Paul Michael Bevilaqua (nacido el 11 de mayo de 1945) es un ingeniero aeronáutico de Lockheed Martin en California , Estados Unidos . En 1990, inventó el ventilador de sustentación para el Joint Strike Fighter F-35B junto con su compañero ingeniero de Skunk Works , Paul Shumpert. [1]
En 2005, Bevilaqua fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería por sus contribuciones teóricas, innovaciones prácticas y mayor utilidad operativa en aeronaves de despegue y aterrizaje verticales.
Bevilaqua obtuvo su Doctorado en Aeronáutica y Astronáutica con un enfoque en estelas turbulentas en la Universidad de Purdue en 1973. [2] También fue teniente de la Fuerza Aérea en la Base Aérea Wright-Patterson (WP-AFB), donde comenzó su trabajo profesional en 1971. [3] Se convirtió en Director Adjunto del Laboratorio de Conversión de Energía en WP-AFB , dirigido por el inventor de los aviones a reacción Hans von Ohain . En 1975, Paul dejó la Fuerza Aérea para ser Gerente de Programas Avanzados en la Planta de Aeronaves de la Armada de Rockwell International . [3] En 1985, fue nombrado Científico Aeronáutico Jefe en Lockheed , tratando de idear una nueva línea de negocio. [3]
Hans von Ohain inspiró a Bevilaqua a pensar como ingeniero en lugar de como matemático [4] [5] - "en la escuela aprendí a mover las piezas, y Hans me enseñó a jugar al ajedrez", [6] aunque también dijo lo mismo sobre Purdue. [2] Ohain también le mostró a Bevilaqua "lo que significan realmente esos diagramas TS ". [3]
Mientras estaban en WP, Ohain, [7] Bevilaqua y otros investigaron y patentaron [8] varios conceptos relacionados con el flujo, algunos de ellos siendo multiplicadores de flujo relacionados con el despegue y aterrizaje verticales .
En la década de 1980, el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos quería un avión de despegue y aterrizaje vertical/corto (V/STOVL) con más velocidad y carga útil que el Harrier / AV-8B . [9] [10] [11]
Bevilaqua trabajaba para Lockheed Skunk Works en 1986, cuando DARPA y la agencia británica similar lanzaron un programa llamado ASTOVL [11] y emitieron un contrato de 9 meses para desarrollar conceptos [12] para un avión supersónico furtivo STOVL , de acuerdo con los deseos del USMC , pero sin los estrictos requisitos técnicos habituales. [3]
El desafío de combinar el vuelo supersónico y el STOVL es que un motor lo suficientemente potente como para elevar un avión sería demasiado ancho para ser supersónico, como lo demostró el Harrier . [3] [5] Se necesitaba un motor más pequeño con un mayor flujo de aire, pero parecía imposible.
Inspirado por el turbofán de popa General Electric CJ805 -23 [13] y el turbofán en tándem Rolls-Royce , [3] [14] un sistema apropiado parecía ser un sistema de empuje dual con un vector de elevación en la parte delantera y una tobera giratoria en la parte trasera para el motor a reacción, que se contrarrestaban entre sí.
Se exploraron muchas opciones, [13] pero a falta de un mes y sin resultados, Bevilagua volvió a analizar la situación. Tres elementos estaban claros: [5]
El uso del aire de derivación es la forma habitual de aumentar el empuje, pero cuando el flujo de aire disminuye, también lo hace la presión, lo que aumenta la velocidad del motor con el riesgo de que falle. Este aparente defecto se convirtió de repente en una ventaja cuando se le ocurrió que la potencia adicional del motor se podía aprovechar haciendo girar un ventilador de sustentación. [5] "Me llevó ocho meses de lluvia de ideas programar la computadora en mi cabeza y diez segundos para que se me ocurriera la idea". [2]
La solución implicó transformar parte del chorro de aire caliente en un flujo de aire vertical extrayendo energía del chorro de aire caliente con una turbina que hace girar un eje que impulsa un ventilador que apunta hacia abajo, aumentando así el impulso y, por lo tanto, la sustentación, sin aumentar la resistencia . [2] La transición entre la sustentación horizontal y vertical debe controlarse con precisión, y las dos columnas de sustentación deben equilibrarse cuidadosamente para mantener el control de la aeronave.
El sistema funciona de manera similar a un turbofán , con un ventilador de derivación adicional movido e inclinado 90 grados para mover el aire frío no quemado verticalmente en lugar de horizontalmente, [12] o un helicóptero de turbina cuyo rotor está encogido y encapsulado. Este efecto es similar a los conceptos de multiplicador de flujo anteriores investigados por Bevilaqua (ver #Lista de artículos) y otros (aunque los métodos son diferentes), logrando una relación sustentación/empuje de 1,5:1 [12] donde las aeronaves exitosas anteriores estaban limitadas a 1:1 en el mejor de los casos.
Bevilaqua no es [6] un ingeniero de propulsión y recibió ayuda de varios expertos de Lockheed en propulsión, materiales y otros campos especializados para verificar las teorías del concepto, que luego fueron patentados en 1990-93. [1]
Tanto la DARPA como el Cuerpo de Marines aprobaron el concepto, [10] y a partir de ahí, se desarrolló a través de varios programas de defensa como CALF y JAST [11] en el Programa Joint Strike Fighter y hasta el X-35B y el F-35B. Bevilaqua fue una figura clave a la hora de persuadir [10] a la Fuerza Aérea en 1992 de que el concepto de avión podría ser útil como avión convencional sin el LiftFan . Cuando la Marina de los EE. UU. también se unió, [10] el camino estaba allanado para el concepto JSF de aviones similares con diferentes aplicaciones, de acuerdo con los hallazgos de JAST Concept Exploration. [11]
El desarrollo práctico y las pruebas del motor y el sistema F135 fueron realizados por Pratt & Whitney , Allison Engine Company , [16] NASA , [17] Rolls-Royce y otros.
Se dice [18] que uno de los factores clave para entregar el contrato JSF de 200 mil millones de dólares [3] a LM fue cuando el X-35B despegó desde una pista de 150 pies, se volvió supersónico y aterrizó verticalmente en un vuelo el 20 de julio de 2001 [19] , un desempeño que solo el X-35B había logrado, y solo gracias al concepto LiftFan.
El equipo JSF recibió el Trofeo Collier en 2001 [20] [21] por el sistema de trabajo, y Bevilaqua recibió el Premio Paul E. Haueter Memorial ( Sociedad Americana de Helicópteros ) en 2004. [22]
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