El Lockheed XF-104 Starfighter era un prototipo de interceptor supersónico monomotor, de alto rendimiento para una serie de cazas ligeros y sencillos de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF). Sólo se construyeron dos aviones; un avión se utilizó principalmente para investigaciones aerodinámicas y el otro sirvió como banco de pruebas de armamento, siendo ambos aviones destruidos en accidentes durante las pruebas. [1] Los XF-104 fueron los precursores de más de 2500 Lockheed F-104 Starfighters de producción .
Durante la Guerra de Corea, los pilotos de combate de la USAF fueron superados por los pilotos soviéticos equipados con MiG. Los ingenieros de Lockheed, dirigidos por Kelly Johnson , diseñaron y presentaron un diseño novedoso a la Fuerza Aérea, que destaca por su elegancia, particularmente por sus alas delgadas y su fuselaje en forma de misil, así como por un novedoso sistema de expulsión del piloto.
Las pruebas de vuelo de los XF-104 comenzaron con el primer vuelo en marzo de 1954, encontrando varios problemas, algunos de los cuales se resolvieron; sin embargo, el rendimiento del XF-104 resultó mejor que las estimaciones y, a pesar de que ambos prototipos se perdieron en accidentes, la USAF ordenó 17 YF-104A de preproducción/prueba de servicio. Los Starfighters de producción resultaron populares, tanto en la USAF como a nivel internacional, sirviendo en varios países, incluidos Jordania , Turquía y Japón.
Clarence L. "Kelly" Johnson , ingeniero jefe de Skunk Works de Lockheed , visitó Corea en diciembre de 1951 y habló con pilotos de combate sobre qué tipo de avión querían. En ese momento, los pilotos de la Fuerza Aérea de EE. UU. se enfrentaban al MiG-15 "Fagot" en sus F-86 Sabres norteamericanos , y muchos de los pilotos sentían que los MiG eran superiores al diseño estadounidense más grande y complejo. Los pilotos solicitaron un avión pequeño, sencillo y con excelentes prestaciones. [2] Un piloto en particular, el coronel Gabby Gabreski , fue citado diciendo; "Preferiría verlo con un trozo de chicle pegado en el parabrisas" y le dijo a Johnson que el radar "era una pérdida de tiempo". [2]
A su regreso a los EE. UU., Johnson comenzó inmediatamente a diseñar un avión de este tipo y se dio cuenta de que pronto se publicaría un requisito oficial. En marzo de 1952, se reunió su equipo y esbozaron varias propuestas de aviones diferentes, desde diseños pequeños de 3,6 t (8.000 lb) hasta diseños bastante grandes de 23 t (50.000 lb). El L-246, como se conoció el diseño, permaneció esencialmente idéntico al "Modelo L-083 Starfighter" tal como se entregó finalmente. [3]
El diseño fue presentado a la Fuerza Aérea en noviembre de 1952, quienes se interesaron lo suficiente como para crear una nueva propuesta, invitando a varias empresas a participar. Se recibieron tres diseños adicionales: el Republic AP-55, una versión mejorada de su prototipo XF-91 Thunderceptor ; el norteamericano NA-212, que eventualmente evolucionaría hasta convertirse en el F-107 ; y el Northrop N-102 Fang , un nuevo diseño impulsado por General Electric J79 .
Aunque todos eran interesantes, Lockheed tenía una ventaja insuperable y se le concedió un contrato de desarrollo en marzo de 1953. [3] Los datos de prueba del programa anterior de cohetes/estatorreactores no tripulados Lockheed X-7 resultaron invaluables para la investigación aerodinámica, ya que el XF-104 compartiría el Diseño general del ala y cola del X-7. [4] [5] La experiencia adquirida con el Douglas X-3 Stiletto también se utilizó en la fase de diseño del XF-104. [6] Se lanzaron más de 400 cohetes de artillería instrumentados excedentes para probar varios perfiles aerodinámicos y diseños de cola; del cual se recuperó mediante paracaídas la película de la cámara y la telemetría. [7]
La maqueta de madera estuvo lista para su inspección a finales de abril y el trabajo en dos prototipos comenzó a finales de mayo. El motor J79 aún no estaba listo, por lo que ambos prototipos fueron diseñados para utilizar el Wright J65 , una versión construida bajo licencia del Armstrong Siddeley Sapphire . La construcción del primer prototipo XF-104 ( número de serie estadounidense 53-7786 , número Buzz FG-786) comenzó en el verano de 1953 en la fábrica de Lockheed en Burbank, California . [8] Este avión estaba propulsado por un turborreactor Wright J65-B-3 sin postcombustión construido por Buick . El primer prototipo se completó a principios de 1954 y comenzó a volar en marzo. El tiempo total desde la adjudicación del contrato hasta el primer vuelo fue de sólo un año, un tiempo muy corto incluso entonces, e inaudito hoy en día, cuando lo más habitual es entre 10 y 15 años. [5] La construcción del segundo prototipo (s/n 53-7787 ) avanzó a un ritmo más lento. [8]
La aprobación oficial del diseño del XF-104 dio lugar a un contrato para 17 aviones de prueba de servicio YF-104A y una producción de más de 2.500 aviones construidos tanto en los Estados Unidos como bajo licencia en todo el mundo. [9]
Los cambios visibles del XF-104 a las versiones de producción del Starfighter incluyen un fuselaje más largo (para acomodar el motor J79 y combustible interno adicional) y un tren de aterrizaje delantero retráctil hacia adelante (excepto las versiones de dos asientos) para aumentar el espacio libre para el vuelo hacia abajo. asiento eyectable. Durante el programa de prueba del YF-104A se añadió una aleta ventral para mayor estabilidad. Otras características añadidas fueron conos de choque de entrada y un carenado de la columna vertebral del fuselaje entre la cubierta y la aleta que albergaba las tuberías de combustible. [3] [10] [11] Los aviones de producción también contarían con una estructura de aletas rediseñada que utiliza largueros de acero inoxidable para eliminar el problema del aleteo. [12] Dado que la capacidad interna de combustible era baja, lo que limitaba el alcance útil del avión, en versiones posteriores se proporcionó capacidad adicional alargando el fuselaje delantero. [9]
Para lograr el rendimiento deseado, Lockheed eligió un enfoque minimalista: un diseño que lograría un alto rendimiento envolviendo la estructura del avión más ligera y aerodinámicamente más eficiente posible alrededor de un único motor potente. El énfasis estaba en minimizar la resistencia y la masa . [13]
El XF-104 tenía un diseño de ala radical. La mayoría de los aviones supersónicos utilizan un ala en flecha o delta . Esto permite un equilibrio razonable entre rendimiento aerodinámico, sustentación y espacio interno para combustible y equipo. Sin embargo, se descubrió que la forma más eficiente para vuelos supersónicos de alta velocidad era un ala trapezoidal pequeña, recta, montada en el medio, de baja relación de aspecto y alta carga alar . El ala era extremadamente delgada, con una relación espesor- cuerda de sólo el 3,4%. [14] Los bordes de ataque del ala eran tan delgados (0,016 pulgadas/0,41 mm) y tan afilados que presentaban un peligro para el personal de tierra, y se tuvieron que instalar guardas protectoras durante las operaciones en tierra. La delgadez de las alas significaba que los tanques de combustible y el tren de aterrizaje debían estar contenidos en el fuselaje. Los actuadores hidráulicos que accionaban los alerones tenían solo 25 mm (una pulgada) de grosor para caber en el espacio disponible y se los conocía como actuadores Piccolo debido a su parecido con este instrumento musical. Las alas tenían flaps de borde delantero y trasero accionados eléctricamente para aumentar la sustentación a baja velocidad. El XF-104 no incluía el sistema de control de capa límite del avión de producción. [15]
Después de extensas pruebas en el túnel de viento , el estabilizador se montó en la parte superior de la aleta para una estabilidad y control óptimos sobre el eje de cabeceo . [15] Debido a que la aleta caudal vertical era sólo un poco más corta que la longitud de cada ala y casi igual de efectiva aerodinámicamente, podía actuar como un ala cuando se aplicaba el timón (un fenómeno conocido como " giro holandés "). Para compensar este efecto, las alas se inclinaron hacia abajo para dar un anédrico de 10° . El timón se accionaba manualmente y se complementaba con una pequeña superficie de amortiguación de guiñada montada en la parte inferior de la aleta. [15]
El fuselaje del XF-104 tenía un alto índice de finura , es decir, se estrechaba marcadamente hacia el morro, y una pequeña área frontal de 25 pies cuadrados (2,3 m 2 ). [16] El fuselaje estaba bien empaquetado y contenía la cabina , la aviónica , el cañón, todo el combustible interno, el tren de aterrizaje y el motor. [13] Las tomas de aire, diseñadas por Ben Rich , eran de geometría fija sin conos de entrada , ya que el avión propulsado por J65 era incapaz de alcanzar un rendimiento Mach 2. Eran similares a los del F-94 Starfire , estaban montados ligeramente alejados del fuselaje, con una placa divisoria interior para la purga de aire de la capa límite . La combinación de estas características proporcionó una resistencia extremadamente baja, excepto en un ángulo de ataque alto , en cuyo punto la resistencia inducida se volvió muy alta.
El XF-104 presentaba un inusual asiento Stanley B que se expulsaba hacia abajo . Se temía que los diseños contemporáneos de asientos eyectables no tuvieran suficiente poder explosivo para despejar el conjunto de cola en forma de "T" alta. En caso de que el asiento no disparara, era posible soltar manualmente la escotilla inferior del fuselaje y luego salir del avión por gravedad. El avión de la serie F-104 se convertiría más tarde en asientos eyectables hacia arriba, pero la escotilla del fuselaje se mantuvo como una característica útil de mantenimiento. [1]
El primer XF-104 (Lockheed 083-1001, s/n 53-7786 ) fue transportado a la Base Aérea Edwards en medio de un gran secreto durante la noche del 24 al 25 de febrero, donde el piloto de pruebas de Lockheed, Tony LeVier , debía realizar las pruebas iniciales. [3] El 28 de febrero de 1954, el XF-104 realizó un salto planificado de unos cinco pies del suelo durante un rodaje de alta velocidad, pero su primer vuelo oficial tuvo lugar el 4 de marzo. [17] Durante ese vuelo, el tren de aterrizaje no se retrajo y LeVier aterrizó después de un vuelo a baja velocidad de unos 20 minutos. [8] Los ajustes y vuelos posteriores descubrieron que el problema era la baja presión en el sistema hidráulico. [8] El mal tiempo mantuvo al XF-104 en tierra hasta el 26 de marzo, cuando se realizaron más vuelos con el tren de aterrizaje retrayéndose normalmente. [8]
El segundo prototipo (Lockheed 083-1002, s/n 53-7787 ), equipado con el J65 de postcombustión desde el principio, voló por primera vez el 5 de octubre. Dado que iba a ser el banco de pruebas de armamento, estaba equipado con el cañón M61 Vulcan de 20 mm (0,79 pulgadas) y estaba equipado con un sistema de control de fuego AN/ASG-14T-1. [10] El XF-104 #2 alcanzó una velocidad máxima de Mach 1,79 a 60.000 pies (18.000 m) el 25 de marzo de 1955, pilotado por el piloto de pruebas de Lockheed J. Ray Goudey. Esta fue la velocidad más alta alcanzada por el XF-104. [8] [13]
El XF-104 #1 era subsónico en vuelo nivelado cuando estaba propulsado por el J65 sin postcombustión, pero Mach 1 podía superarse fácilmente durante un ligero descenso. En julio de 1954, el J65-B-3 fue reemplazado por el turborreactor de postcombustión J65-W-7. Con este motor instalado, el rendimiento del XF-104 mejoró enormemente. La velocidad máxima de nivel era Mach 1,49 a 41.000 pies (12.000 m), y se podía alcanzar una altitud de 55.000 pies (17.000 m) en un ascenso con zoom, mientras que Mach 1,6 se podía alcanzar en una inmersión. El primer XF-104 fue aceptado por la USAF en noviembre de 1955. [8]
Las pruebas iniciales de disparo aéreo con el cañón Vulcan en el segundo avión tuvieron éxito, pero el 17 de diciembre se produjo una explosión durante una ráfaga de disparo [9] y el motor J65 sufrió graves paradas del compresor . Tony LeVier inmediatamente apagó el motor y se deslizó hacia atrás para realizar un aterrizaje exitoso en Rogers Dry Lake . Una investigación posterior mostró que una de las balas de cañón de 20 mm había explotado en la recámara , haciendo volar el cerrojo por la parte trasera del arma y a través de la estructura hacia la celda de combustible delantera del fuselaje. El combustible para aviones había entrado en el compartimiento de armas y se había filtrado por los sellos de las puertas del compartimiento hacia la entrada de aire izquierda del motor. El motor inmediatamente se inundó de combustible, lo que provocó que el compresor se calara. [18]
El XF-104 53-7786 se perdió en un accidente el 11 de julio de 1957 cuando desarrolló un aleteo incontrolable de aletas mientras volaba en persecución de pruebas de vuelo del F-104A. Todo el grupo de cola fue arrancado del fuselaje y el piloto de pruebas de Lockheed, Bill Park, se vio obligado a eyectarse. El aleteo de las aletas era un problema conocido y la aeronave había sido limitada a velocidades no superiores a Mach 0,95 en el momento del accidente. Tony LeVier había intentado retirar el avión del estado de vuelo y colocarlo en un museo, argumentando que su desempeño no era adecuado para tareas de persecución. [9] [12] [19]
El XF-104 53-7787 se perdió el 14 de abril de 1955 después de acumular más de 1.000 horas de vuelo [9] [20] cuando el piloto de pruebas Herman Salmon se vio obligado a eyectarse durante las pruebas de disparo del arma a 50.000 pies (15.000 m). El arma falló durante un disparo de prueba y comenzaron a acumularse fuertes vibraciones que soltaron la escotilla de expulsión debajo de la cabina. La presión de la cabina se perdió cuando el traje presurizado de Salmon se infló y le cubrió la cara para que no pudiera ver. Al recordar la desgarradora experiencia de LeVier con la explosión del proyectil del cañón en diciembre anterior, Salmon creyó que a él le había sucedido lo mismo y que no tenía otra opción que expulsar. Más tarde descubrió que podría haber salvado el 53-7787 bajándolo a una altitud menor y esperando a que se desinflara su traje presurizado. Con la pérdida del banco de pruebas de armamento , los ingenieros de Lockheed se vieron obligados a encontrar una alternativa, y las pruebas de armamento continuaron en un Lockheed F-94C Starfire modificado . [21] Los dos XF-104 acumularon un total aproximado de 2.500 horas de vuelo. [8]
Las pruebas de vuelo demostraron que las estimaciones de rendimiento eran precisas y que incluso cuando estaba equipado con el motor J65 de baja potencia, el XF-104 volaba más rápido que los otros cazas de la Serie Century que se estaban desarrollando en ese momento. El techo del XF-104 a 18.000 m (60.000 pies) era 2.100 m (7.000 pies) más alto de lo previsto y excedió las cifras estimadas de velocidad y resistencia en un dos o tres por ciento. [22] Sin embargo, se observó que el bajo empuje del motor J65 no permitía aprovechar todo el potencial de rendimiento del tipo. [9]
Surgieron varios problemas menores, pero se solucionaron fácilmente. Se descubrió que el amortiguador de guiñada del XF-104 era ineficaz y el timón no se centró positivamente; Estos problemas se corrigieron revisando el sistema de control del timón. [21] El timón sin motor no proporcionaba un control direccional adecuado a altas velocidades del aire, y el problema se solucionó utilizando energía hidráulica en todas las versiones posteriores del F-104; y se expresó cierta preocupación por la mala maniobrabilidad subsónica a mayores altitudes. [21]
Durante una entrevista posterior, se le preguntó a Kelly Johnson sobre su opinión sobre el avión. "¿Se ajusta a mis diseños? En términos de rendimiento, sí. En términos de motor, pasamos por muchos problemas de motor, no con los J65 sino con los J79". [23] Por su participación en el diseño de la estructura del avión F-104, Johnson recibió conjuntamente el Trofeo Collier en 1958, compartiendo el honor con General Electric (motor) y la Fuerza Aérea de EE. UU. (Registros de vuelo). [24]
Datos de Bowman y Drendel. [1] [25]
Características generales
Actuación
Armamento
Desarrollo relacionado
Aeronaves de función, configuración y época comparables.
Listas relacionadas
