y Mach 4 de Dassault

LA BUSQUEDA DE MAYORES VELOCIDADES

La década de 1950 fue muy prolífica en avances tecnológicos para la aviación militar. En esos años, y en un corto periodo de tiempo, los aviones de combate vieron aumentar sustancialmente  sus  prestaciones. Tan solo 7 años después del final de la Segunda Guerra Mundial, concretamente el 24 de Mayo de 1952, volaba el prototipo del MiG-19, primer caza soviético y del mundo capaz de superar la barrera del sonido en vuelo  horizontal.

Poco tiempo después, en 1953, el MiG-19 era seguido por el prototipo del North American F-100 Super Sabre de los EE.UU., que tuvo el honor de ser el primer caza capaz de volar a Mach 1 en horizontal que entro en servicio en el mundo. Francia se uniría al club Mach 1 el 2 de Marzo de 1954 con el primer vuelo del Dassault Super Mystère.

La tecnología avanzaba muy rápido y mientras estos cazas entraban en servicio, ya comenzaban a volar los prototipos de cazas capaces de volar a Mach 2: el Lockheed F-104 Starfighter (1954), el Mikoyán-Gurévich MiG-21 Fishbed (1955) y el Dassault Mirage III (1956).

Al mismo tiempo que despegaba el primer prototipo del F-104, la USAF coqueteaba con la idea del Interceptor Definitivo, una aeronave de titanio capaz de alcanzar velocidades de hasta Mach 4. Este programa – ¡Lanzado en 1949! – le fue asignado a Republic y su interceptor monoplaza monomotor XF-103 Thunderwarrior. El XF-103 era un reto tecnológico para esa época, aún lo es hoy en día, y fue cancelado en 1957 a favor de comprar el Convair F-102 Delta Dagger.

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Al poco tiempo de la cancelación del Thunderwarrior la USAF lanzo un nuevo programa por un caza interceptor capaz de volar a Mach 3. El contrato le fue asignado a North American, con su biplaza bimotor F-108 Rapier, con una configuración aerodinámica similar a la del North American XB-70  Valkyrie. Pero el F-108 seguiría el camino del XF-103 y seria tempranamente cancelado en 1959, mientras que el título de Interceptor Definitivo quedaría para el menos avanzado Convair F-106 Delta Dart.

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En esa época e inicios de los 60, los bombarderos de largo alcance armados con bombas nucleares parecían seguir el mismo camino de los cazas, aumentando su velocidad y letalidad. El bombardero estratégico subsónico  Boeing B-52 Stratofortress voló en 1952 y se pensaba reemplazarlo por un bombardero supersónico a no más tardar en 10 años. En 1956 volaba el prototipo del Convair B-58 Hustler, capaz de volar a Mach 2 a gran altura, como complemento del B-52 en el SAC (Strategic Air Command o Comando Aéreo Estratégico).

La capacidad de volar a Mach 3 estaba a la vuelta de la esquina. En 1955 la USAF comenzaba a pergeñar los requerimientos que darían lugar al malogrado bombardero estratégico trisónico North American XB-70 Valkyrie, que finalmente voló el 21 de septiembre de 1964. A inicios de la década de los 60 también volarían los prototipos del avión de reconocimiento estratégico Lockheed A-12 de la CIA y el interceptor de altas prestaciones Lockheed YF-12, a partir del cual se desarrollaría el SR-71 Blackbird para la USAF como sustituto del A-12. Todos ellos eran capaces de alcanzar velocidades superiores a Mach 3 y tenían un techo de servicio cercano a los 30.000 metros, o superior.

Lockheed puso en vuelo tres prototipos del YF-12A, y la USAF mostro un tibio interés en comprar 90 ejemplares de la versión de serie F-12B, pero este caro y sofisticado interceptor siguió la suerte de sus dos predecesores y fue cancelado en 1968.

A las aeronaves norteamericanas se sumaría el interceptor soviético de altas prestaciones Mikoyan MiG-25 Foxbat, con variantes de reconocimiento táctico y estratégico capaces de volar a Mach 3. La capacidad de volar a tres veces la velocidad del sonido ya era una realidad.

Varias propuestas de avanzados bombarderos capaces de volar de Mach 2 a Mach 3 de los Bureau de Diseño de Myasischev, Sukhoi y Tupolev se encontraban en los tableros de diseño. Lo mismo sucedía en Francia y Gran Bretaña.

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EL DASSAULT MIRAGE VIA Y EL NORD SUPER GRIFFON

Francia no era ajena a esta situación y pronto comenzó a trabajar en un caza trisónico, es decir capaz de volar a tres veces la velocidad del sonido o más. Los primeros proyectos de cazas franceses capaces de alcanzar una velocidad de Mach 3 se remontan a Noviembre de 1957 cuando se solicitó un estudio sobre un avión de combate que pudiera aprovechar la experiencia adquirida con el Griffon II.

En 1958, Nord Aviation y Dassault presentaron los diseños preliminares de los cazas Super Griffon y Mirage VIA, respectivamente. Ambos fabricantes utilizaban en sus respectivas aeronaves el motor turborreactor Snecma Super Atar de 9 toneladas de empuje, que se estaba desarrollando en ese momento.

El Mirage VIA se suponía que tendría un peso de despegue de 13 toneladas y sería impulsado por un único motor turborreactor Super Atar. No hay datos sobre sus dimensiones y configuración.

Nord Aviation a su vez propuso dos proyectos, ambos denominados como Super Griffon. Fue necesario cooperar con SNECMA para la combinación del motor Super Atar con el estatorreactor del Super Griffon.

El primer proyecto del Nord Super Griffon, destinado a alcanzar Mach 3, estaba construido principalmente de acero inoxidable, y era un proyectado desarrollo operativo sobreescalado del avión de investigación Griffon II, con una cabina ubicada en la nariz muy por delante de la toma de aire. Iba a ser impulsado por un estatorreactor de 2 m de diámetro y estaba dotado de planos canard retráctiles.

El segundo proyecto, una apuesta menos riesgosa que la anterior, tenia un ala recta similar a la del Lockheed F-104 Starfighter, de poca envergadura, muy delgada y dotada de perfiles supersónicos romboidales. Los dos estatorreactores de 0,90 metros de diámetro se habrían ubicado en las punteras alares mientras que el motor Super Atar se ubicaba en la parte trasera del fuselaje. Este avión se habría beneficiado directamente de los resultados de las pruebas del contemporáneo dron supersónico Nord CT-41. Este Super Griffon también estaba equipado con planos canard delanteros. Para misiones distintas a la intercepción, Nord ofrecía la fácil y rápida sustitución de los estatorreactores por grandes tanques de combustible marginales. El armamento habría incluido dos misiles debajo del fuselaje. 

Estos estudios continuaron hasta finales de 1958. En octubre de ese año, sin embargo, el Super Atar tuvo que ser abandonado y se solicitó oficialmente que fuera reemplazado por el menos potente proyecto del Atar 9, de solo 6 toneladas de empuje, y el caza Mach 3 apenas se mencionó después de enero de 1959.

Este temprano programa por un caza de Mach 3 se canceló debido a limitaciones tecnológicas e industriales de Francia, sobre todo en el campo de plantas motrices, razón por la cual Snecma luego se asociaría con Pratt & Whitney para adquirir experiencia en el diseño, desarrollo y producción de turborreactores y turbofans mas eficientes.

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Con la aparición del caza-interceptor soviético MiG-25 y el avión de reconocimiento estratégico SR-71 y el interceptor YF-12 de los EE.UU., los franceses retomaron su programa de investigación para obtener un caza de Mach 3 y  se dieron los primeros pasos en febrero de 1964, cuando Pierre Mesmer, ministro de Defensa del presidente de Gaulle, estableció el CPE (Centre de Prospective et d’Évaluation o Centro de Prospectiva y Evaluación) bajo el mando del general Hughes de l’Estoile. Luego, en agosto de 1967, el CPE se convirtió en el BPE (donde el termino Bureau reemplazó al de Centro).

El CPE realizó estudios estratégicos para las futuras demandas militares francesas, como ser las aeronaves S/VTOL y las de alas de geometría variable.

En febrero de 1965, Hugues de Estoile creó dos grupos de trabajo, entre cuyas tareas estaba la investigación en el campo de la defensa aérea. El Grupo de Trabajo 1 se encargó de la investigación de misiles tierra-aire de medio y largo alcance, y el Grupo de Trabajo 2 de los “aviones tripulados que vuelan a altas velocidades supersónicas”. El 25 de Mayo de 1965, el Grupo de Trabajo Número 2  llegó a la conclusión de que el Armée de l’air necesitaba un  “Aivion pilote á Mach élevé” (avión tripulado de alto Mach)  y lo público en informe titulado “Un avión capaz de volar a altos números de Mach“.

Se creía que este avión entraría en servicio en 1980 y serviría como interceptor, avión de reconocimiento de largo alcance y de ataque estratégico.

Si bien el Armée de l’air (Ejercito del Aire) francés demostró interés en la investigación, los oficiales de alto rango  pronto se apresuraron a señalar que el proyecto era vago y que sería más fácil crear un misil aire-aire de largo alcance que pudiera alcanzar las mismas velocidades. Varios memorandos hacían hincapié en el hecho de que un avión enemigo que volara a una velocidad de Mach  3 penetraría 400 kilómetros sobre el espacio aéreo  francés antes de ser interceptado por un caza capaz de volar a altas velocidades supersónicas. Asimismo la amenaza de bombarderos nucleares atacando territorio francés paso a un segundo plano con la aparición y el despliegue de los misiles balísticos armados con cabeza nuclear.

Entre los argumentos del BPE por los que se consideraba de interés una aeronave capaz de desarrollar velocidades de Mach 3  a 4, estaba el realizar funciones  de vigilancia aérea policial en los cielos franceses  debido a la futura aparición masiva de aeronaves civiles capaces de volar de Mach 2 a Mach 3, algo realmente muy optimista y que finalmente no sucedería.

Sin embargo, el 22 de noviembre de 1965, el BPA (Bureau Prospective Air u Oficina de Aeronaves Avanzadas) del Armée de l’air emitió una opinión positiva, sobre un estudio paramétrico en un avión capaz de alcanzar altas velocidades supersónicas, pero con una aclaración del alcance del programa indicando claramente que no debía enumerar posibles tareas, y tampoco especificar límites más o menos estrictos, ya que estas eran las tareas del pasaporte del programa (ficha-programa), es decir que estos estudios no iban a desembocar en lo inmediato en un programa para obtener un caza operativo capaz de volar a  Mach 3 – 4.

El resultado de la decisión fue el anuncio de un concurso por parte de la dirección del CPE el 14 de diciembre de 1965, en el que participaron Breguet, Dassault, Nord Aviation y Sud Aviation.

Breguet acababa de ser seleccionado para participar en el programa ECAT (Avion école de combat et appui tactique; avión de entrenamiento de combate y apoyo táctico) el futuro avión de ataque Jaguar y no podía presumir de mucha experiencia en vuelos supersónicos, por lo que pronto se retiro de la competencia. Sud Aviation no demostró mucho interés en el programa y también se retiro del mismo.

En mayo de 1966, Dassault y Sud Aviation presentaron sus propuestas. Nord Aviation presentó un diseño avanzado de un caza interceptor biplaza y bimotor de configuración ala en delta con planos canard, capaz de alcanzar una velocidad de Mach 4.5.

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LOS DESAFIOS DE DISEÑAR UN MOTOR, RADAR Y MISILES PARA UN CAZA DE ALTA VELOCIDAD

Matra y Thomson fueron contratados para desarrollar, respectivamente, los misiles y el de radar para el nuevo caza, mientras que Snecma se encargaba de la planta motriz

Como el interceptor debía entrar en servicio en 1980-85, los ingenieros de Thompson creían, no sin razón, que para esos años las computadoras de a bordo disminuirán notablemente su peso y tamaño y verían aumentar significativamente sus capacidades de procesamiento de datos, por lo que propusieron un avanzado radar dotado con una antena fija de escaneo electrónico.

Curiosamente, Francia debería esperar hasta inicios del siglo XXI para desplegar operativamente un radar de barrido electrónico , el PESA Thompson RBE2 que equipa al caza Dassault Rafale.

Como alternativa al radar de barrido electrónico los ingenieros de Thompson propusieron un radar de pulsos Doppler que operara en la banda X (de 8 a 12 GHz) con una antena móvil de un diámetro en el rango de 80 a 120 cm. Este radar debía detectar un objetivo con un RCS de 3 m² a una distancia de 150 kilómetros. A modo de comparación, el radar Cyrano IIB instalado en el caza Mirage IIIE tenía una antena con un diámetro de 40 cm y un alcance de detección de objetivos de 50 kilómetros. 

Matra propuso un misil aire-aire de 6 metros de largo y un alcance de 175 kilómetros. A  los ingenieros de Matra  se les aconsejó que diseñaran los misiles para ser alojados en la bodega interna, por lo que rechazaron el uso de motores estatorreactores debido a posibles problemas con las tomas de aire y las dimensiones generales de la planta motriz del misil. En su lugar Matra decidió utilizar un motor cohete de doble flujo.

En abril de 1968, Matra presentó dos diseños preliminares de misiles aire-aire: el Massue 35, que iba a estar destinado a interceptores con una velocidad máxima de Mach 3.5, y el Massue 50,  para interceptores que volaran a más de Mach 4. Se suponía que estos misiles recibirían un motor de cohete de propulsante líquido del tipo criogénico. A la larga, todos estos estudios sirvieron de base para el desarrollo del misil de alcance medio y guía semiactiva Matra Super 530D.

Se consideraron diez opciones para la planta motriz, incluido el uso conjunto de motores turborreactores y estatorreactores; de estas diez opciones, ocho fueron propuestas por SNECMA. También hubo un proyecto de un ala en delta pesado diseñado en torno al motor estadounidense Pratt & Whitney J58 que equipaba al SR-71  y otro basado en el turbofan Snecma TF306.

Un interesante estudio fue el proyecto del motor estratorreactor basado en el TF306, en el que trabajo Snecma entre 1966 y 1967. El Snecma TF-306 era un desarrollo del motor turbofan Pratt & Whitney TF30, instalado en los aviones experimentales Mirage F2 y Mirage G, y que luego proporcionó a SNECMA experiencia en la creación del turbofan M53, el sucesor del motor Atar. El motor TF 306 era un buen compromiso para alcanzar Mach 2.5, donde su rendimiento comenzaba a disminuir. Tomando como base el TF 306, SNECMA propuso varios motores que combinaban turborreactor y estatorreactor”.

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DASSAULT APRIETA EL ACELERADOR Y MULTIPLICA SUS PROYECTOS DE CAZAS DE MACH 3 y MACH 4

Nod-Aviation fue la siguiente empresa en abandonar la competencia, mientras que Dassault, por el contrario, comenzó a desarrollar una gran cantidad de diseños preliminares de aviones de combate capaces de desarrollar una velocidad de entre Mach 3 y Mach 4, y las primeras propuestas se presentaron el 19 de octubre de 1966. Se investigaron configuraciones mono y bimotoras combinadas con ala en delta y alas de geometría variables. Esta fue la primera vez que los ingenieros franceses utilizaron computadoras para calcular los perfiles de vuelo y las características de vuelo de las aeronaves.

Dassault  llevó a cabo estudios de resistencia al calor y propuso el uso de acero y titanio con paneles de nido de abeja, los cuales se probaron en una unidad térmica.

Uno de los proyectos, denominado Dassault MZI-46Q, presentado en julio de 1967, excedía las 40 toneladas de peso máximo al despegue, superando al MiG-25 en peso y tamaño. Este enorme interceptor podía alcanzar una velocidad máxima de  Mach 4.2 en 7 minutos y mantener esa velocidad durante una persecución por 8 minutos. El MZI-46Q  utilizaría aleaciones de acero y titanio en su construcción debido a las altas temperaturas a las que se vería sometido el fuselaje a esas velocidades. Sus dos enormes motores Snecma M51-30 de 12 toneladas de empuje estaban alimentados por una complejísima toma de aire ventral de geometría variable. En una bodega interna llevaba dos misiles aire-aire de largo alcance y no estaba previsto que lo llevara externamente, por las altas velocidades a las que iba a volar.

Las características del Dassault MZI-46Q (de acuerdo a la publicación francesa Le Fana 461 de abril de 2008, página 23, Alexis Rocher) eran las siguientes:

Longitud: 22,5 m

Envergadura: 12 m

Superficie alar: 120 m²

Peso en vacío: 26.9 Tn

Peso máximo al despegue: 41.2 Tn

Velocidad máxima: Mach 4,2 durante 8 minutos

Planta motriz: 2 motores turbofan SNECMA M51-53 con 13.000 kg de empuje cada uno. Las tomas de aire eran de geometría variable.

Armamento: 2 cañones DEFA de 30 mm + 2 misiles aire-aire en la bodega interna de armamento.

El MZI-46Q era el diseño óptimo de Dassault para alcanzar Mach 4. Pero, tras una serie de reuniones con el Armée de l’Air, Dassault consideró que el mejor proyecto era el Dassault LZI-43, más pequeño y menos potente que el MZI-46Q pero de dimensiones y pesos similares al posterior Mirage 4000, y lo propuso el 19 de febrero de 1969 a las autoridades francesas. Se suponía que el LZ1-43, una de las tantas variantes del proyecto SAME del que hablaremos mas adelante, tendría dos motores Snecma M53.

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Otro proyecto de esa época es el Dassault CY1, de diciembre de 1967, dotado de alas de geometría variable, uno de los 52 proyectos estudiados por Dassault en su búsqueda de un caza interceptor de Mach 3 a Mach 4.

Entre los dotados con alas de geometría variable también podemos nombrar al AY-4 y al MD.117-33.

Se suponía que el proyecto Dassault AY-4, desarrollado en torno al motor Snecma TF 306 DS, desarrollaría una velocidad de Mach 3.2 a una altitud de 54.000 pies (16.460 metros); el AY-4 debía alcanzar esa velocidad en 6 minutos 24 segundos y mantenerla durante 4 minutos 42 segundos, lo que se consideró insuficiente por lo que el proyecto AY-4 fue uno de los primeros en ser rechazado, sumado a que su alcance previsto no era el suficiente. 

El Dassault MD.117-33 tenía un típico fuselaje cilíndrico centrado de forma bastante delgada con raíces alares extendidas que albergaban lo controles del ala de geometría variable. Una de las características físicas más distinguibles de este avión de combate monoplaza y bimotor capaz de volar a más de Mach 3 eran sus góndolas motrices externas, instaladas lo más cerca posible a ambos lados del fuselaje y debajo de las raíces alares.

En general es muy poca la información que hay sobre todos estos proyectos; ya que en esa época eran clasificados. Se admitía, al menos sobre el papel, que había en curso investigaciones sobre este tema. Pero la realidad era que todos estos trabajos eran puramente de investigación y con pocas probabilidades de convertirse en un prototipo o una aeronave de investigación ya que la construcción de un caza con una velocidad máxima de Mach 4 en términos de trabajo en la creación de materiales estructurales, motores de aviación y su peso de despegue iba más allá de las capacidades tecnológicas de la industria francesa de ese momento.

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EL PROGRAMA SAME Y EL DASSAULT MD-750

Después del trabajo realizado en 1967-68, Dassault recibió un contrato por 5 millones de francos para un programa más específico y menos ambicioso llamado SAME (Système Avion Mach Élevé o Sistema de Aeronave de Alto Mach): la necesidad de alcanzar Mach 4 fue eliminada y el rango de velocidades paso a ser de  Mach 2.5 – 3.0 o Mach 3.0 – 3.5.

El 19 de febrero de 1969, Dassault presentó un proyecto para un avión bimotor de ala delta, designado MD-750. La velocidad máxima de la aeronave debía ser de Mach 3.5 y el tiempo para ascender 16.000 metros de 5 a 6 minutos; además, estaba previsto que el MD-750 pudiera volar una velocidad de Mach 3.2 durante 10 minutos.

En junio de 1969 se presentaron en la revista “Aviation Magazine” los diagramas de tres vistas del Dassault del MD-750, realizados por Alain Ratineau. Si bien no hubo comentarios oficiales al respecto, ese mismo año en el Salón Aéreo de Le Bourget se exhibió en el stand de Dassault una maqueta de un caza capaz de volar a Mach 3 igual al publicado en “Aviation Magazine”. Este pronto fue bautizado por el periodismo especializado como  “Super Mirage 6000” y “Mega Mirage”.

De la maqueta exhibida en Le Bourget, se podía deducir  que el MD-750 era un caza interceptor pesado bimotor monoplaza, con una configuración de  ala delta sin cola y dotado de un gran empenaje vertical. Su tamaño sería similar al del bombardero supersónico de alcance medio Dassault Mirage IV.

El MD-750 tenía la parte frontal del fuselaje (nariz y cabina) ubicada frente a las tomas de aire dotadas con una sección transversal rectangular. Las tomas de aire eran muy parecidas a las del MiG-25 “Foxbat”; la parte superior comenzaba justo detrás de la cabina y descendía en un ángulo de –20 °.

El conjunto tren del aterrizaje tenía que ser muy grande y muy probablemente habría sido posible pasar por debajo del ala sin agacharse. El tren de aterrizaje principal (una rueda en cada bastidor) se ubicaba bajo las alas y debería haberse retraído y alojado en un pozo ubicado entre ellas y la parte inferior del fuselaje. El tren de aterrizaje delantero, de una sola  rueda, tenía que retraerse hacia adelante y ubicarse debajo del fuselaje al nivel de las tomas de aire.

El parabrisas era fijo y constaba de dos placas transparentes separadas  por un arco longitudinal. Se suponía que la parte móvil de la cúpula transparente tenía una bisagra en la parte trasera y su apertura era hacia arriba. La cúpula también estaba compuesta por placas transparentes separadas  por un arco longitudinal. En general, el conjunto del parabrisas y cúpula era una reminiscencia del utilizado en los prototipos del caza-interceptor canadiense Avro Canada CF-105 Arrow.

Debajo del fuselaje se ubicaban dos grandes aletas verticales inclinadas hacia afuera; estas  comenzaban detrás del tren de aterrizaje principal y se extendían hacia la parte trasera del fuselaje, disminuyendo gradualmente en altura.

El avión iba a estar equipado con tres aerofrenos, dos en la parte superior del fuselaje y un tercero en la zona inferior del fuselaje entre las dos góndolas motrices.

Sin embargo, todas eran especulaciones en base al modelo exhibido en Le Bourget y todavía había poca información sobre el proyecto y, muy probablemente, podría ser un truco publicitario de la empresa. Según parece ser, la cuestión de la construcción de este avión nunca se consideró seriamente; no se planeó producir ni un prototipo ni un avión experimental.

En 1970, el programa SAME se consideró demasiado ambicioso y, en cambio, se recomendó desarrollar el caza bimotor ACF (Avion de Combat Futur, avión de combate futuro), con un peso de despegue de 16 toneladas y una velocidad máxima de Mach 2.5. Como parte de este programa, se iba a construir el avión polivalente, el Mirage G8, que se utilizaría como laboratorio de vuelo.

La construcción en diez años de 170 cazas Dassault MD-750 capaces de volar a una velocidad de Mach 3 se estimó en 20 mil millones de francos a precios de 1969, lo que era cuatro veces más caro que los sistemas de misiles antiaéreos de defensa aérea que tenían una eficiencia similar. Finalmente, en 1971 se cerró el programa SAME.

El programa ACF, que sucedió al SAME, no corrió mejor suerte y también fue cancelado, a pesar de que el Mirage G8 pudo acelerar a una velocidad de Mach 2.34, velocidad aún no superada por un caza de origen europeo.

En conclusión, el programa SAME no fue más que un ejercicio intelectual de desarrollo tecnológico para la oficina de diseño de Dassault. Al mismo tiempo demostró la inutilidad del deseo de obtener un avión de alta velocidad y permitió determinar las limitaciones del potencial industrial del país.

Sin embargo, gracias a este programa, se crearon el motor SNECMA M53, el misil Super 530D y los modernos radares aerotransportados para cazas desarrollados por el empresa francesa Thompson.

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Nota del Autor: Este articulo y en general todos los que el lector pueda encontrar en la web se basan en una nota titulada “Le mirage du Mach 3-Mach 4. Les secrets trisoniques de Dassault”  publicada por Alexis Rocher  en la revista “Le Fana de l’ Aviation” 2008-04 (Nro 461).

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Fuentes y Fotos: Alternative History 1, Alternative History 2, AviationsMilitaires, Desarrollos del Griffon por SNCAN, Foro Secret Projects, Military Factory, Prototypes.com, TVD.IM,