Un tail-sitter , o tailsitter , es un tipo de avión VTOL que despega y aterriza sobre su cola , luego se inclina horizontalmente para volar hacia adelante.
Originario de la década de 1920 con el inventor Nikola Tesla , el primer avión que adoptó una configuración de cola fue desarrollado por la Alemania nazi durante la Segunda Guerra Mundial . El desarrollo de este tipo de aviones se disparó a finales de los años 1940 y 1950, cuando tanto los diseñadores de aviones como los planificadores de defensa reconocieron el valor potencial de los aviones de ala fija que podían realizar tanto un despegue vertical como un aterrizaje vertical y al mismo tiempo realizar la transición dentro y fuera del vuelo convencional. Los problemas inherentes a los aviones de cola eran la mala visibilidad del piloto y las dificultades de control, especialmente durante el descenso y aterrizaje vertical. Los programas para desarrollar aviones tripulados que se sentaran en la cola normalmente terminaron en la forma de un enfoque más práctico de vectorización de empuje , como el utilizado por aviones como el Hawker Siddeley Harrier y el Yakovlev Yak-38 .
Un asistente que se sienta en la cola se sienta verticalmente sobre su cola para el despegue y el aterrizaje, luego inclina todo el avión hacia adelante para el vuelo horizontal. Esto es muy diferente de muchos otros tipos de tecnologías VTOL , que tienen fuselajes orientados horizontalmente.
Los ocupantes de la cola cambian la orientación del fuselaje después del despegue. Comienzan con la parte trasera del avión hacia el suelo (... una orientación vertical) y luego se reorientan a una orientación horizontal en vuelo.
Algunos pilotos de cola aterrizaron entonces convencionalmente en configuración orientada horizontalmente, mientras que otros tenían un objetivo mucho más ambicioso de aterrizar verticalmente con el avión de espaldas al suelo, un procedimiento altamente peligroso por muchas razones, la principal de las cuales era el aumento del consumo de combustible y la limitación del piloto. visibilidad.
Se puede atribuir que el concepto de un avión sentado en la cola se originó con el inventor Nikola Tesla , quien solicitó una patente asociada durante 1928. [1] Sin embargo, durante casi dos décadas no surgiría ningún intento inmediato de implementar este concepto en un avión funcional. .
Durante la Segunda Guerra Mundial , la Alemania nazi trabajó en el caza Focke-Wulf Triebflügel (propulsado por alas) que incorporó el concepto de cola en su diseño. Presentaba tres alas que estaban montadas radialmente como un rotor en una sección giratoria del fuselaje, estas eran impulsadas por pequeños motores a reacción colocados en las puntas de las alas para impulsar el avión a través de esta rotación del ala. Para el despegue y el aterrizaje, volaría verticalmente (similar a un helicóptero ) antes de inclinarse horizontalmente para volar como un ala autopropulsada que genera sustentación y empuje. El proyecto contemporáneo de Heinkel Lerche tenía un ala anular que formaba un conducto alrededor de una hélice convencional, y en la transición del vuelo vertical al vuelo hacia adelante la sustentación se habría transferido al ala. [2] [3]
Durante la década de 1950, los diseñadores de aviones de todo el mundo participaron en programas para desarrollar aviones de ala fija que no sólo pudieran realizar tanto un despegue como un aterrizaje vertical, sino también realizar la transición dentro y fuera del vuelo convencional. Como observó el autor de aviación Francis K. Mason, un avión de combate que poseyera tales cualidades habría eliminado efectivamente la dependencia tradicional de pistas relativamente vulnerables al despegar y aterrizar verticalmente en lugar de la aproximación horizontal convencional. [4] En consecuencia, el desarrollo de aviones viables de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) fue particularmente atractivo para los planificadores militares de la era de la posguerra temprana . [5] A medida que la relación empuje-peso de los motores turborreactores aumentó lo suficiente como para que un solo motor pudiera levantar un avión, los diseñadores comenzaron a investigar formas de mantener la estabilidad mientras un avión volaba en la etapa de vuelo VTOL. [6]
Una empresa que optó por participar en la investigación de VTOL fue el fabricante francés de motores SNECMA quien, a partir de 1956, construyó una serie de bancos de pruebas sin alas llamados Atar Volant . Sólo el primero de ellos estaba sin piloto y el segundo volaba libremente, ambos estabilizados por chorros de gas en tubos estabilizadores. El tercero tenía un asiento basculante para permitir al piloto sentarse erguido cuando el fuselaje estaba nivelado y tenía las tomas de aire laterales previstas para el vuelo libre. avión, aunque siempre funcionó sujeto a una cuna móvil. El piloto de estos experimentos fue Auguste Morel. Sin embargo, el Atar Volant no era un fin en sí mismo; su propósito a largo plazo era servir como precursores de un avión de ala fija más grande. [7] Independientemente de este trabajo, una influencia sustancial en la dirección del desarrollo provino del ingeniero de diseño austriaco Helmut von Zborowski , quien había diseñado un innovador ala anular en forma de donut que podía funcionar "como planta de energía, estructura de un avión de ala volante y vivienda reductora de resistencia". Se teorizó que tal ala podría funcionar como un motor ramjet e impulsar un avión a velocidades supersónicas , adecuadas para un avión interceptor . [5]
El equipo de diseño de SNECMA decidió integrar este radical diseño de ala anual en sus esfuerzos VTOL. En consecuencia, de esta decisión surgió la configuración básica del C.450 Coléoptère . [5] En diciembre de 1958, el Coléoptère abandonó el suelo por primera vez por sus propios medios, aunque sujeto a un pórtico. [6] Se observaron varias características de vuelo desafiantes, como la tendencia de la aeronave a girar lentamente sobre su eje mientras está en vuelo estacionario vertical; su piloto también observó que el indicador de velocidad vertical no era realista y que los controles eran incapaces de dirigir la aeronave con precisión mientras realizaba la fase crítica de aterrizaje. Los aterrizajes con el palo muerto se consideraban imposibles. [5] Uno de los vuelos del avión implicó una exhibición pública de su desempeño en vuelo estacionario ante una audiencia reunida. [8] El llamativo diseño del Coléoptère rápidamente causó sensación en la conciencia pública, incluso a nivel internacional; El autor Jeremy Davis observó que el avión incluso había influido en los esfuerzos internacionales, habiendo supuestamente motivado a la Armada de los Estados Unidos a contratar al fabricante de helicópteros estadounidense Kaman Aircraft para diseñar su propio vehículo de ala anular, apodado Flying Barrel. [5]
En consecuencia, Estados Unidos experimentó con sus propios aviones de cola, que normalmente incluían configuraciones de diseño impulsadas por hélices con alas fijas relativamente convencionales. El Convair XFY Pogo era uno de esos aviones, con un ala delta con configuración de cola cruciforme ; Los vuelos de prueba iniciales se realizaron dentro de un hangar de dirigibles navales en Moffett Field en Mountain View, California. [9] El XFY demostró con éxito la transición completa entre modos de vuelo el 5 de noviembre de 1954. [10] Un avión algo similar fue el Lockheed XFV Salmon , que combinaba un ala recta con una cola en X ; sin embargo, el XFV nunca logró la crucial transición de vuelo. [11] Sin embargo, durante las pruebas de vuelo se hizo evidente que tales aviones VTOL serían pilotados sólo por los pilotos más experimentados, incluso si se ignoraran todos los problemas técnicos; por lo tanto, no era factible colocar cazas VTOL, como se esperaba anteriormente, en cada barco. Además, mientras que los cazas con motor a reacción tenían velocidades máximas cercanas a Mach 2, el caza turbohélice VTOL estaba en desventaja debido a que su velocidad máxima era inferior a Mach 1. Como resultado de estas circunstancias, se detuvo el trabajo en el XFY. [12] Durante 1955, Estados Unidos comenzó las pruebas de vuelo de un diseño de propulsión a reacción, el Ryan X-13 Vertijet . Se construyeron dos prototipos, los cuales volaron, realizaron transiciones exitosas hacia y desde el vuelo horizontal y aterrizaron . El último vuelo de prueba del X-13 se realizó cerca de Washington DC durante 1957. [13]
Un problema inherente a todos estos diseños de cola era la mala visibilidad del piloto, especialmente del suelo, durante el descenso vertical y el aterrizaje. En última instancia, la mayor parte del trabajo sobre la aplicación del concepto a aviones tripulados se abandonó cuando apareció una forma más práctica de VTOL, en forma de vectorización de empuje , como la utilizada por aviones de producción como el Hawker Siddeley Harrier y el Yakovlev Yak-38 . [14] [15] [16] Un vehículo aéreo no tripulado (UAV) no sufre el problema de la actitud del piloto. El Dornier Aerodyne tiene una configuración de ventilador con conductos similar a un coleóptero , y un UAV de prueba voló con éxito en modo estacionario en 1972, antes de que se interrumpiera su desarrollo. [17] Otro proyecto de UAV contemporáneo fue el NSRDC BQM-108 que fue desarrollado por la Armada de los Estados Unidos ; aunque el trabajo se interrumpió casi inmediatamente después de su único vuelo de prueba exitoso. [18]
Durante la década de 1970, se realizaron varios estudios y modelos de túnel de viento de una versión de cola del General Dynamics F-16 Fighting Falcon que estaba destinada a su uso a bordo de barcos; sin embargo, se decidió no seguir desarrollando el concepto debido al gran requerimiento de empuje involucrado, así como a la necesidad de contar con amplios aparatos para manejar el despegue y el aterrizaje. [19]
En la actualidad, la mayoría de los proyectos o propuestas de tail sitter entran en la categoría de aviones no tripulados , como Bell Apt o Northrop Grumman Tern .
