Serie D de Estoppey

La serie D de Estoppey fue una línea de miras de bombardeo del período de entreguerras desarrollada por Georges Estoppey del McCook Field del Cuerpo Aéreo del Ejército de los EE. UU. , comenzando con el D-1 de 1922. Una característica clave era el uso de un péndulo para mantener la mira de bombardeo correctamente orientada hacia el suelo incluso mientras el avión maniobraba, y amortiguadores para evitar que se balanceara en turbulencias.

En las pruebas realizadas en 1923, el D-1 demostró ser más preciso que el Mark III de la Marina de los EE. UU. o el Mk. I del Ejército, y el doble de preciso que los antiguos diseños de miras de bombardeo Michelin. Una serie de actualizaciones menores condujeron al primer modelo de producción ampliamente utilizado, el D-4 de 1925, del que se produjeron varios cientos. El diseño estaba entre los más avanzados de su época, pero seguía siendo impreciso hasta el punto de resultar inútil a altitudes superiores a los 8000 pies (2400 m).

El D-7 de 1931 era similar al D-4, pero incorporaba iluminación para uso nocturno, un indicador automático de dirección del piloto que indicaba en qué dirección debía girar y un disparador automático de bombas para mejorar la sincronización. Si bien el D-7 era eficaz, el Ejército estaba planeando cambiar al visor de bombardeo Sperry, que ofrecía una precisión considerablemente mejor. El Sperry resultó difícil de producir en grandes cantidades y en 1938 el Ejército ordenó otra serie de producción de una actualización mucho más básica del D-4, denominada D-8. El D-8 fue la versión más producida de la serie D, con poco más de 10.000 unidades construidas; la mayoría se entregaron a la Unión Soviética en el marco del programa de Préstamo y Arriendo .

Estoppey se vio envuelto en una larga y áspera serie de batallas legales con el Ejército y la Marina por las regalías que percibía por sus conceptos. Como la mayoría de los diseños se produjeron mientras trabajaba para el Cuerpo Aéreo, no tenía derecho a recibir regalías. Al dejar su empleo militar en 1926, inmediatamente comenzó a exigir honorarios tanto al Ejército como a la Marina, y finalmente recibió varios miles de dólares.

Los primeros sistemas de mira para bombas permitían calcular únicamente la distancia que se desplazaría la bomba hacia delante al ser lanzada desde una determinada altitud. Para utilizar estos sistemas, el avión debía cambiar primero su rumbo hasta que no pudiera ver más objetos que se desplazaran lateralmente sobre el terreno, lo que indicaba que el avión estaba volando en la misma dirección que el viento. A continuación, se introducían la velocidad y la altitud actual en la mira, que movía un puntero hacia delante y hacia atrás para indicar el lugar correcto para lanzar las bombas. La bomba se lanzaba cuando el objetivo pasaba por el indicador de la mira. ^[1]

Incluso cuando se acerca directamente a lo largo de la línea de viento, la velocidad de ese viento tendrá un efecto. Las pruebas en un campo de pruebas, en un avión que volaba a 150 kilómetros por hora (93 mph), demostraron que a la altitud actual, las bombas tardarán 20 segundos en llegar al suelo. Eso significa que las bombas, que salen del avión con la velocidad de avance del avión, viajarán 830 metros (2.720 pies) en el momento en que impacten. Si el avión vuela con un viento de 20 kilómetros por hora (12 mph) en su morro, su velocidad terrestre es de solo 130 km/h, y en este caso, las bombas viajarán solo 720 metros (2.360 pies), fallando por más de 100 m. ^[1]

La solución es utilizar un cronómetro a medida que el avión se acerca al objetivo. El encargado de apuntar la bomba elegiría un objeto adecuado en el suelo a lo largo de la línea de aproximación, tal vez el propio objetivo, y luego cronometraría su paso por dos marcadores en la mira colocados en un ángulo fijo. La velocidad respecto del terreno podría entonces calcularse consultando la velocidad en una tabla de tiempos y altitudes, aunque algunos sistemas ofrecían cierto nivel de automatización para esta tarea. Tomar esta medida no era un proceso trivial, especialmente porque casi todos estos sistemas tenían que ser operados por el piloto mientras miraba hacia abajo a través de la mira y trataba de mantener el avión nivelado al mismo tiempo. Si el ángulo del avión cambiaba incluso unos pocos grados durante el proceso, las medidas perderían sentido. ^[1]

Georges Louis Estoppey emigró a los Estados Unidos en 1916 y pronto comenzó a trabajar en una nueva mira para bombardeo que solucionaría estos problemas. Estoppey ideó un sistema que mantendría la mira correctamente perpendicular al suelo utilizando un péndulo y luego estabilizaría su movimiento utilizando amortiguadores para que no se balanceara después de moverse. Presentó tres patentes sobre el concepto durante la Primera Guerra Mundial y formó la Musa-Estoppey Company en Nueva York para construirlas. Recibió las patentes en marzo de 1919, pero la empresa quebró en 1921. ^[2]

Estoppey pasó a trabajar para la División de Ingeniería del Servicio Aéreo en McCook Field , donde continuó perfeccionando el diseño e introdujo la primera versión de calidad de producción como D-1 en 1922. En pruebas en el campo de pruebas de Aberdeen, el Ejército produjo tasas de impacto del 80% en condiciones estándar, concluyendo que ofrecía "mucho mayor precisión que con las antiguas miras Mark III o Mark IA del Ejército de la Marina" y que era "el doble de precisa que la Michelin". La Marina también quedó impresionada, pero solo hasta el punto de utilizar una pequeña cantidad mientras esperaban nuevos desarrollos propios realizados por Carl Norden para estabilizar el Mark III. Esto llevó a un pedido de 16 D-1, de los cuales dos se enviaron a la Marina. Las pruebas contra el USS Virginia y el USS New Jersey en 1923 llevaron a un pedido adicional de 100, de los cuales 14 se enviaron a la Marina. ^[2] Finalmente, la producción total ascendió a 114 unidades de Pioneer Instrument Company para el Ejército y otras 14 de Eberhart Steel para la Marina. ^[3]

En su uso, el D-1 se diferenciaba poco de los diseños anteriores de miras de bombardeo, como la Michelin. El bombardero observaba primero el movimiento del objetivo en relación con un cable metálico vertical y dirigía al piloto hacia la izquierda o la derecha hasta que veía que cualquier desviación lateral se detenía. En ese punto, observaba el movimiento del objetivo a lo largo del cable hasta que cruzaba la línea definida por dos cables horizontales, el "cable superior" y el "cable de sincronización". Luego comenzaba a girar una manivela con su mano izquierda, lo que hacía que el cable de sincronización comenzara a moverse hacia atrás mientras que al mismo tiempo el cable de puntería trasera se movía hacia adelante. Giraban la manivela para intentar mantener el cable de sincronización alineado con el objetivo. Cuando el reloj indicaba 15 segundos, dejaba de girar, proporcionando así una medición de la velocidad terrestre. Esta medición dejaba el cable superior en una posición tal que se había tenido en cuenta la velocidad terrestre. Luego continuaban observando hasta que el cable superior se alineaba con el "cable de alcance" inferior, y bajaban en ese instante. ^[4]

Calcular el tiempo de caída con el cronómetro resultó ser un problema práctico, y Estoppey comenzó a trabajar en un temporizador automático para el D-2. La División de Ingeniería compró tres prototipos de Pioneer en 1925. El diseño físico del D-2 era significativamente diferente al del D-1, con las miras en el centro de una gran calculadora en forma de U. Los dos ejemplos del D-3 reemplazaron el sistema de péndulo del D-2 con una plataforma giroscópica de Sperry Gyroscope . Ninguno de los diseños demostró ofrecer un avance suficiente sobre el D-1 como para justificar la producción a gran escala. ^[4]

Mientras tanto, en servicio, el D-1 resultó ser demasiado frágil para el manejo brusco de la tripulación, que a menudo usaba la mira de bombardeo como asidero para entrar y salir del avión. Esto condujo al D-4, que era más robusto y también incluía el sistema de cronometraje automático. Debido a que era tan similar a los modelos anteriores, se ordenaron tres prototipos y se entregaron rápidamente, pero el Ejército concluyó que también representaban una mejora demasiado pequeña para considerar la producción, especialmente porque ahora estaban esperando diseños mucho más avanzados. Esos diseños avanzados no surgieron y, durante los siguientes cinco años, el Ejército ordenó varios lotes del D-4, que ascendieron a 230 ejemplares, y la Armada agregó otros 40 para trabajos a baja altitud. ^[4] El Ejército lo puso en uso operativo en 1926. ^[5]

El sistema de cronometraje del D-4 simplificó enormemente la operación. En lugar de cronometrar el movimiento durante un tiempo fijo y luego utilizarlo para calcular la configuración necesaria, el sistema lo hacía automáticamente. El apuntador de bombas simplemente giraba una manivela mientras el cronómetro se agotaba y, cuando se agotaba, la manivela se desconectaba automáticamente con las miras ajustadas al ángulo correcto. ^[4]

Además de las pequeñas actualizaciones del concepto original, Estoppey también trabajó en diseños completamente nuevos. El primero y más desarrollado de ellos fue el D-5, que utilizaba el nuevo concepto "sincrónico" o "tacométrico" para cronometrar el lanzamiento. A diferencia de los diseños anteriores, en los que la velocidad sobre el suelo se medía directamente con el cronómetro, en estos diseños la velocidad se medía mediante un sistema integrador de bola y disco . El bombardero introducía primero una estimación de la velocidad y dirección del viento basándose en mediciones anteriores, generalmente realizadas por el navegante. Esto hacía que las miras, un telescopio de baja potencia, comenzaran a moverse para seguir un objeto en el suelo. El bombardero ajustaba entonces la estimación inicial girando diales para cambiar la dirección o la velocidad hasta que se pudieran ver objetos inmóviles en la mira. En este punto, el sistema tenía una medición muy precisa de la velocidad y el rumbo sobre el suelo. Si bien esto ofrecía una precisión incomparable en teoría, en la práctica el D-5 resultó menos preciso que el D-4, y el Cuerpo Aéreo recomendó que "no se hicieran más trabajos experimentales en la mira del D-5". ^[6]

La siguiente versión conocida es la D-7, que utilizaba el mismo mecanismo general que la D-4, pero le añadía varias actualizaciones. Entre ellas se encontraba un sistema de mira con cruceta iluminada que era adecuado para su uso nocturno, un sistema que disparaba automáticamente las bombas en el momento adecuado para eliminar las demoras en que el bombardero pulsaba el botón de disparo, y un indicador de dirección del piloto que se accionaba simplemente girando la mira para apuntar al objetivo. Aunque estas eran actualizaciones valiosas, la inminente llegada prevista de los diseños más avanzados de Sperry significaba que no había motivos para comprar la D-7 mientras tanto. ^[6]

El desarrollo final de la línea fue el D-8, ordenado debido a los continuos retrasos en la producción del Sperry S-1 y el Norden Mk. XV . El D-8 fue una serie de actualizaciones menores del D-4 diseñadas por su fabricante original, Gaertner Scientific de Chicago. Estas le permitieron operar a velocidades y altitudes más altas que las de los nuevos aviones que se estaban introduciendo. ^[7] Después de que Gaertner suministrara 80 unidades ensambladas a mano, el Ejército envió un contrato de producción a National Cash Register (NCR) por 15.000 unidades inmediatamente después del Ataque a Pearl Harbor , a 200 dólares por unidad. En las pruebas contra el Norden, el D-8 logró 3 impactos por cada 50 bombas lanzadas, en comparación con los 48 de 50 del Norden. Consciente de sus límites, el Ejército, no obstante, lo envió a "aviones para los que no hay otra mira disponible". ^[7]

El Ejército siguió presionando para que se entregaran más rápido los Norden, pero la Marina dudó en permitir que se iniciara la producción en otras plantas, temiendo que al hacerlo se alteraría la producción en la planta principal de Norden y se retrasarían sus propias entregas. En una reunión celebrada el 11 de noviembre de 1942, el Ejército se quejó de que, mientras que ellos estaban tomando todos los Norden que podían y colocándolos inmediatamente en un avión, la Marina tenía más miras que aviones y simplemente estaba almacenando sus Norden en almacenes. Mientras tanto, la Marina prometía entregar una cierta cantidad de miras para un mes determinado, por lo que el Ejército ajustaba sus pedidos de aviones para que coincidieran, solo para recibir una cantidad diferente y, o bien perder la oportunidad de producir más de un mes, o tener que entregarlos con lo que un miembro del Cuerpo Aéreo llamó "esta maldita mira D-8 que preferiría tener un par de clavos y un alambre". ^[8]

Después de enormes discusiones y rivalidades entre servicios, la cuestión del Norden se resolvió finalmente de forma inesperada cuando la Armada concluyó que no podía atacar a los buques de todos modos. Dirigieron su atención al uso de bombarderos en picado y torpederos , como la mayoría de las demás fuerzas de aviación naval, y renunciaron por completo al uso de bombardeos a gran altitud contra los buques. Toda la producción fue entregada al Ejército. En ese momento, NCR estaba en plena producción del D-8, con 2.000 entregados al mes. Aunque el contrato se canceló en octubre de 1943, ya se habían producido 10.000 en ese momento. Estos fueron enviados, junto con otros 2.000 D-4B, a la Unión Soviética como parte del Préstamo y Arriendo . ^[9]

En 1924, Estoppey exigió que se le pagaran regalías por sus diseños. El jefe del Servicio Aéreo, el mayor general Mason Patrick, se negó, basándose en el hecho de que habían sido diseñados y construidos mientras Estoppey estaba al servicio del Cuerpo Aéreo. Su contrato tenía una asignación de hasta el 7,5% en regalías hasta un máximo de $7,500 (equivalente a $133,340 en 2023), pero estas solo podían pagarse por dispositivos que se vendieran después de que dejara el servicio gubernamental. Estoppey lo hizo en julio de 1926, y eso resultó en pagos de $2,887 en 1927 y $2,600 en 1932. ^[6]

Como no se construyeron más aparatos basados ​​en sus diseños después de esa fecha, dirigió su atención a la Marina, alegando que el Norden Mark XI "entra dentro de las divulgaciones y el alcance de mis patentes". La Marina no estuvo de acuerdo, señalando que compraron el Mark XI específicamente porque permitía ataques a objetivos en movimiento, algo que el Estoppey nunca resolvió. Sin embargo, acordaron pagar $ 2,000 por el uso de la patente 1,296,640. ^[6]

Los D-1, 4 y 8 eran aparatos muy similares que solo se diferenciaban en detalles. Esta descripción se basa en el D-4, pero el vídeo de referencia muestra el D-8, que se diferencia más tarde en pequeños detalles.

Las miras de bombardeo de la serie D constaban de tres partes principales: un sistema de montaje fijado al avión, una barra de metal curvada larga con un puntero que se extendía desde el frente y el mecanismo de la mira. El sistema de montaje se utilizaba antes del vuelo para posicionar y rotar la mira de manera que estuviera nivelada con el avión y apuntando directamente a lo largo de su dirección normal de vuelo, y no se utilizaba después de eso. Un sistema separado permitía que la mira de bombardeo en su conjunto rotara hacia la derecha o hacia la izquierda en vuelo. La barra larga en forma de C se utilizaba simplemente para indicar cualquier rotación de la mira con respecto al morro del avión. El D-8 movió este indicador a la parte trasera de la mira. ^[10]

La mira de bombardeo en sí era rectangular y aproximadamente del tamaño de un libro de tapa dura. Las miras consistían en varios juegos de alambres metálicos delgados en el lado derecho de la caja, un largo alambre longitudinal que recorría la longitud del dispositivo que se usaba para comparar el movimiento del objetivo con la línea de desplazamiento del avión, y tres horizontales que se usaban para cronometrar la caída, dos en la parte inferior del dispositivo justo encima del alambre longitudinal, y un segundo en la parte superior de la caja. Frente a la mira superior, en el lado izquierdo de la caja, había una pequeña manivela. ^[11]

A medida que el bombardero se acercaba a la zona del objetivo, el bombardero primero apuntaba a lo largo del cable longitudinal y giraba todo el dispositivo hacia la izquierda o la derecha hasta que el cable estaba sobre el objetivo. Observando el movimiento del objetivo en relación con este cable, gritaba los giros al piloto o usaba el indicador de dirección del piloto hasta que el avión apuntaba en una dirección tal que su movimiento lateral en relación con el objetivo compensaba exactamente cualquier viento lateral. En ese punto, el objetivo se veía moverse directamente a lo largo del cable longitudinal. ^[12]

Una vez que la deriva se ha puesto a cero, el operador consulta una tabla impresa en el lateral de la caja que indica el ángulo aproximado de caída desde esa altitud y su velocidad aerodinámica actual. Por ejemplo, al lanzar bombas de uso general de 1000 libras desde una altitud de 20 000 pies (6100 m) y a 200 millas por hora (320 km/h), las bombas tendrían que lanzarse cuando el objetivo se encuentra a unos 40 grados frente a la aeronave. ^[13] Este ángulo se introduce en la mira y luego se pone en marcha el cronómetro girando la manivela principal hacia atrás, en el sentido de las agujas del reloj. Luego se introduce en el cronómetro el tiempo que tardan las bombas en llegar al suelo, según otra tabla. ^[14]

Ahora, la mira de bombardeo está lista para su uso. El operador apunta a lo largo de la línea que va desde la mira superior hasta la mira delantera, inicialmente ajustada a ese ángulo de 40 grados. Cuando el objetivo pasa por esta línea, el operador comienza a girar la manivela hacia adelante, en sentido contrario a las agujas del reloj, lo que inicia el cronómetro y hace que la mira delantera comience a moverse hacia atrás. Continúa girando la manivela para mantener la mira alineada con el objetivo mientras ve que el objetivo se mueve hacia atrás debido al movimiento hacia adelante del avión. Cuando se agota el tiempo, se desconecta la manivela. Esto ha movido las miras a través del ángulo en el que se moverán las bombas al caer, una medición directa de la velocidad terrestre. ^[15]

Esto deja la mira trasera en la posición correcta para lanzarla después de tener en cuenta los efectos del viento. El operador ahora cambia su vista a lo largo de la línea que va desde la mira superior hasta la mira trasera y lanza las bombas cuando el objetivo pasa por esa línea. ^[16]

El sistema también incluía un dial en la parte posterior de la caja que se podía usar para ajustar manualmente el tiempo moviendo las miras hacia adelante o hacia atrás. Esto se usaba para ajustes como distribuir una serie de bombas que se lanzaban durante un período en lugar de todas al mismo tiempo, o establecer una "trail", la distancia que las bombas caerían detrás del avión debido a las diferencias en balística entre los diseños de bombas. ^[17]

• McFarland, Stephen Lee (1995). La búsqueda de bombardeos de precisión por parte de Estados Unidos, 1910-1945. Smithsonian Institution Press. ISBN 978-1-56098-407-8.
• Sistema de entrenamiento de mecánicos de aviación de la Armada de los Estados Unidos para fuerzas de mantenimiento misceláneo: Manual del curso para el curso de armeros de artilleros . Escuela de motores de gas de la Armada de los Estados Unidos. 1919.

• Moore, Wistarmo (23 de julio de 2016). Estoppey D-8.