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General Dynamics F-16XL

El General Dynamics F-16XL es una variante del F-16 Fighting Falcon con ala delta en flecha invertida . Participó en la competición Enhanced Tactical Fighter (ETF) de la Fuerza ...

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El General Dynamics F-16XL es una variante del F-16 Fighting Falcon con ala delta en flecha invertida . Participó en la competición Enhanced Tactical Fighter (ETF) de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) en 1981, pero fue superado por el F-15E Strike Eagle . Ambos prototipos fueron archivados hasta que fueron entregados a la NASA para investigación aeronáutica adicional en 1988. Ambas aeronaves fueron retiradas definitivamente del servicio en 2009 y almacenadas en la Base de la Fuerza Aérea Edwards ; una de ellas se exhibe actualmente.

Desarrollo

PÍCARO

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

Poco después de ganar el programa del caza ligero , 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 la compatibilidad de piezas 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, incluyendo uno con ala de flecha invertida , pero se optó por el ala grande en forma de flecha invertida (similar a la del Saab 35 Draken ) [ nota 1 ] debido a su mayor relación sustentación-resistencia a velocidades supersónicas. [ 2 ]

La compañía colaboró ​​estrechamente con el Centro de Investigación Langley de la NASA [ 3 ] e invirtió importantes fondos en I+D para pruebas en túnel de viento. A lo largo de varios años, el diseño se perfeccionó, lo que dio lugar al diseño final del F-16XL a finales de 1980. [ 4 ]

Competencia de Caza Táctico Mejorado

F-16XL y un F-16 convencional

En 1980, la USAF se sumó como socio, [ 5 ] proporcionando los fuselajes de los F-16 de tercera [ nota 2 ] y quinta [ nota 3 ] 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 contemplaba una aeronave capaz de lanzar misiones de interdicción profunda sin requerir apoyo adicional en forma de escoltas de cazas o apoyo de interferencia. General Dynamics presentó el F-16XL, mientras que McDonnell Douglas presentó una variante del F-15 Eagle . Aunque las dos aeronaves competían por el mismo rol, tenían enfoques de diseño bastante diferentes. El F-15E requería muy pocas modificaciones de su base F-15B o D , mientras que el F-16XL tenía importantes diferencias estructurales y aerodinámicas con respecto al F-16 original . [ 8 ] Por lo tanto, el F-16XL habría requerido mucho más esfuerzo, tiempo y dinero para su producción en serie. [ 9 ] Además, el F-15E tenía dos motores, lo que le proporcionaba un peso máximo de despegue mucho mayor y redundancia en caso de fallo de 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 de la Fuerza Aérea Edwards . [ 13 ] Si General Dynamics hubiera ganado la competencia, el F-16XL habría entrado en producción como el F-16E/F (E de monoplaza, F de biplaza). [ 14 ]

Diseño

Vista aérea desde la parte inferior izquierda de un avión F-16XL. La aeronave está armada 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.

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

Menos notorio es que el fuselaje se alargó 56 pulgadas (140 cm) mediante la adición de dos secciones en las uniones de los subconjuntos principales del fuselaje. [ 15 ] Con el nuevo diseño de las alas, la sección de cola tuvo que inclinarse hacia arriba 3,16°, [ 18 ] y se eliminaron las aletas ventrales para evitar que golpearan el pavimento durante el despegue y el aterrizaje. [ 19 ] El F-16XL-2 también recibió una entrada de aire más grande que se incluiría posteriormente 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 suavemente a altas velocidades y bajas altitudes. [ 23 ] Las ampliaciones aumentaron la capacidad interna de combustible en 4350 libras (1970 kg) , o alrededor del 65%. [ 15 ] [ nota 6 ] El F-16XL podía transportar el doble de armamento que el F-16A y entregarlo un 50% más lejos. [ 26 ] El ala ampliada y los puntos de anclaje reforzados permitieron una carga útil altamente configurable: [ 27 ] 

Pruebas de la NASA

El F-16XL n.° 2 de la NASA realiza investigaciones sobre flujo laminar.
Durante las pruebas de la NASA se utilizaron guantes aerodinámicos pasivos y activos.

En 1988, las dos aeronaves fueron entregadas a la Instalación de Investigación de Vuelo Ames-Dryden de la NASA para la investigación de flujo laminar supersónico para el programa de Transporte Civil de Alta Velocidad (HSCT). [ 28 ] El F-16XL se consideró ideal para estas pruebas debido a su ala en flecha acodada y sus capacidades de alta velocidad y gran altitud. [ 29 ] Las pruebas fueron llevadas a cabo 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 tenía como objetivo 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 fue equipado con un guante de succión activa que envolvía el ala izquierda. [ 35 ] Diseñado y construido por North American Aviation , tenía orificios cortados con láser de un diámetro nominal de 0,0025 pulgadas (0,064 mm) con un espaciado uniforme de 2500 por pulgada cuadrada (390/cm² ) . [ 35 ] La succión era proporcionada por un turbocompresor de aire acondicionado Convair 880 donde se había almacenado la munición del cañón de 20 mm. [ 31 ] [ 35 ] El guante cubría más de 5 pies cuadrados (0,46 m² ) 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 estampido sónico. [ 36 ]  

El F-16XL-2 tuvo su motor 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 alcanzó en las pruebas ETF, cuando llegó a Mach 1.1 a 20,000 pies (6,100 m) con potencia militar completa. [ 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 de 0.010 a 0.055 pulgadas (0.025 a 0.140 cm) entre sí. [ 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 expulsaba 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 hacia el logro del flujo laminar a velocidades supersónicas, ninguna de las aeronaves 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 asemejaría 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 prueba en 1999, ambos F-16XL fueron almacenados en NASA Dryden. [ 12 ] En 2007, Boeing y la NASA estudiaron la viabilidad de devolver el F-16XL-1 a su estado de vuelo y actualizarlo con muchas de las mejoras encontradas en el F-16 Block 40 de la USAF para seguir probando 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 en exhibición

Especificaciones (F-16XL número 2)

Diagrama con proyección ortográfica de un F-16XL
Diagrama con proyección ortográfica de un F-16XL
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

  • Tripulación: Uno (XL n.° 1) o Dos (XL n.° 2)
  • Longitud: 54  pies 2  pulgadas (16,51  m)
  • Envergadura: 32  pies 5  pulgadas (9,88  m) (34  pies 3  pulgadas (10,44  m) con un AIM-9 en el soporte de la punta del ala) [ 54 ]
  • Altura: 5,36 m ( 17  pies 7 pulgadas )  
  • Superficie del ala: 663 pies  cuadrados  (61,6  m² )
  • Peso en vacío: 21.157  lb (9.600  kg) [ 17 ]
  • Peso bruto: 48.000  lb (21.800  kg)
  • Peso máximo al despegue: 48.000  lb (21.800  kg)
  • Planta motriz: 1 × turbofán General Electric F110 -GE-100 , 17.100 lbf (76 kN) de empuje en seco, 28.900 lbf (129 kN) con postcombustión     

Actuación

  • Velocidad máxima: 1350  mph (2170  km/h, 1170  nudos) [ nota 11 ]
  • Velocidad máxima: Mach 2.0
  • Alcance: 2285  millas (3675  km, 1985  millas náuticas) (el más largo se logró hasta octubre de 1985 [ 57 ] )
  • Alcance del ferry: 2580  millas (4160  km, 2245  millas náuticas) (con 2  tanques auxiliares de 600 galones estadounidenses (2300 L) [ 25 ] )
  • Techo de servicio: 55 000  pies (16 750  m) [ 55 ]
  • Velocidad de ascenso: 62.000  pies/min (310  m/s) [ 52 ]

Armamento

  • Armamento: 1 cañón rotatorio Vulcan M61 de 20 mm [ nota 12 ]
  • Puntos de anclaje: 17 pilones con una capacidad de carga útil de hasta 7300 kg (16 000 libras  ) (Nota: las estaciones 2 a 5 y 13 a 16 se dividieron en grupos, de forma similar al F-15E).

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 extender el alcance y la carga útil, ampliar las misiones básicas y desarrollar versiones avanzadas o configuraciones derivadas de la aeronave. Es importante destacar que su objetivo era mejorar tanto las capacidades aire-aire como aire-tierra, manteniendo la máxima compatibilidad posible con el diseño básico del F-16." 
  2. ^ Piccirillo 2014 , pág. 7-10.
  3. ↑ Chambers 2000 , págs. 156–158.
  4. ↑ Piccirillo 2014 , págs. 34–35, 69–70.
  5. ↑ Piccirillo 2014 , Capítulo 3.
  6. ^ 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 necesarios para el F-15E fueran tan grandes como los necesarios para el F-16E, y consistieron principalmente en modificaciones estructurales de las alas, así como en un tren de aterrizaje reforzado." 
  9. ^ 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 del original el 8 de marzo de 2023. Consultado el 8 de marzo de 2023 .
  12. 1 2 3 Walton, Bill (11/11/2017). "El F-16XL: esta variante avanzada del F-16 perdió ante el F-15E Strike Eagle, ¿pero era mejor?" . Avgeekery.com . Archivado del original el 12/02/2023 . Recuperado el 12/02/2023 .
  13. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 169.
  14. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 143.
  15. ^ Piccirillo 2014 , pág . 69 
  16. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 74.
  17. ^ 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 ala en flecha, ala delta canard y configuración base eran esencialmente iguales a velocidades subsónicas..." 
  23. ↑ F. Clifton Berry Jr. "La evolución revolucionaria del F-16XL" . Revista Air & Space Forces . Archivado del original el 12 de febrero de 2023. Consultado el 21 de febrero de 2023 .
  24. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 84.
  25. 1 2 Piccirillo 2014 , pág. 116.
  26. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 291.
  27. ^ Piccirillo 2014 , págs . 85–87 . 
  28. ↑ Piccirillo 2014 , págs .
  29. ↑ Anders y Fischer 1999 , pág. 5.
  30. 1 2 Anders y Fischer 1999 , pág. 2.
  31. ^ Piccirillo 2014 , págs . 183-187 . 
  32. 1 2 3 4 5 "NASA - Datos sobre la tecnología Dryden de la NASA - Flujo laminar supersónico del F-16XL" . www.nasa.gov . NASA . Archivado del original el 4 de marzo de 2023. Consultado el 4 de marzo de 2023 .
  33. 1 2 Anderson y Bohn-Meyer 1992 , págs. 2–3.
  34. ↑ "Proyectos anteriores: Control de flujo laminar supersónico del buque F-16XL n.° 2" . NASA. 10 de mayo de 2017. Archivado del original el 26 de noviembre de 2022. Consultado el 5 de marzo de 2023 .
  35. ^ Piccirillo 2014 , págs.199-202 . 
  36. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 184.
  37. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 202.
  38. ↑ Piccirillo 2014 , p. 202 : "El F-16XL-2 también pudo demostrar un rendimiento limitado en supercrucero al mantener Mach 1.1 a una altitud de 20.000 pies con plena potencia militar sin recurrir al uso del postquemador." 
  39. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 206.
  40. ↑ Piccirillo 2014 , págs .
  41. ↑ Anders y Fischer 1999 , pág. 12.
  42. ↑ Piccirillo 2014 , págs .
  43. ↑ Anders y Fischer 1999 , pág. 23.
  44. ↑ Piccirillo 2014 , págs .
  45. ↑ Anderson y Bohn-Meyer 1992 , págs. 4–5.
  46. ↑ Anders y Fischer 1999 , págs. 40–42.
  47. ↑ Piccirillo 2014 , págs .
  48. ^ Piccirillo 2014 , págs. 281–283 . 
  49. ↑ "F-16XL (Nave n.° 1)" . Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA. 19 de abril de 2011. Archivado del original el 19 de junio de 2016. Consultado el 31 de enero de 2021 .
  50. 1 2 "Lista de inventario de aeronaves" . Fundación del Museo de Pruebas de Vuelo. Archivado del original el 18 de marzo de 2023. Recuperado el 6 de marzo de 2023 .
  51. ↑ Darling 2003 , págs. 63, 64, 69.
  52. 1 2 "F-16 XL, Ala en flecha acodada" , F-16 , archivado del original el 22 de abril de 2009 , recuperado el 18 de abril de 2009.
  53. ↑ Piccirillo 2014 , Capítulo 4: Detalles de diseño y construcción.
  54. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 71.
  55. 1 2 Piccirillo 2014 , pág. 203.
  56. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 123.
  57. ↑ Piccirillo 2014 , pág. 303.

Notas

  1. ↑ El ala delta en forma de "flecha curvada" se originó con el Draken, que fue estudiado por ingenieros de General Dynamics durante el programa SCAMP. [ 2 ]
  2. ↑ Número de serie 75-0747; se convertiría en F-16XL-2; había sufrido graves daños en un accidente durante una 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 en seco: XL-1 pesó 19.690 libras (8.930 kg); XL-2 pesó 21.157 libras (9.597 kg); F-16A pesó 15.586 libras (7.070 kg) [ 17 ]
  6. ↑ Un poco menos de 11.300 libras (5.100 kg), [ 24 ] [ 25 ]  un aumento con respecto a las 6.950 libras (3.150 kg)del F-16A [ 15 ]
  7. ↑ Se colocaron réplicas de misiles AIM-120, fabricadas con madera y chapa metálica, en la parte inferior 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 semisumergida del misil 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 dos tanques de combustible externos de 600 galones o cuatro armas aire-tierra, pero no 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 de la industria fueron Boeing , McDonnell Douglas y Rockwell International [ 30 ].
  11. ↑ Mach 2.0 solo se logró durante las pruebas de flujo laminar supersónico de alrededor de 1990–1992; [ 55 ] la velocidad máxima anterior había sido limitada a Mach 1.95, aunque probablemente eran posibles velocidades más rápidas. [ 56 ]
  12. ↑ La bahía de municiones fue retirada en 1991-1992 y reemplazada por un turbocompresor para proporcionar succión para las pruebas de guantes aerodinámicos [ 31 ].

Bibliografía

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