Un avión propulsado por cohete o avión cohete es una aeronave que utiliza un motor de cohete para propulsión , a veces además de motores a reacción que respiran aire . Los aviones cohete pueden alcanzar velocidades mucho más altas que los aviones a reacción de tamaño similar, pero por lo general durante unos pocos minutos de operación propulsada, seguidos de un vuelo de planeo . Al no necesitar oxígeno de la atmósfera , son adecuados para vuelos a gran altitud. También son capaces de ofrecer una aceleración mucho mayor y despegues más cortos. Muchos aviones cohete pueden lanzarse desde aviones de transporte, ya que el despegue desde tierra puede dejarlos con tiempo insuficiente para alcanzar grandes altitudes.
Los cohetes se han utilizado simplemente para ayudar a la propulsión principal en forma de despegue asistido por chorro (JATO), también conocido como despegue asistido por cohete ( RATO o RATOG ). No todos los aviones cohete son de despegue convencional como los aviones "normales". Algunos tipos han sido lanzados desde otro avión, mientras que otros tipos han despegado verticalmente, con el morro en el aire y la cola hacia el suelo (" tail-sitters ").
Debido al uso de propulsores pesados y otras dificultades prácticas en la operación de cohetes, la mayoría de los aviones cohete se han construido para uso experimental o de investigación, como cazas interceptores y aviones espaciales .
El erudito peruano Pedro Paulet ideó el Avión Torpedo en 1902 (una aeronave propulsada por cohetes de combustible líquido que contaba con una cubierta fijada a un ala delta ), y pasó décadas buscando donantes para la aeronave mientras servía como diplomático en Europa y América Latina. [1] El concepto de Paulet de utilizar combustible líquido se adelantó décadas a los ingenieros de cohetes de la época que utilizaban pólvora negra como propulsor. [1] Los informes sobre el concepto de avión cohete de Paulet aparecieron por primera vez en 1927 después de que Charles Lindbergh cruzara el océano Atlántico en un avión. [2] Paulet criticó públicamente la propuesta del pionero austríaco de cohetes Max Valier sobre un avión propulsado por cohetes que completara el viaje más rápido utilizando pólvora negra, argumentando que su avión cohete de combustible líquido de treinta años antes sería una mejor opción. [2]
Paulet visitaría la asociación alemana de cohetes Verein für Raumschiffahrt (VfR) y el 15 de marzo de 1928, Valier aplaudió el diseño del cohete propulsado por líquido de Paulet en la publicación de VfR Die Rakete , diciendo que el motor tenía "una potencia asombrosa". [3] En mayo de 1928, Paulet estuvo presente para observar la demostración de un coche cohete del programa Opel RAK de Fritz von Opel y Max Valier, y después de reunirse con los entusiastas de los cohetes alemanes. [3] Los miembros de VfR comenzaron a ver la pólvora negra como un obstáculo para la propulsión de cohetes, y el propio Valier creía que el motor de Paulet era necesario para el futuro desarrollo de cohetes. [3] Paulet pronto sería contactado por la Alemania nazi para ayudar a desarrollar la tecnología de cohetes, aunque se negó a ayudar y nunca compartió la fórmula de su propulsor. [1] El gobierno nazi luego se apropiaría del trabajo de Paulet mientras un espía soviético en la VfR, Alexander Boris Scherchevsky, posiblemente compartiera planes con la Unión Soviética . [4]
El 11 de junio de 1928, como parte del programa Opel RAK de Fritz von Opel y Max Valier, Lippisch Ente se convirtió en el primer avión en volar con propulsión de cohete. [5] [6] [7] Durante el año siguiente, el Opel RAK.1 se convirtió en el primer avión cohete construido especialmente para volar con el propio Fritz von Opel como piloto. [8] El vuelo del Opel RAK.1 también se considera el primer vuelo público del mundo de un avión cohete tripulado, ya que tuvo lugar ante una gran multitud y con la presencia de medios de comunicación de todo el mundo.
El 28 de junio de 1931, el aviador e inventor italiano Ettore Cattaneo realizó otro vuelo con cohete que marcó un hito y que creó para sí mismo otro avión cohete de fabricación privada. El avión voló y aterrizó sin problemas particulares. Después de este vuelo, el rey de Italia, Víctor Manuel III, nombró a Cattaneo conde de Taliedo ; debido a su papel pionero en los vuelos con cohetes, su imagen se exhibe en el Museo del Espacio de San Petersburgo, así como en el Museo de Ciencia y Tecnología de Milán. [9] [10]
El Heinkel He 176 fue el primer avión del mundo propulsado únicamente por un motor cohete de combustible líquido . Realizó su primer vuelo propulsado el 20 de junio de 1939 con Erich Warsitz a los mandos. [11] [ página requerida ] El He 176, aunque fue presentado al Ministerio del Aire del Reich , no atrajo mucho apoyo oficial, lo que llevó a Heinkel a abandonar sus esfuerzos de propulsión por cohetes; el único avión fue exhibido brevemente en el Museo del Aire de Berlín y fue destruido por un bombardeo aliado en 1943. [12]
El primer avión cohete que se fabricó en serie fue el interceptor Messerschmitt Me 163 Komet , introducido por Alemania hacia los últimos años del conflicto como uno de los muchos esfuerzos por desarrollar aviones cohete eficaces. [13] La primera escuadra de caza Me 163 dedicada a la Luftwaffe, Jagdgeschwader 400 (JG 400), se estableció en 1944 y su principal tarea era proporcionar protección adicional a las plantas de fabricación de gasolina sintética , que eran objetivos destacados de los ataques aéreos aliados . Se planeó estacionar más unidades defensivas de cazas cohetes alrededor de Berlín , el Ruhr y la bahía alemana . [14]
Una táctica típica del Me 163 era volar verticalmente hacia arriba a través de los bombarderos a 9.000 m (30.000 pies), ascender a 10.700-12.000 m (35.100-39.400 pies), luego sumergirse nuevamente a través de la formación, disparando a medida que avanzaban. Esta aproximación le brindaba al piloto dos breves oportunidades para disparar algunas rondas de sus cañones antes de planear de regreso a su aeródromo. [15] A menudo era difícil suministrar el combustible necesario para operar los motores de los cohetes. En los últimos días del Tercer Reich , el Me 163 fue retirado a favor del más exitoso Messerschmitt Me 262 , que usaba propulsión a chorro en su lugar. [15]
También se desarrollaron otros aviones alemanes propulsados por cohetes, incluido el Bachem Ba 349 "Natter", un avión interceptor de cohetes tripulado de despegue vertical que voló en forma de prototipo. [16] [17] Otros proyectos nunca llegaron siquiera a la etapa de prototipo, como el Zeppelin Rammer , el Fliegende Panzerfaust y el Focke-Wulf Volksjäger . Al tener un tamaño mucho mayor que cualquier otro esfuerzo propulsado por cohetes del conflicto, el avión espacial bombardero antípoda Silbervogel fue planeado por los alemanes, sin embargo, cálculos posteriores mostraron que el diseño no habría funcionado, y en su lugar se habría destruido durante el reingreso. [18] [ página necesaria ] El Me 163 Komet es el único tipo de caza propulsado por cohetes que ha visto combate en la historia, y uno de los dos únicos tipos de aviones propulsados por cohetes que han visto combate.
Japón, aliado de la Alemania nazi, consiguió los esquemas de diseño del Me 163 Komet. [19] Tras un esfuerzo considerable, estableció con éxito su propia capacidad de producción, que se utilizó para producir un número limitado de sus propias copias, conocidas como Mitsubishi J8M , que realizó su primer vuelo propulsado el 7 de julio de 1945. [20] Además, Japón intentó desarrollar su propio interceptor propulsado por cohetes de diseño nacional, el Mizuno Shinryu ; ni el J8M ni el Shinryu entraron en combate. [21] Los japoneses también produjeron aproximadamente 850 aviones de ataque suicida propulsados por cohetes Yokosuka MXY-7 Ohka durante la Segunda Guerra Mundial, varios de ellos se desplegaron en la Batalla de Okinawa . El análisis posterior a la guerra concluyó que el impacto del Ohka fue insignificante y que ningún buque capital de la Armada de los EE. UU. había sido alcanzado durante los ataques debido a las efectivas tácticas defensivas que se emplearon. [22]
Otros aviones experimentales incluyeron el soviético Bereznyak-Isayev BI-1 que voló en 1942, mientras que el Northrop XP-79 fue planeado originalmente con motores de cohete, pero cambió a motores a reacción para su primer y único vuelo en 1945. North American Aviation desarrolló un Mustang P-51D asistido por cohete que podía alcanzar 515 mph (829 km/h). [23] [24] El motor funcionaba con ácido fumárico y anilina que se almacenaban en dos tanques de caída debajo del ala de 75 galones estadounidenses (280 L). [24] El avión fue probado en vuelo en abril de 1945. El motor de cohete podía funcionar durante aproximadamente un minuto. [24] De manera similar, la serie Messerschmitt Me 262 "Heimatschützer" utilizó una combinación de propulsión a reacción y cohete para permitir despegues más cortos, una tasa de ascenso más rápida e incluso velocidades mayores. [25]
Durante 1946, se construyó el Mikoyan-Gurevich I-270 soviético en respuesta a un requerimiento de las Fuerzas Aéreas Soviéticas emitido durante el año anterior para un avión interceptor propulsado por cohetes en el papel de defensa puntual . [26] El diseño del I-270 incorporó varias piezas de tecnología que habían sido desarrolladas por Sergei Korolev entre 1932 y 1943. [27] [28]
En 1947, se alcanzó un hito clave en la historia de la aviación con el Bell X-1 propulsado por cohetes , que se convirtió en el primer avión en romper la velocidad del sonido en vuelo nivelado, y sería el primero de una serie de aviones propulsados por cohetes de la NACA/NASA. [29] Entre estos aviones experimentales se encontraban los diseños North American X-15 y X-15A2, que estuvieron en funcionamiento durante alrededor de una década y finalmente alcanzaron una velocidad máxima de Mach 6,7, así como una altitud máxima de más de 100 km, estableciendo nuevos récords en el proceso. [30]
Durante la década de 1950, los británicos desarrollaron varios diseños de potencia mixta para cubrir la brecha de rendimiento que existía en los diseños de turborreactores vigentes en ese momento. El cohete era el motor principal para proporcionar la velocidad y la altura requeridas para la intercepción a alta velocidad de bombarderos de alto nivel y el turborreactor proporcionó una mayor economía de combustible en otras partes del vuelo, sobre todo para asegurar que el avión pudiera hacer un aterrizaje propulsado en lugar de arriesgarse a un retorno planeado impredecible. [31] [32] Un diseño fue el Avro 720 , que estaba propulsado principalmente por un motor cohete Armstrong Siddeley Screamer de 8000 lbf (36 kN) que funcionaba con combustible de queroseno mezclado con oxígeno líquido como agente oxidante . [33] El trabajo en el Avro 720 fue abandonado poco después de la decisión del Ministerio del Aire de terminar el desarrollo del motor de cohete Screamer, supuestamente debido a preocupaciones oficiales con respecto a la viabilidad de usar oxígeno líquido, que hierve a -183 °C (90 K) y es un peligro de incendio , dentro de un entorno operativo. [34] [35] [36]
El trabajo alcanzó una etapa más avanzada con el rival del Avro 720, el Saunders-Roe SR.53 . El sistema de propulsión de este avión utilizaba peróxido de hidrógeno como combustible y oxidante combinado, que se consideraba menos problemático que el oxígeno líquido del Avro 720. [34] El 16 de mayo de 1957, el líder de escuadrón John Booth DFC estaba a los controles del XD145 para el primer vuelo de prueba, seguido del vuelo inaugural del segundo prototipo XD151, el 6 de diciembre de 1957. [37] [38] Durante el programa de pruebas de vuelo posterior, estos dos prototipos volaron 56 vuelos de prueba separados, durante los cuales se registró una velocidad máxima de Mach 1,33. [39] Además, desde finales de 1953, Saunders-Roe había trabajado en un derivado del SR.53, que fue designado por separado como SR.177 ; El cambio principal fue la presencia de un radar a bordo , ausente en el SR.53 y el Avro 720 por no ser un requisito de la especificación, pero dejó al piloto dependiendo de su propia visión además de las instrucciones basadas en radio suministradas desde el control de radar basado en tierra. [40]
Tanto el SR.53 como su primo, el SR.177, estaban relativamente cerca de alcanzar el estado de producción cuando factores políticos más amplios presionaron sobre el programa. Durante 1957, se produjo un replanteamiento masivo de la filosofía de defensa aérea en Gran Bretaña, que se plasmó en el Libro Blanco de Defensa de 1957. Este documento exigía que los aviones de combate tripulados fueran reemplazados por misiles , y por lo tanto, las perspectivas de un pedido de la RAF se evaporaron de la noche a la mañana. [41] Si bien tanto la Marina Real como Alemania siguieron siendo clientes potenciales para el SR.177, la confianza de ambas partes se vio sacudida por la medida. [42] Otros factores, como los escándalos de sobornos de Lockheed para obligar a las naciones extranjeras a ordenar el Lockheed F-104 Starfighter , también sirvieron para socavar las perspectivas de venta del SR.177, lo que costó a clientes potenciales como Alemania y Japón. [43]
A lo largo de finales de los años 1940 y 1950, el Estado Mayor del Aire francés también tenía un interés considerable en los aviones propulsados por cohetes. [44] Según el autor Michel van Pelt, los oficiales de la Fuerza Aérea francesa estaban en contra de un vuelo puramente propulsado por cohetes, pero favorecían un enfoque de propulsión mixta, utilizando una combinación de motores de cohetes y turborreactores . Mientras que la Société d'Etudes pour la Propulsion par Réaction (SEPR) se dedicó a desarrollar los propios motores de cohetes domésticos de Francia , el fabricante de aviones francés SNCASE era consciente del entusiasmo de la Fuerza Aérea francesa por un avión interceptor de defensa puntual capaz , y así comenzó a trabajar en el SNCASE SE.212 Durandal . [44] En comparación con otros aviones experimentales franceses de potencia mixta, como el interceptor prototipo SNCASO Trident de la competencia , era un avión más pesado, destinado a volar principalmente con su motor a reacción en lugar de su motor de cohete. [45] Se construyeron un par de aviones prototipo; El 20 de abril de 1956, el primer prototipo realizó su vuelo inaugural, inicialmente volando solo usando energía de un reactor. [46] Fue el segundo prototipo que utilizó por primera vez el motor cohete durante abril de 1957. [46] Durante las pruebas de vuelo, se alcanzó una velocidad máxima de 1.444 kilómetros por hora (897 mph) a una altitud de 12.300 metros (40.400 pies), incluso sin usar la potencia adicional del motor cohete; esta velocidad aumentó a 1.667 km/h a 11.800 m mientras el cohete estaba activo. Se realizaron un total de 45 vuelos de prueba antes de que se terminara el trabajo en el programa. [46]
A petición del Estado Mayor del Aire francés, la compañía aeronáutica francesa SNCASO también desarrolló su propio interceptor de defensa puntual, el SNCASO Trident . [44] Estaba propulsado principalmente por un único motor cohete construido por SEPR y aumentado con un conjunto de motores turborreactores montados en la punta del ala ; operacionalmente, se utilizarían motores cohete y turborreactores para realizar un ascenso rápido e interceptación a grandes altitudes, mientras que los motores a reacción solo se utilizarían para regresar a la base. [44] El 2 de marzo de 1953, el primer prototipo Trident I realizó el vuelo inaugural del tipo ; pilotado por el piloto de pruebas Jacques Guignard, el avión utilizó toda la longitud de la pista para despegar, siendo propulsado únicamente por sus motores turborreactores. [47] El 1 de septiembre de 1953, el segundo prototipo Trident I se estrelló durante su primer vuelo después de luchar por ganar altitud después del despegue y chocar con una torre de electricidad . [48] A pesar de la pérdida, la Fuerza Aérea Francesa quedó impresionada por el rendimiento del Trident y estaba ansiosa por tener un modelo mejorado en servicio. [49] El 21 de mayo de 1957, el primer Trident II, el 001 , fue destruido durante un vuelo de prueba en el Centre d'Essais en Vol (Centro de Pruebas de Vuelo); causado cuando el combustible para cohetes altamente volátil y el oxidante, Furalina (C 13 H 12 N 2 O) y ácido nítrico (HNO 3 ) respectivamente, se mezclaron accidentalmente y explotaron, lo que resultó en la muerte del piloto de pruebas Charles Goujon. [50] [51] Dos meses después, se detuvo todo el trabajo en el programa. [47]
El avance de la potencia de los motores turborreactores, la llegada de los misiles y los avances en el radar habían hecho innecesario el regreso a la potencia mixta.
El desarrollo de cohetes y satélites soviéticos fue la fuerza impulsora detrás del desarrollo del programa espacial de la NASA. A principios de la década de 1960, la investigación estadounidense sobre el avión espacial Boeing X-20 Dyna-Soar se canceló debido a la falta de propósito; más tarde, los estudios contribuyeron al transbordador espacial , que a su vez motivó al Buran soviético . Otro programa similar fue ISINGLASS , que iba a ser un avión cohete lanzado desde un portaaviones Boeing B-52 Stratofortress , que estaba destinado a alcanzar Mach 22, pero esto nunca fue financiado. ISINGLASS estaba destinado a sobrevolar la URSS. No se han publicado imágenes de la configuración del vehículo. [52]
El vehículo de investigación de aterrizaje lunar era un vehículo de propulsión mixta: un motor a reacción cancelaba 5/6 de la fuerza debida a la gravedad, y la potencia del cohete podía simular el módulo de aterrizaje lunar del Apolo. [53]
Varias versiones del motor cohete Reaction Motors XLR11 impulsaron el X-1 y el X-15, pero también el Martin Marietta X-24A , el Martin Marietta X-24B , el Northrop HL-10 , el Northrop M2-F2 , el Northrop M2-F3 y el Republic XF-91 Thunderceptor , ya sea como motor primario o auxiliar.
Los Northrop HL-10, Northrop M2-F2 y Northrop M2-F3 fueron ejemplos de un cuerpo sustentador , que son aeronaves que tienen muy pocas alas o ninguna y simplemente obtienen sustentación del cuerpo del vehículo. Otro ejemplo son los cohetes de deslizamiento inverso en la cohetería amateur. [ cita requerida ]
El avión de investigación y pruebas EZ-Rocket voló por primera vez en 2001. [54] Después de evaluar el EZ-Rocket, la Rocket Racing League desarrolló tres aviones de carreras de cohetes separados durante la década siguiente. [55] [56]
En 2003, otra aeronave propulsada por cohetes desarrollada de forma privada realizó su primer vuelo. El SpaceShipOne funciona tanto como una aeronave propulsada por cohetes (con alas y superficies de control aerodinámico ) como un avión espacial (con propulsores RCS para el control en el vacío del espacio). Por su trabajo, el equipo del SpaceShipOne recibió el premio Space Achievement Award. [57]
En abril de 2019, la empresa china Space Transportation realizó una prueba de un demostrador tecnológico de 3.700 kilogramos llamado Jiageng-1. El avión de 8,7 metros de largo tiene una envergadura de 2,5 metros y es parte del desarrollo del futuro vehículo de lanzamiento reutilizable de despegue vertical y aterrizaje horizontal Tianxing-I-1. [58]
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