JATO ( acrónimo de jet-assisted take-off ) es un tipo de despegue asistido que ayuda a aeronaves sobrecargadas a despegar al proporcionarles empuje adicional en forma de pequeños cohetes . El término JATO se usa indistintamente con el término (más específico) RATO , por rocket-assisted take-off (o, en la jerga de la RAF , RATOG , por rocket-assisted take-off gear ).
En 1927, el laboratorio soviético de investigación y desarrollo Gas Dynamics Laboratory desarrolló cohetes de combustible sólido para ayudar al despegue de aviones y en 1931 se llevó a cabo el primer uso exitoso del mundo de cohetes para ayudar al despegue de aviones en un U-1, la designación soviética para un entrenador Avro 504 , que logró alrededor de cien despegues asistidos exitosos. [1] [2] También se lograron despegues asistidos exitosos en los bombarderos pesados Tupolev TB-1 [ 3] y Tupolev TB-3 [1] [4] La prueba oficial del Tupolev TB-1 en 1933 acortó el despegue en un 77% al usar los cohetes. [1]
Los primeros experimentos con cohetes para impulsar planeadores en el aire se llevaron a cabo en Alemania en la década de 1920 ( Lippisch Ente ), y más tarde, tanto la Royal Air Force como la Luftwaffe introdujeron tales sistemas en la Segunda Guerra Mundial . [5] El sistema británico usaba cohetes de combustible sólido bastante grandes para derribar aviones (típicamente el Hawker Hurricane ) desde una pequeña rampa instalada en la parte delantera de los buques mercantes, conocidos en servicio como mercantes armados con catapulta (o buques CAM) , para proporcionar cierta cobertura contra los aviones de patrulla marítima alemanes . Después de disparar, el cohete se soltaba desde la parte trasera del avión para caer al agua y hundirse. Una vez realizada la tarea, el piloto volaría a territorio amigo si era posible o saltaría en paracaídas desde el avión, con la esperanza de ser recogido por uno de los barcos de escolta. Durante dos años, el sistema solo se empleó nueve veces para atacar aviones alemanes con ocho derribos registrados por la pérdida de un solo piloto.
La Luftwaffe también utilizó la técnica con unidades de combustible líquido fabricadas por la firma Walter y BMW, y de combustible sólido, fabricadas por las firmas Schmidding y WASAG , como motores cohete, ambos firmemente fijados y desechables, para despegar más rápido y con recorridos de despegue más cortos. Estos se utilizaron para mejorar el rendimiento de despegue de sus bombarderos medianos y el enorme planeador Messerschmitt Me 321 Gigant de 55 metros de envergadura , concebido en 1940 para la invasión de Gran Bretaña, y utilizado para abastecer el frente ruso. Los enormes Me 321 contaban originalmente con la asistencia de hasta tres cazas pesados Messerschmitt Bf 110 en la denominada disposición Troika-Schlepp en el aire con cargas que de otro modo habrían hecho que el despegue fuera demasiado largo, pero con mucho riesgo de colisión aérea con el trío de Bf 110 en formación en V que participaban en una función simultánea de remolcador , que se suponía que se aliviaría en gran medida con la sustitución del trío de Bf 110 por un único ejemplar del inusual avión remolcador de cinco motores de fuselaje doble Heinkel He 111Z diseñado específicamente para ese fin. El uso de métodos de despegue asistidos por cohetes se volvió especialmente importante al final de la guerra, cuando las longitudes de las pistas utilizables se redujeron drásticamente debido a los resultados de los bombardeos aliados. Su sistema utilizaba típicamente cohetes lanzables Walter HWK 109-500 Starthilfe ("ayuda al despegue"), también conocidos como "Rauchgerät", generadores de humo, unidades propulsoras monopropulsadas de combustible líquido unificadas cuyos motores eran accionados por la descomposición química de " T-Stoff ", esencialmente peróxido de hidrógeno casi puro , con un compuesto catalítico Z-Stoff . Se utilizó un paquete de paracaídas en la parte delantera de contorno romo de la carcasa exterior del motor para frenar su caída después de ser liberado del avión, de modo que el sistema pudiera reutilizarse. Los primeros experimentos se llevaron a cabo en 1937 en un Heinkel He 111 , pilotado por el piloto de pruebas Erich Warsitz en Neuhardenberg , un gran campo a unos 70 kilómetros al este de Berlín , catalogado como aeródromo de reserva en caso de guerra. [6] Otros experimentos alemanes con JATO tenían como objetivo ayudar al lanzamiento de aviones interceptores como el Messerschmitt Me 262 C, como las versiones especiales Heimatschützer , generalmente equipadas con una versión del motor de cohete de combustible líquido Walter HWK 109-509 del Me 163 Komet El programa se realizó en el extremo posterior del fuselaje o en una especie de "vaina" debajo de él, justo detrás del borde de salida del ala, para ayudar a sus turborreactores Junkers Jumo 004 , o un par de motores de combinación de cohetes a reacción BMW 003R especialmente impulsados por cohetes en lugar de los Jumo 004, de modo que los interceptores Heimatschützer Me 262C pudieran alcanzar antes las formaciones de bombarderos enemigos. Se construyeron y probaron dos prototipos de las versiones Heimatschützer del Me 262, de los tres diseños propuestos. En contraste con la amplia variedad de tipos de aeronaves con las que se probaron los diseños de propulsores monopropulsantes líquidos modulares Starthilfe diseñados por HWK , que tuvieron cierto grado de uso en primera línea; Los diseños de refuerzo RATO de combustible sólido antes mencionados de las empresas Schmidding y WASAG siguieron siendo de naturaleza casi estrictamente experimental, y las unidades de refuerzo de combustible sólido de 500 kg de empuje de Schmidding estaban destinadas a entrar en servicio, un cuarteto montado por fuselaje para su uso con el diseño radical de interceptor de cohetes VTO Bachem Ba 349 en 1945, para sus necesidades de lanzamiento vertical. El sistema estrictamente experimental HWK 109-501 Starthilfe RATO utilizó un motor "caliente" bi-propelente similar al del caza cohete Me 163B Komet , añadiendo una masa de 20 kg de una combinación de hidracina B-stoff , mezclada con "Br-stoff" ( destilado de hidrocarburo de ligroína ) como "combustible" principal al monopropelente T-Stoff todavía desestabilizado con el permanganato Z-Stoff para la ignición como oxidante, triplicando la cifra de empuje del 109-500 de 4,95 kN (a 14,71 kN/1.500 kgf) con una combustión de 30 segundos de duración. Debido a que los riesgos del sistema "caliente" son similares y exigen procedimientos de manejo y abastecimiento de combustible especiales similares a los del motor cohete 509A del Komet, el 109-501 parece haber permanecido como un diseño estrictamente experimental, utilizándose únicamente para los vuelos de prueba del prototipo de bombardero a reacción Junkers Ju 287 V1. [7]
A principios de 1939, la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos proporcionó $1,000 a Theodore von Kármán y al Rocket Research Group (incluidos Jack Parsons , Frank Malina , Edward Forman y Apollo MO Smith ) en el Laboratorio Aeronáutico Guggenheim en el Instituto de Tecnología de California (GALCIT) para investigar el despegue asistido por cohetes de aeronaves. Esta investigación JATO fue la primera investigación de cohetes en recibir asistencia financiera del gobierno de los EE. UU. desde la Primera Guerra Mundial, cuando Robert H. Goddard tenía un contrato del Ejército para desarrollar armas de cohetes de combustible sólido. [8] [9] [10] A fines de 1941, von Kármán y su equipo conectaron varios Aerojet JATO de combustible sólido de 50 libras de empuje a un avión ligero Ercoupe, y el capitán del ejército Homer Boushey despegó en carreras de prueba. En la última carrera quitaron la hélice, colocaron seis unidades JATO debajo de las alas y Boushey fue impulsado al aire para un vuelo corto, el primer estadounidense en volar solo con energía de cohetes. Ambos servicios armados utilizaron combustible sólido JATO durante la guerra. [10] : 329
Después de la Segunda Guerra Mundial, el JATO se utilizó a menudo para superar el escaso empuje de los primeros motores a reacción a bajas velocidades o para ayudar a despegar a aviones muy cargados. Por ejemplo, el Avro Shackleton con motor de hélice , cuando iba muy cargado de combustible para vuelos largos de vigilancia marítima, dependía de los turborreactores Armstrong Siddeley Viper para despegar.
El primer avión de pasajeros a reacción del mundo , el De Havilland DH 106 Comet , incluía una disposición de diseño para transportar dos cohetes propulsores De Havilland Sprite propulsados por peróxido de hidrógeno destinados a ser instalados en condiciones de " altura y calor " desde aeropuertos como Jartum y Nairobi. [11] [12] Estos fueron probados en treinta vuelos, pero los motores a reacción De Havilland Ghost por sí solos se consideraron lo suficientemente potentes y algunas aerolíneas concluyeron que los motores de cohetes eran poco prácticos. [13] Sin embargo, los accesorios Sprite se mantuvieron en los Comet 1 de producción, pero se volvieron innecesarios con las posteriores actualizaciones del motor. [14]
A finales de la década de 1950, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , la Fuerza Aérea Alemana y las Fuerzas Aéreas Soviéticas llevaron a cabo programas experimentales de lanzamiento de longitud cero para el lanzamiento de aviones de combate utilizando diseños de propulsores de alto empuje y corta duración de combustión de apariencia y función similares. La USAF utilizó un Republic F-84 modificado , designado EF-84G, que utilizaba el propulsor de combustible sólido de nivel de empuje de 240 kN (26 toneladas cortas) del misil de crucero MGM-1 Matador diseñado por Aerojet General, con una duración de empuje de dos segundos. El VVS soviético utilizó un caza MiG-19 modificado , designado SM-30, lanzado desde un lanzador especial y utilizando un diseño de propulsor de cohete de combustible sólido casi idéntico al del EF-84G, pero con un nivel de empuje mucho más potente, de 600 kN (64 toneladas cortas). Los F-100 y F-104 también se utilizaron para experimentos de lanzamiento de longitud cero, con unidades de refuerzo de caída de potencia similar a la de los experimentos SM-30 de los soviéticos. [15]
También en la década de 1950, el JATO Junior fue un intento de Aerojet Engineering de introducir unidades JATO más pequeñas en aviones comerciales pequeños, pero fue bloqueado por la Oficina de Aeronáutica de la Armada de los EE. UU. Aerojet afirmó que la botella JATO más pequeña, que proporciona 250 libras de empuje durante 12 segundos, podría ayudar a un avión privado ligero, que normalmente requiere casi 900 pies (270 m) de pista para superar un obstáculo de 50 pies (15 m) de altura, podría hacer lo mismo con 300 pies (91 m) de pista con una unidad JATO Jr. [16] Las botellas JATO Junior montadas en las góndolas del motor se ofrecieron brevemente como una opción de fábrica en el Beechcraft Twin Bonanza ; se promocionaron no como una ayuda para el despegue, sino como un medio para extender la distancia de planeo durante un aterrizaje forzoso en terreno desfavorable. Sin embargo, no se sabe si las botellas alguna vez se instalaron realmente en un Twin Bonanza de producción o se usaron en alguna instancia que no fueran vuelos de prueba de fábrica. [17]
El Boeing 727 tenía previsto el sistema de asistencia JATO de Aerojet para su uso en condiciones de "altura y calor", en particular en la Ciudad de México y La Paz . [18] [19] Una opción JATO estaba disponible para el Fairchild Swearingen Metroliner para aumentar el peso de despegue manteniendo al mismo tiempo los requisitos de ascenso con un motor inoperativo. [ cita requerida ]
A finales de 1980, el plan de operaciones militares de los Estados Unidos, Operation Credible Sport, tenía como objetivo rescatar a los rehenes retenidos por Irán utilizando aviones de carga C-130 modificados con motores de cohete para permitir un despegue y aterrizaje muy cortos. El plan se canceló después de que se produjera un accidente durante un aterrizaje de prueba cuando las unidades JATO orientadas hacia adelante (diseñadas para frenar el avión) se dispararon antes que las unidades orientadas hacia abajo (diseñadas para amortiguar el aterrizaje), lo que provocó que el avión aterrizara de emergencia.
El JATO se volvió en gran medida innecesario a medida que mejoraba el empuje de despegue de los motores a reacción y ahora rara vez se utiliza, incluso cuando se opera con gran carga desde pistas cortas o en condiciones de "altura y calor". [ cita requerida ] Se utiliza ocasionalmente en circunstancias excepcionales, en aeronaves especialmente equipadas, principalmente militares. [20]
El coche cohete JATO es una leyenda urbana que cuenta la historia de un coche equipado con unidades JATO que luego se encuentra estrellado contra una ladera de montaña. Esta historia se suele citar como ejemplo de un premio Darwin ; parece ser apócrifa, sin ninguna base real. [21]
La leyenda ha sido examinada varias veces en el programa MythBusters de Discovery Channel . Para el primer intento, en un episodio piloto de 2003, la tripulación replicó la escena y el empuje del JATO con algunos motores de cohetes amateur disponibles comercialmente. El automóvil fue muy rápido, superando al helicóptero perseguidor, pero ni cerca de las 300 mph (500 km/h) reportadas en la historia original, y no logró despegar. El mito fue revisado en 2007, utilizando una configuración diferente de cohetes en un intento de hacer volar el automóvil; explotó antes de llegar al final de su rampa de lanzamiento. El mito fue revisado nuevamente en 2013 en el primer episodio de la temporada 12 de Mythbusters , como una celebración de su décimo año en el aire.
Un Dodge Coronet 1958 equipado con JATO en el lago seco El Mirage se utilizó para un anuncio televisivo para demostrar la potencia de sus frenos de "contacto total". Esto se transmitió durante The Lawrence Welk Show a fines de la década de 1950. [22]
Notas
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