Lockheed Have Blue era el nombre en clave del demostrador de prueba de concepto de Lockheed para un caza furtivo. Have Blue fue diseñado por la división Skunk Works de Lockheed y probado en Groom Lake , Nevada . El Have Blue fue el primer avión de ala fija cuya forma externa fue definida por la ingeniería de radar en lugar de la ingeniería aeroespacial . La forma facetada del avión fue diseñada para desviar las ondas electromagnéticas en direcciones distintas a la del emisor de radar de origen , reduciendo en gran medida su sección transversal de radar .
Para diseñar el avión, el equipo de diseño de Skunk Works aprovechó las matemáticas publicadas por el físico y matemático soviético Petr Ufimtsev sobre la reflexión de las ondas electromagnéticas. [1] Un ingeniero furtivo de Lockheed, Denys Overholser, había leído la publicación y se dio cuenta de que Ufimtsev había creado la teoría matemática y las herramientas para realizar el análisis de elementos finitos de la reflexión del radar. [2]
El diseño final se caracterizó por tener superficies facetadas para desviar las ondas de radar y alejarlas del receptor de radar. Tenía alas muy en flecha y estabilizadores verticales inclinados hacia adentro , lo que le valió el apodo de "el diamante sin esperanza", un juego de palabras con el diamante de la esperanza . El primer avión operativo realizó su vuelo inaugural el 1 de diciembre de 1977.
Se construyeron dos vehículos voladores, pero ambos se perdieron debido a problemas mecánicos. No obstante, el Have Blue se consideró un éxito y allanó el camino para el primer avión furtivo operativo, el Senior Trend o Lockheed F-117A Nighthawk .
En la década de 1970, los planificadores estadounidenses tenían cada vez más claro que, en caso de enfrentamiento militar con las fuerzas del Pacto de Varsovia , los aviones de la OTAN sufrirían rápidamente grandes pérdidas. Esto se debió a las sofisticadas redes de defensa soviéticas, que utilizaban radares de vigilancia, misiles tierra-aire guiados por radar (SAM) y artillería antiaérea (AAA) para buscar y eliminar a los aviones enemigos. En consecuencia, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) inició un estudio sobre aviones de baja observabilidad, con el fin de diseñar y producir un avión furtivo operativo. Inicialmente se invitó a cinco empresas, tres de las cuales se retiraron pronto. A las dos restantes se les unió más tarde Lockheed.
El Lockheed Have Blue nació de la necesidad de evadir la detección por radar. Durante la Guerra de Vietnam , los SAM guiados por radar y los AAA representaban una amenaza significativa para los aviones estadounidenses. Por esta razón, los aviones de ataque durante la guerra a menudo requerían aviones de apoyo para realizar patrullas aéreas de combate y supresión de las defensas aéreas enemigas (SEAD). [3] La Guerra de Yom Kippur de 1973 volvió a poner de relieve la vulnerabilidad de las aeronaves a los SAM: la Fuerza Aérea israelí perdió 109 aviones en 18 días. [3] Durante la Guerra Fría , la Unión Soviética desarrolló una red de defensa integrada, en la que eran fundamentales los radares de vigilancia de mediano a largo alcance. Los SAM y AAA se instalarían alrededor de lugares clave para defenderlos de los aviones enemigos entrantes. [3] Si la tasa de pérdidas de Israel durante la Guerra de Yom Kippur la experimentaran las fuerzas de la OTAN durante una confrontación militar con el Pacto de Varsovia , el número de aviones de la OTAN se agotaría en dos semanas. [3]
En 1974, la DARPA solicitó en secreto respuestas a cinco fabricantes de aeronaves sobre dos cuestiones. La primera se refería a los umbrales de firma en los que una aeronave es prácticamente indetectable. El segundo punto era si estas empresas tenían la capacidad de diseñar y fabricar una aeronave de ese tipo. [3] Fairchild y Grumman se negaron a participar, mientras que General Dynamics insistió en el uso de contramedidas electrónicas . Como resultado, General Dynamics abandonó la discusión. Las dos empresas restantes, McDonnell Douglas y Northrop , recibieron 100.000 dólares cada una para realizar más investigaciones. [4]
Lockheed, que había estado ausente de la industria de los aviones de combate durante 10 años, no fue contactada por DARPA en 1974. Ed Martin, director de ciencia e ingeniería de Lockheed California Companies, se enteró de la investigación sobre el sigilo durante su trabajo en el Pentágono y Wright-Patterson AFB . [5] Martin y Ben Rich , que en ese momento se había convertido recientemente en presidente de Skunk Works , informaron a Clarence "Kelly" Johnson sobre el programa. La Agencia Central de Inteligencia (CIA) dio permiso a Skunk Works para discutir con DARPA las características de sigilo del A-12, M-21 y D-21 . [5] En nombre de la empresa, Rich y Martin solicitaron formalmente permiso a DARPA para participar en el programa, pero la agencia inicialmente se negó porque no había fondos suficientes; después de mucho debate, se permitió la entrada a Lockheed, aunque sin un contrato gubernamental. [5]
El diseñador preliminar Dick Scherrer solicitó posibles formas en las que pudiera basar su diseño de sección transversal de radar (RCS) baja. Le presentaron a Denys Overholser, [6] quien le recomendó un avión con superficies planas. Overholser relató más tarde su discusión con Sherrer: "Cuando Dick Scherrer me preguntó... le dije 'Bueno, es simple, simplemente lo haces con superficies planas e inclinas esas superficies planas, barriendo los bordes lejos del ángulo de visión del radar, y de esa manera básicamente haces que la energía se refleje lejos del radar'". [7] Posteriormente, Scherrer dibujó un avión preliminar de sección transversal de radar baja con superficies facetadas. [7] Al mismo tiempo, Overholser contrató al matemático Bill Schroeder, con quien había tenido una relación laboral previa; de hecho, fue Schroeder quien entrenó a Overholser en matemáticas relacionadas con los aviones furtivos. [7] Kenneth Watson fue contratado como el diseñador principal de aviones. [7]
Durante las semanas siguientes, el equipo creó un programa informático que podía evaluar la RCS de los posibles diseños. El software de predicción de RCS se llamó "ECHO 1". A medida que avanzaban las pruebas con el programa, se hizo evidente que los cálculos de los bordes del programa eran incorrectos debido a la difracción . [7] Para superar esto, Overholser incorporó elementos de la investigación del ingeniero soviético Pyotr Ufimtsev en el software. [7] [8] (En 1962, Ufimtsev, como científico jefe del Instituto de Ingeniería de Radio de Moscú, publicó un artículo seminal titulado Método de ondas de borde en la teoría física de la difracción . El trabajo había sido traducido por la División de Tecnología Extranjera del Comando de Sistemas de la Fuerza Aérea de los EE. UU. [9] ) ECHO 1 permitió al equipo decidir rápidamente cuál de los 20 diseños posibles era el óptimo, y finalmente se decidió por el diseño de ala delta facetada. [10] Sin embargo, muchos dentro de la división eran escépticos sobre la forma, lo que dio lugar al nombre de "Diamante sin esperanza" [11] – Kelly Johnson le dijo a Rich: "Nuestro viejo dron D-21 tiene una sección transversal de radar más baja que ese maldito diamante". [10]
En mayo de 1975, Skunk Works elaboró un informe interno titulado "Informe de progreso n.° 2, estudios conceptuales de alto sigilo". En él se incluía un estudio conceptual llamado "Little Harvey", que incluía el dibujo de Kelly Johnson de un avión con formas suavemente fusionadas. Johnson defendía el uso de formas fusionadas como la mejor manera de lograr el sigilo, mientras que Ben Rich abogaba por ángulos facetados. Rich ganó la discusión con Johnson, algo que no suele ocurrir. [12]
El esfuerzo de diseño produjo una serie de modelos de madera. Un modelo de 24 pulgadas de largo, hecho de madera de balsa , demostró la colocación de la estructura interna y las puertas de acceso. Un artículo de Air & Space señaló que "el taller de modelos encontró casi imposible hacer que todas las superficies planas llegaran a un solo punto en una esquina. Los ingenieros encontraron más tarde la misma dificultad al fabricar el prototipo en la fábrica". [13] Para las primeras pruebas del diseño, se construyeron dos maquetas de madera a escala ⅓. Un modelo, recubierto de papel de aluminio, se utilizó para verificar los cálculos RCS del ECHO 1, mientras que el otro se destinó a pruebas en el túnel de viento. [10] [14] Posteriormente, se trasladó un modelo a las instalaciones de pruebas de radar de Grey Butte Range en el desierto de Mojave cerca de Palmdale , lo que permitió pruebas más precisas del RCS del avión. En el evento, el nivel RCS del avión confirmó las predicciones del ECHO 1. [10] Esto significó que Ben Rich ganó un cuarto de Johnson, quien previamente insistió en que el D-21 tenía menos RCS que Have Blue . [10]
En el verano de 1975, la DARPA invitó informalmente a Lockheed, Northrop y McDonnell Douglas a desarrollar un avión bajo el nombre de "Experimental Survivable Testbed" (XST). [11] [15] McDonnell Douglas, habiendo identificado los umbrales en los que los aviones se consideraban indetectables, no pudo diseñar y producir un avión de este tipo. [16] La fase 1 de XST vería a Lockheed y Northrop construir modelos a escala real para probar su RCS, construir vehículos volables y probar sus diseños en túneles de viento. Después de la fase 1, se seleccionaría un único contratista para continuar con la construcción y las pruebas de vuelo de dos demostradores como parte de la fase 2. [15] Los diseños de Northrop y Lockheed eran generalmente similares, aunque la presentación del primero presentaba superficies más angulares y planas. La empresa utilizó "GENSCAT", un software similar a ECHO 1, para calcular el RCS de sus diseños. [16] [17]
El 1 de noviembre de 1975, Lockheed y Northrop obtuvieron contratos de 1,5 millones de dólares cada uno para proceder con la Fase 1 del XST. [18] Durante un período de cuatro meses, las dos compañías tuvieron que construir maquetas de madera a escala real, que luego serían evaluadas en las instalaciones de prueba de dispersión de objetivos de radar (RATSCAT) de la USAF en White Sands, Nuevo México . [16] Para probar los retornos de radar del diseño, Lockheed erigió un poste especialmente construido de 187.000 dólares sobre el que se posaría el modelo. En marzo de 1976, un modelo de Lockheed fue transferido al campo de tiro antes de ser probado; el mes siguiente Lockheed fue declarado ganador [19] porque el Northrop XST tenía un RCS de hemisferio lateral mucho más alto. [ aclaración necesaria ] [20] DARPA, al darse cuenta del progreso acumulado a lo largo del estudio, instó al equipo de Northrop a permanecer unido. La agencia iniciaría más tarde el Battlefield Surveillance Aircraft-Experimental (BSAX), que evolucionó hasta convertirse en el Tacit Blue y, en última instancia, en el bombardero B-2 . [21]
Skunk Works ahora tenía que diseñar, construir y probar en vuelo dos demostradores tripulados como parte de la Fase 2, o Have Blue . Para construir los demostradores, Ben Rich tuvo que recaudar 10,4 millones de dólares de la dirección de Lockheed, que consiguió en junio. La Fase 2 comprendía tres objetivos principales, que eran la validación de: visibilidad reducida en los espectros de ondas de radio , infrarrojos y visuales y observabilidad acústica reducida ; cualidades de vuelo aceptables; y las "capacidades de modelado que predicen con precisión las características poco observables de una aeronave en vuelo". [21]
La construcción de ambos demostradores Have Blue utilizó herramientas sobrantes del programa C-5 . El ensamblaje final del HB1001 estaba originalmente programado para completarse en agosto de 1977, antes de ser probado en tierra hasta mediados de octubre. El lanzamiento secreto estaba previsto para el 23 de octubre, después de lo cual el avión sería desmantelado y transportado al área de prueba. [22] Sin embargo, el 1 de septiembre, con el HB1001 parcialmente completado, los maquinistas de Lockheed se declararon en huelga durante cuatro meses. Un grupo de gerentes se hizo cargo del trabajo de ensamblaje, que se completó en seis semanas, y las pruebas en tierra comenzaron el 17 de octubre. [23]
Aunque superficialmente similares al posterior F-117, los prototipos Have Blue eran aviones más pequeños, aproximadamente una cuarta parte del peso del F-117, con un barrido de ala de 72,5° y colas verticales inclinadas hacia adentro ( cola en V inversa ). [24] [25] Se aplicó material absorbente de radar (RAM), desarrollado en un laboratorio de Lockheed, a las superficies planas de la aeronave; para el parabrisas, se aplicaron recubrimientos especiales para darle características metálicas. [26] [27] El peso bruto de la aeronave de 9200 a 12 500 lb (4173 a 5669 kg) permitió que la aeronave usara el tren de aterrizaje del caza Northrop F-5 . [27] Los motores de la aeronave eran dos General Electric J85 -GE-4A de 2950 libras de fuerza (13,1 kN) del T-2C Buckeye . [28] [29] Debido a que el sigilo tenía prioridad sobre todo lo demás, el avión era inherentemente inestable . Como resultado, se integró en el avión un sistema de control de vuelo fly-by-wire (FBW) cuádruplemente redundante para darle características de vuelo normales. El sistema de control de vuelo se tomó prestado del F-16 . [28] La entrada del motor sobre el ala estaba cubierta por una rejilla RCS baja; se construyeron puertas de soplado en el fuselaje superior para admitir un flujo de aire adicional durante los despegues, cuando se necesita más aire. [30]
Durante el mes y medio que siguió al inicio de las pruebas en tierra, el HB1001, el primero de los dos demostradores, se sometió a pruebas en preparación para el primer vuelo. Primero se verificó la instrumentación de vuelo, seguida de una puesta a punto exhaustiva del avión. A principios de noviembre, dos semirremolques se estacionaron en paralelo uno al otro fuera del edificio 82; se echó una red de camuflaje sobre la parte superior para cubrir el demostrador durante las pruebas de motor al aire libre. Durante las pruebas de motor, un residente local se quejó del ruido, pero Have Blue mantuvo el secreto. [23] El HB1001 recibió una capa de pintura de revestimiento de hierro; durante el fin de semana del 12 y 13 de noviembre, el avión recibió un esquema de camuflaje ideado por Alan Brown, el ingeniero técnico jefe de Have Blue . El esquema, que constaba de tres colores, cada uno con tres tonos, se utilizó para engañar a cualquier observador casual para que no reconociera el facetado característico del diseño . [23] El avión fue desmontado, cargado en un C-5 y el 16 de noviembre, el avión voló desde el aeropuerto de Burbank (que luego se renombró como aeropuerto Bob Hope ) hasta el Área 51 en Groom Lake , Nevada . Al aterrizar, el avión fue reensamblado antes de someterse a otra ronda de pruebas antes del primer vuelo. [31] Después de cuatro pruebas de rodaje, el HB1001 estaba listo para los vuelos de prueba. [32]
El HB1001 realizó su primer vuelo el 1 de diciembre de 1977 a manos del piloto de pruebas de Lockheed, Bill Park. Volaría las siguientes cuatro salidas, todas perseguidas por un T-38 pilotado por el mayor (más tarde teniente coronel) Ken Dyson. [33] Dyson, un piloto de F-15 Eagle , había sido contactado previamente por personal de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos sobre el proyecto en 1976. [22] Hizo su primer vuelo en el HB1001 el 17 de enero de 1978, perseguido por Park. De hecho, los dos serían los únicos pilotos de pruebas de Have Blue , alternando entre el demostrador y el avión de persecución. [33] Los resultados de las pruebas de vuelo permitieron a los ingenieros refinar el sistema FBW. Al mismo tiempo, verificaron las predicciones hechas anteriormente por ingenieros aerodinámicos sobre el comportamiento de la aeronave. [33]
Las pruebas de vuelo se llevaron a cabo sin problemas hasta el 4 de mayo de 1978, cuando el HB1001 estaba realizando su vuelo número 36. El avión se inclinó hacia arriba justo cuando hizo contacto con el suelo, lo que obligó al piloto, Bill Park, a abortar el aterrizaje y hacer un segundo intento. Sin embargo, el impacto había sido tan fuerte que el tren de aterrizaje se había atascado en una posición semi-retraída. Los esfuerzos por bajar el tren no tuvieron éxito y Bill Park se vio obligado a ascender de nuevo y eyectarse cuando se le acabó el combustible. El avión quedó destruido en el impacto en las proximidades de las instalaciones de Groom Lake. [34] Park sobrevivió, pero sufrió una conmoción cerebral , lo que lo obligó a retirarse de futuros vuelos de prueba. [35] Dyson, que estaba en el avión de persecución, contó: "Justo antes de tocar tierra, el avión se inclinó hacia arriba... Parecía que se había estrellado contra el suelo con mucha fuerza... Él [Park] levantó el tren de aterrizaje en la maniobra de aproximación y, cuando intentó extenderlo en la aproximación, sólo una de las ruedas principales y la rueda de morro bajaron. Durante todo este tiempo, se estaba consumiendo combustible... Le sugerí que subiera hasta 10.000 pies para eyectarse... Empezó a subir, pero el motor empezó a arder , por la falta de combustible, así que se eyectó". [35]
En el momento del accidente, el HB1002 estaba casi terminado, con las lecciones aprendidas del HB1001 incorporadas a la aeronave, incluida la reconstrucción del fuselaje trasero. [32] El HB1002 se distinguía del prototipo por tener una capa de pintura gris. No tenía el brazo de instrumentación de prueba de vuelo presente en el morro del HB1001. Como el avión se usaba para probar los retornos RCS, se quitó el paracaídas de recuperación de giro no sigiloso y se cubrió el avión con material absorbente de radar. [34] Voló por primera vez el 20 de julio de 1978 con Dyson a los controles, quien sería el único piloto en volar el avión. [36]
El HB1002 se perdió el 11 de julio de 1979 durante el vuelo número 52 de la aeronave. Una fuga hidráulica provocó un incendio en el motor, lo que resultó en la pérdida de presión hidráulica , lo que a su vez provocó graves oscilaciones de cabeceo . El piloto se eyectó de forma segura y la aeronave quedó destruida. [37] Más tarde se descubrió que una abrazadera de escape del motor se había aflojado, lo que permitió que el escape caliente migrara al compartimiento del motor derecho. El calor se acumuló allí, lo que provocó que las líneas hidráulicas fallaran. [38] Los restos de ambas aeronaves fueron enterrados en secreto en algún lugar dentro del Complejo de la Base Aérea Nellis . [37] A pesar de los accidentes, Have Blue se consideró un éxito. [39]
En octubre de 1977, justo antes de la Fase 2 de la competición XST, Lockheed recibió el encargo de explorar posibles aviones operativos. Apenas un mes después, el día en que el HB1001 fue transportado a Groom Lake, la Fuerza Aérea le adjudicó a la empresa un contrato con el nombre en clave Senior Trend . [N 1] La Fuerza Aérea quería explotar las tecnologías revolucionarias desarrolladas durante el programa Have Blue . [40] El Mando Aéreo Táctico ordenó cinco aviones de desarrollo a escala real y veinte aviones de producción. [37]
Basados en los demostradores Have Blue , los aviones Senior Trend se diferenciaban de sus predecesores en varios aspectos. Las alas exhibían menos flecha para resolver un problema del centro de gravedad descubierto durante las pruebas. El fuselaje delantero se acortó para darle al piloto una mejor vista, y los estabilizadores verticales se inclinaron hacia afuera desde la línea central. [37] Además, se tomaron disposiciones para incluir dos bahías de armas, cada una de las cuales acomodaría una sola bomba guiada por láser de 2000 libras (910 kg) , o la bomba nuclear táctica B61 . [37]
El primer avión FSD, afectado por problemas iniciales de construcción, fue trasladado a Groom Lake en mayo de 1981 dentro de un C-5. Otros problemas, esta vez con fugas de combustible, retrasaron el primer vuelo. [37] Bajo el control de Harold Farley, el avión despegó el 18 de junio para su vuelo inaugural, once meses después del primer vuelo previsto originalmente para julio de 1980. [37] El primer F-117A de producción se entregó en 1982, y la capacidad operativa se alcanzó en octubre de 1983; el 59.º y último F-117A se entregó en 1990. [41] [42]
Datos de Crickmore, [43] Donald, [44] Aronstein y Piccirillo [45]
Características generales
Actuación
Desarrollo relacionado
Aeronaves de función, configuración y época comparables
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