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Dinámica general F-16XL

El General Dynamics F-16XL es un derivado del F-16 Fighting Falcon con un ala delta en forma de flecha acodada . Participó en la competición Enhanced Tactical Fighter (ETF) de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) en 1981, pero perdió ante el F-15E Strike Eagle . Los dos prototipos quedaron archivados hasta que fueron entregados a la NASA para investigación aeronáutica adicional en 1988. Ambos aviones fueron retirados por completo en 2009 y almacenados en la Base Aérea Edwards .

Desarrollo

PÍCARO

El equipo de diseño de SCAMP a finales de 1977, comenzando desde la izquierda: Harry Hillaker, Andrew Lewis, Kenny Barnes, Jim Gordon

Poco después de ganar el programa de cazas ligeros , General Dynamics Fort Worth comenzó a investigar posibles derivados del F-16 con el objetivo de mejorar las capacidades de misión aire-aire y aire-tierra, manteniendo al mismo tiempo las partes comunes con el F-16A . [1] Bajo el liderazgo de Harry Hillaker (diseñador del F-16 original ), se inició el proyecto Supersonic Cruise and Maneuver Prototype (SCAMP). Se consideraron varios diseños de alas, incluido uno que usaba un ala en flecha hacia adelante , pero se optó por el ala grande de " flecha acodada " (similar a la del Saab 35 Draken ) [nota 1] debido a su relación sustentación-resistencia mucho más eficiente a velocidades supersónicas. [2]

La empresa trabajó en estrecha colaboración con el Centro de Investigación Langley de la NASA [3] e invirtió importantes fondos de I+D para realizar pruebas en túneles de viento. A lo largo de varios años, se fue perfeccionando el diseño, lo que condujo al diseño final del F-16XL a finales de 1980. [4]

Competición de combate táctico mejorado

F-16XL y un F-16 convencional

En 1980, la USAF se unió como socio, [5] proporcionando los fuselajes del tercer [nota 2] y quinto [nota 3] F-16 de producción para su conversión. Estos dos fuselajes se convirtieron en los únicos ejemplares del F-16XL . [6]

En marzo de 1981, la USAF anunció el programa Enhanced Tactical Fighter (ETF) para adquirir un reemplazo para el F-111 Aardvark . [7] El concepto imaginaba un avión capaz de lanzar misiones de interdicción profunda sin requerir apoyo adicional en forma de escoltas de cazas o apoyo de interferencias. General Dynamics presentó el F-16XL, mientras que McDonnell Douglas presentó una variante del F-15 Eagle . Aunque los dos aviones competían por el mismo papel, tenían enfoques de diseño bastante diferentes. El F-15E requirió muy pocas alteraciones de su base F-15B o D , mientras que el F-16XL tenía importantes diferencias estructurales y aerodinámicas con el F-16 original . [8] Como tal, el F-16XL habría requerido mucho más esfuerzo, tiempo y dinero para ponerlo en producción completa. [9] Además, el F-15E tenía dos motores, lo que le daba un peso máximo de despegue mucho mayor y redundancia en caso de falla del motor. [9] [nota 4]

En febrero de 1984, la USAF adjudicó el contrato ETF a McDonnell Douglas. [10] [11] [12] Los dos F-16XL fueron devueltos a la Fuerza Aérea y almacenados en la Base Aérea Edwards . [13] Si General Dynamics hubiera ganado la competición, el F-16XL habría entrado en producción como F-16E/F (E por monoplaza, F por biplaza). [14]

Diseño

Vista aérea desde abajo a la izquierda de un avión F-16XL. El avión está armado con dos misiles AIM-9 Sidewinder montados en las puntas de las alas y cuatro misiles AIM-120 AMRAAM montados en el fuselaje, junto con 12 bombas Mark 82 de 500 libras.

Las superficies de control horizontales del ala y la parte trasera del F-16A base fueron reemplazadas por un ala delta en forma de flecha acodada un 115% más grande que el ala original. [15] El uso extensivo de compuestos de grafito-bismaleimida permitió un ahorro de 595 libras (270 kg) de peso, [16] pero el F-16XL-1 y el XL-2 eran 4100 libras (1900 kg) y 5600 libras (2500 kg) más pesados ​​respectivamente que el F-16A original . [17] [nota 5]

Menos notable es que el fuselaje se alargó 140 cm (56 pulgadas) mediante la adición de dos secciones en las uniones de los subconjuntos principales del fuselaje. [15] Con el nuevo diseño del ala, la sección de cola tuvo que inclinarse 3,16°, [18] y se quitaron las aletas ventrales para evitar que golpearan el pavimento durante el despegue y el aterrizaje. [19] El F-16XL-2 también recibió una entrada más grande que se incluiría en variantes posteriores del F-16 . [20]

Estos cambios dieron como resultado una mejora del 25% en la relación sustentación-resistencia en vuelo supersónico [21] mientras que se mantuvo comparable en vuelo subsónico [22] , y un avión que, según se informa, se manejaba sin problemas a altas velocidades y bajas altitudes. [23] Las ampliaciones aumentaron la capacidad de combustible interno en 4.350 libras (1.970 kg), o aproximadamente el 65%. [15] [nota 6] El F-16XL podía transportar el doble de municiones que el F-16A y entregarlas un 50% más lejos. [26] El ala agrandada y los puntos duros reforzados permitieron una carga útil altamente configurable: [27]

Pruebas de la NASA

El avión F-16XL #2 de la NASA realiza una investigación sobre flujo laminar
Durante las pruebas de la NASA se utilizaron guantes aerodinámicos pasivos y activos.
El avión F-16XL #1 de la NASA volando junto a un SR-71A de la NASA

En 1988, los dos aviones fueron entregados a la NASA Ames-Dryden Flight Research Facility para la investigación de flujo laminar supersónico para el programa de Transporte Civil de Alta Velocidad (HSCT). [28] El F-16XL fue considerado ideal para estas pruebas debido a su ala en forma de flecha acodada y sus capacidades de alta velocidad y gran altitud. [29] Las pruebas fueron realizadas por un equipo de la NASA y la industria [nota 10] y tenían como objetivo lograr un flujo laminar sobre las alas, validar la metodología de diseño de dinámica de fluidos computacional (CFD) y probar sistemas de succión activa. [30] Estas pruebas implicaron la instalación de guantes aerodinámicos de succión pasiva o activa. El guante de succión activa estaba destinado a succionar el flujo de aire turbulento sobre las alas durante el vuelo supersónico, restaurando el flujo laminar y reduciendo la resistencia . [31] [32] [33] El Centro de Investigación Langley de la NASA desarrolló y coordinó los experimentos del F-16XL . [34]

El F-16XL-1 estaba equipado con un guante de succión activa que cubría el ala izquierda. [35] Diseñado y construido por North American Aviation , tenía agujeros cortados con láser que tenían un diámetro nominal de 0,0025 pulgadas (0,064 mm) a un espaciado uniforme de 2500 por pulgada cuadrada (390/cm 2 ). [35] La succión era proporcionada por un turbocompresor de aire acondicionado Convair 880 donde había estado la munición del cañón de 20 mm. [31] [35] El guante cubría más de 5 pies cuadrados (0,46 m 2 ) del ala. En total, el F-16XL-1 completó 31 vuelos de prueba para estas pruebas desde mayo de 1990 hasta septiembre de 1992. [32] Posteriormente, se utilizó para probar el rendimiento de despegue, el ruido del motor y los fenómenos de explosión sónica. [36]

El motor del F-16XL-2 fue reemplazado por el más potente General Electric F110-129 . [12] [37] Logró un supercrucero limitado , un objetivo de diseño del F-16XL que nunca se logró en las pruebas ETF, cuando alcanzó Mach 1,1 a 20 000 pies (6100 m) con plena potencia militar. [38] Estaba montado con un guante pasivo en el ala derecha y un guante de succión activo en el ala izquierda. [32] El guante pasivo estaba equipado con instrumentos para medir las características del flujo sobre el ala. [39] El guante de succión activo fue diseñado y fabricado por Boeing; estaba hecho de titanio y tenía más de 12 millones de agujeros cortados con láser, cada uno de 0,0025 pulgadas (0,064 mm) de diámetro, espaciados entre 0,010 y 0,055 pulgadas (0,025 a 0,140 cm) de distancia. [40] [31] [41] La succión fue proporcionada por un turbocompresor de presurización de aire de cabina de un Boeing 707 , instalado donde había estado el tambor de munición de 20 mm, que se agotó por encima del ala derecha. [42] [32] [33] En total, el F-16XL-2 realizó 45 vuelos de prueba desde octubre de 1995 hasta noviembre de 1996. [43] [31]

Aunque se logró un "progreso significativo" en la consecución del flujo laminar a velocidades supersónicas, ninguno de los aviones alcanzó las características de flujo laminar requeridas a las velocidades y altitudes previstas. [44] [45] [46] No obstante, los funcionarios de la NASA consideraron que el programa de pruebas había sido exitoso. [32] La NASA investigó brevemente el uso de un Tupolev Tu-144 que se parecería más al avión de transporte civil de alta velocidad para continuar la investigación del flujo laminar supersónico, pero no siguió adelante con la idea debido a un presupuesto limitado. [47]

Al concluir sus programas de pruebas en 1999, ambos F-16XL fueron almacenados en la base Dryden de la NASA. [12] En 2007, Boeing y la NASA estudiaron la viabilidad de devolver el F-16XL-1 al estado de vuelo y actualizarlo con muchas de las mejoras encontradas en el F-16 Block 40 de la USAF para probar más la tecnología de mitigación del estampido sónico. [48] El F-16XL-1 fue probado en rodaje en Dryden y se le realizaron comprobaciones de sistemas. [48] Sin embargo, ambos F-16XL fueron retirados en 2009 y almacenados en la Base de la Fuerza Aérea Edwards. [49]

Aviones F-16XL en exposición

Especificaciones (F-16XL número 2)

Diagrama proyectado ortográficamente de un F-16XL
Diagrama proyectado ortográficamente de un F-16XL
Los láseres iluminan el flujo de aire sobre un modelo F-16XL en un túnel de viento de la NASA

Datos de Darling, [51] F-16.net, [52] Piccirillo [53]

Características generales

Actuación

Armamento

Véase también

Desarrollo relacionado

Aeronaves de función, configuración y época comparables

Listas relacionadas

Referencias

Citas

  1. ^ Piccirillo 2014, p. 7: "Estas modificaciones estaban orientadas a ampliar el alcance y la carga útil, expandir las misiones básicas y desarrollar versiones avanzadas o configuraciones derivadas de la aeronave. Es importante destacar que estas modificaciones tenían como objetivo mejorar las capacidades aire-aire y aire-tierra, manteniendo al mismo tiempo el máximo de elementos comunes posibles con el diseño básico del F-16".
  2. ^ ab Piccirillo 2014, pag. 7-10.
  3. ^ Chambers 2000, págs. 156-158.
  4. ^ Piccirillo 2014, págs. 34–35, 69–70.
  5. ^ Piccirillo 2014, Capítulo 3.
  6. ^ abc Piccirillo 2014, págs. 76–77
  7. ^ Piccirillo 2014, pág. 149.
  8. ^ Piccirillo 2014, p. 159: "...el F-16E requirió cambios importantes en la estructura básica del F-16. ... La GAO no consideró que los cambios requeridos para el F-15E fueran tan grandes como los necesarios para el F-16E, y consistieron principalmente en modificaciones estructurales en las alas, así como en un tren de aterrizaje reforzado".
  9. ^ abc Piccirillo 2014, págs. 156-157
  10. ^ Piccirillo 2014, pág. 161.
  11. ^ "24 de febrero de 1984: el F-15 se convirtió en el nuevo caza de doble función de la Fuerza Aérea". www.aftc.af.mil . Centro de pruebas de vuelo de la Fuerza Aérea. 24 de febrero de 2021. Archivado desde el original el 8 de marzo de 2023 . Consultado el 8 de marzo de 2023 .
  12. ^ abc Walton, Bill (11 de noviembre de 2017). "El F-16XL: esta variante avanzada del F-16 perdió ante el F-15E Strike Eagle, pero ¿era mejor?". Avgeekery.com . Archivado desde el original el 12 de febrero de 2023. Consultado el 12 de febrero de 2023 .
  13. ^ Piccirillo 2014, pág. 169.
  14. ^ Piccirillo 2014, pág. 143.
  15. ^ abcd Piccirillo 2014, pág. 69
  16. ^ Piccirillo 2014, pág. 74.
  17. ^ abc Piccirillo 2014, págs.60–61
  18. ^ Piccirillo 2014, pág. 78.
  19. ^ Piccirillo 2014, pág. 75.
  20. ^ Piccirillo 2014, págs. 83–84.
  21. ^ Piccirillo 2014, p. 116: "A medida que la velocidad se acercaba a Mach 1,0, la eficiencia de crucero comparativa del F-16XL mejoraba y, a Mach 1,4, el F-16XL tenía una relación sustentación-resistencia un 25 por ciento mayor que la del F-16C".
  22. ^ Piccirillo 2014, p. 9: "...las relaciones L/D del F-16 con flecha acodada, canard-delta y base eran esencialmente iguales a velocidades subsónicas..."
  23. ^ F. Clifton Berry Jr. "La evolución revolucionaria del F-16XL". Revista Air & Space Forces . Archivado desde el original el 12 de febrero de 2023. Consultado el 21 de febrero de 2023 .
  24. ^ Piccirillo 2014, pág. 84.
  25. ^ desde Piccirillo 2014, pág. 116.
  26. ^ Piccirillo 2014, pág. 291.
  27. ^ abcd Piccirillo 2014, págs. 85–87
  28. ^ Piccirillo 2014, págs. 183-184.
  29. ^ Anders y Fischer 1999, pág. 5.
  30. ^ ab Anders y Fischer 1999, pág. 2.
  31. ^ abcde Piccirillo 2014, págs. 183-187
  32. ^ abcde "NASA - Datos sobre la tecnología Dryden de la NASA - Flujo laminar supersónico del F-16XL". www.nasa.gov . NASA . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2023 . Consultado el 4 de marzo de 2023 .
  33. ^ desde Anderson y Bohn-Meyer 1992, págs. 2-3.
  34. ^ "Proyectos anteriores: Control de flujo laminar supersónico del buque F-16XL n.º 2". NASA. 10 de mayo de 2017. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2022. Consultado el 5 de marzo de 2023 .
  35. ^ abc Piccirillo 2014, págs.
  36. ^ Piccirillo 2014, pág. 184.
  37. ^ Piccirillo 2014, pág. 202.
  38. ^ Piccirillo 2014, p. 202: "El F-16XL-2 también pudo demostrar un rendimiento de supercrucero limitado al mantener Mach 1,1 a una altitud de 20.000 pies con plena potencia militar sin recurrir al uso de postcombustión".
  39. ^ Piccirillo 2014, pág. 206.
  40. ^ Piccirillo 2014, págs. 209-210.
  41. ^ Anders y Fischer 1999, pág. 12.
  42. ^ Piccirillo 2014, págs. 211-214.
  43. ^ Anders y Fischer 1999, pág. 23.
  44. ^ Piccirillo 2014, págs. 226-227.
  45. ^ Anderson y Bohn-Meyer 1992, págs. 4-5.
  46. ^ Anders y Fischer 1999, págs. 40–42.
  47. ^ Piccirillo 2014, págs. 227-228.
  48. ^ ab Piccirillo 2014, págs. 281–283
  49. ^ "F-16XL (Barco n.º 1)". Centro de investigación de vuelo Armstrong de la NASA. 19 de abril de 2011. Archivado desde el original el 19 de junio de 2016. Consultado el 31 de enero de 2021 .
  50. ^ ab "Lista de inventario de aeronaves". The Flight Test Museum Foundation. Archivado desde el original el 18 de marzo de 2023. Consultado el 6 de marzo de 2023 .
  51. ^ Darling 2003, págs. 63, 64, 69.
  52. ^ ab "F-16 XL, Cranked-Arrow Wing", F-16 , archivado desde el original el 22 de abril de 2009 , consultado el 18 de abril de 2009.
  53. ^ Piccirillo 2014, Capítulo 4: Detalles de diseño y construcción.
  54. ^ Piccirillo 2014, pág. 71.
  55. ^ desde Piccirillo 2014, pág. 203.
  56. ^ Piccirillo 2014, pág. 123.
  57. ^ Piccirillo 2014, pág. 303.

Notas

  1. ^ El ala delta en forma de "flecha acodada" se originó con el Draken, que fue estudiado por los ingenieros de General Dynamics durante el programa SCAMP. [2]
  2. ^ Número de serie 75-0747; se convertiría en F-16XL-2; había sido severamente dañado en un accidente de exhibición aérea en octubre de 1980 [6]
  3. ^ Número de serie 75-0749; se convertiría en F-16XL-1 [6]
  4. ^ El F-16E habría tenido un peso máximo de despegue de 48.000 libras (22.000 kg) frente a las 80.000 libras (36.000 kg) del F-15E [9]
  5. ^ Pesos secos: el XL-1 pesaba 19.690 libras (8.930 kg); el XL-2 pesaba 21.157 libras (9.597 kg); el F-16A pesaba 15.586 libras (7.070 kg) [17]
  6. ^ Un poco menos de 11.300 libras (5.100 kg), [24] [25] más que las 6.950 libras (3.150 kg) del F-16A [15]
  7. ^ Se colocaron maniquíes AIM-120, fabricados con madera y chapa metálica, en las superficies inferiores de los demostradores de vuelo F-16XL porque el misil AIM-120 aún no se había integrado en el F-16 estándar; la incorporación de la carcasa del misil semisumergida con su lanzador eyector asociado habría requerido un esfuerzo de desarrollo e integración por separado. [27]
  8. ^ Diseñado para un tanque de descarga de 300 galones [27]
  9. ^ Diseñado para 2 tanques de combustible de 600 galones o 4 armas aire-tierra, pero no para ambos simultáneamente [27]
  10. ^ Los equipos de la NASA incluyeron el Centro de Investigación de Vuelo Ames-Dryden y el Centro de Investigación Langley ; los socios industriales fueron Boeing , McDonnell Douglas y Rockwell International [30]
  11. ^ Mach 2.0 sólo se logró durante las pruebas de flujo laminar supersónico de alrededor de 1990-1992; [55] la velocidad máxima anterior había estado limitada a Mach 1.95, aunque probablemente eran posibles velocidades más altas. [56]
  12. ^ El compartimento de municiones se eliminó en 1991-1992 y se reemplazó por un turbocompresor para proporcionar succión para las pruebas de guantes aerodinámicos [31]

Bibliografía

Enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con F-16XL .