catapulta de aeronaves

El pionero de la aviación y secretario del Instituto Smithsoniano, Samuel Langley, utilizó una catapulta accionada por resorte para lanzar sus exitosos modelos voladores y su fallido Aeródromo de 1903. ^{[ 1 ]} De igual modo, los hermanos Wright, a partir de 1904, utilizaron una catapulta de tipo grúa y contrapeso para ayudar a sus primeras aeronaves a despegar en distancias limitadas. ^{[ 2 ]}

El 31 de julio de 1912, Theodore Gordon Ellyson se convirtió en la primera persona en ser lanzada desde un sistema de catapulta de la Armada de los Estados Unidos. La Armada había estado perfeccionando un sistema de catapulta de aire comprimido y lo instaló en el muelle Santee en Annapolis, Maryland . El primer intento casi le costó la vida al teniente Ellyson cuando el avión despegó de la rampa con la nariz apuntando hacia arriba y fue alcanzado por un viento cruzado, lo que lo empujó al agua. Ellyson logró escapar ileso de los restos. El 12 de noviembre de 1912, el teniente Ellyson hizo historia al realizar el primer lanzamiento exitoso con catapulta de la Armada, desde una barcaza de carbón estacionaria. El 5 de noviembre de 1915, el teniente comandante Henry C. Mustin realizó el primer lanzamiento con catapulta desde un barco en movimiento. ^{[ 3 ]}

La Armada de los Estados Unidos experimentó con otras fuentes de energía y modelos, incluyendo catapultas que utilizaban pólvora y variantes con volante de inercia. El 14 de diciembre de 1924, un avión de observación Martin MO-1 pilotado por el teniente LC Hayden fue lanzado desde el USS Langley  mediante una catapulta impulsada por pólvora. Tras este lanzamiento, este método se utilizó a bordo de cruceros y acorazados . ^{[ 4 ]}

En 1929, los transatlánticos alemanes SS Bremen y Europa habían sido equipados con catapultas de aire comprimido diseñadas por la empresa de aviación Heinkel de Rostock, ^{[ 5 ]} y durante la primera mitad de la década de 1930 se emprendió un trabajo adicional con correo aéreo mediante catapultas a través del Océano Atlántico Sur , con hidroaviones bimotores Dornier Wal .

Hasta la Segunda Guerra Mundial y durante la misma , la mayoría de las catapultas en los portaaviones eran hidráulicas. Sin embargo, las catapultas de la Armada de los Estados Unidos en los buques de guerra de superficie funcionaban con cargas explosivas similares a las utilizadas para los cañones de 130 milímetros (5 pulgadas) . Algunos portaaviones se completaron antes y durante la Segunda Guerra Mundial con catapultas en la cubierta del hangar que disparaban transversalmente , pero no tuvieron éxito debido a su corto recorrido, la escasa altura libre de las cubiertas del hangar, la imposibilidad de sumar la velocidad de avance del buque a la velocidad del avión para el despegue y la menor altura libre del agua (condiciones que ofrecían a los pilotos mucho menos margen de error en los primeros momentos del vuelo). Se utilizaron principalmente con fines experimentales y su uso se suspendió por completo durante la segunda mitad de la guerra. ^{[ 4 ]}

Muchos buques de guerra, además de los portaaviones, transportaban hidroaviones o aeronaves anfibias para reconocimiento y localización. Estos se lanzaban mediante catapulta y aterrizaban en el mar para su posterior recuperación con grúa. Asimismo, durante el período de entreguerras, y hasta la Segunda Guerra Mundial e incluso después, varias naciones desarrollaron el concepto de submarinos portaaviones , en los que un submarino lanzaba un pequeño número de hidroaviones para operaciones ofensivas o localización de artillería, que luego eran recuperados por el submarino una vez aterrizados. El primer lanzamiento desde un crucero de batalla de la Royal Navy tuvo lugar desde el HMAS Australia  el 8 de marzo de 1918. Posteriormente, muchos buques de la Royal Navy incorporaron una catapulta y entre uno y cuatro aviones; acorazados o cruceros de batalla como el HMS Prince of Wales  transportaban cuatro aviones y el HMS Rodney  dos, mientras que buques de guerra más pequeños como el crucero HMNZS Leander  transportaban uno. Los aviones transportados eran el Fairey Seafox o el Supermarine Walrus . Algunos, como el HMS Nelson  , no utilizaban catapulta y el avión se bajaba al mar para el despegue. A algunos les retiraron sus aviones y catapultas durante la Segunda Guerra Mundial, por ejemplo el HMS Duke of York  , o antes ( HMS Ramillies  ).

Durante la Segunda Guerra Mundial, varios buques fueron equipados con catapultas propulsadas por cohetes, primero los buques catapulta de cazas de la Royal Navy, y luego los mercantes armados conocidos como buques CAM, por "mercantes armados con catapultas". Estos se utilizaban para escoltar convoyes y ahuyentar a los bombarderos de reconocimiento enemigos. Los buques CAM llevaban un Hawker Sea Hurricane 1A , ^{[ i ]} apodado "Hurricat" o "Catafighter", y el piloto se eyectaba a menos que pudiera aterrizar. ^{[ 6 ]}

Durante su encarcelamiento en el castillo de Colditz durante la guerra, los prisioneros de guerra británicos planearon un intento de fuga utilizando una bañera llena de rocas y piedras pesadas que se estaba cayendo como fuerza motriz para una catapulta que se usaría para lanzar el planeador Colditz Cock desde el tejado del castillo.

Los V-1 lanzados desde tierra normalmente eran impulsados ​​por una rampa de lanzamiento inclinada mediante un aparato conocido como Dampferzeuger ("generador de vapor"). ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Tras la Segunda Guerra Mundial, la Royal Navy estaba desarrollando un nuevo sistema de catapulta para su flota de portaaviones. El comandante CC Mitchell , de la RNVR , recomendó un sistema a vapor que utilizaba un cilindro ranurado como un medio eficaz y eficiente para lanzar la siguiente generación de aviones navales. Uno de los motivos era que los buques británicos eran más pequeños que sus homólogos estadounidenses y, por lo tanto, tenían recorridos de catapulta más cortos, lo que hacía que las catapultas hidráulicas fueran ineficaces para lanzar los nuevos cazas a reacción más pesados . Las pruebas realizadas en el HMS Perseus , pilotado por pilotos como Eric "Winkle" Brown , a partir de 1950 demostraron su eficacia. Las armadas de la OTAN introdujeron catapultas de vapor basadas en el diseño británico a mediados de la década de 1950; la Armada de los EE. UU. también se vio motivada por la necesidad de lanzar bombarderos a reacción pesados ​​con armamento nuclear, como el Douglas A-3 Skywarrior, y por las muertes causadas por el fluido hidráulico inflamable . También se contemplaron catapultas impulsadas por pólvora , que habrían sido lo suficientemente potentes, pero también habrían introducido tensiones mucho mayores en las estructuras de los aviones y podrían haber sido inadecuadas para un uso prolongado. ^{[ 4 ] [ 9 ] [ 10 ]} 

En el momento del lanzamiento, una barra de liberación mantiene la aeronave en su lugar mientras aumenta la presión del vapor, luego se rompe (o se "libera"; los modelos más antiguos usaban un pasador que se cortaba), liberando el pistón para que arrastre la aeronave a lo largo de la cubierta a alta velocidad. En aproximadamente dos a cuatro segundos, la velocidad de la aeronave, gracias a la acción de la catapulta más la velocidad del viento aparente (velocidad del barco más o menos el viento "natural"), es suficiente para permitir que la aeronave vuele, incluso después de perder un motor. ^{[ 11 ]}

La mayoría de las naciones que conservan grandes portaaviones, como la Armada de los Estados Unidos y la Armada francesa , siguen utilizando la configuración CATOBAR (despegue asistido por catapulta con aterrizaje controlado). Los aviones tácticos de la Armada estadounidense utilizan catapultas para lanzar con una carga bélica mayor de la que sería posible de otro modo. Los aviones más grandes, como el E-2 Hawkeye y el S-3 Viking , requieren un lanzamiento con catapulta, ya que su relación empuje-peso es demasiado baja para un despegue rodado convencional en la cubierta de un portaaviones. ^{[ 4 ]}

Tipos de catapultas de vapor

Los tipos operados anteriormente o aún operados por las armadas británica, estadounidense y francesa incluyen: ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

Captadores de bridas

Las rampas angulares sobresalientes (detenciones de brida Van Velm o cuernos) en los extremos de la catapulta de algunos portaaviones se utilizaban para recoger las bridas (conectores entre la lanzadera de la catapulta y el fuselaje del avión) para su reutilización. Había pequeñas cuerdas que sujetaban la brida a la lanzadera, las cuales continuaban por el cuerno angular para tirar de la brida hacia abajo y alejarla del avión para evitar que dañara la parte inferior. La brida quedaba entonces atrapada por redes situadas junto al cuerno. Las bridas no se han utilizado en los aviones estadounidenses desde el final de la Guerra Fría , y todos los portaaviones de la Armada de los EE. UU. comisionados desde entonces no han tenido las rampas. El último portaaviones estadounidense comisionado con un receptor de brida fue el USS Carl Vinson ; a partir del USS Theodore Roosevelt, las rampas se omitieron. Durante las revisiones de reabastecimiento de combustible y revisión general compleja a finales de la década de 1990 y principios de la de 2000, los receptores de brida se retiraron de los tres primeros portaaviones de la clase Nimitz . El USS Enterprise fue el último portaaviones operativo de la Armada de los Estados Unidos que aún conservaba las rampas de acceso antes de su desactivación en 2012.

Al igual que sus homólogos estadounidenses, el portaaviones francés Charles de Gaulle no está equipado con sistemas de recuperación de bridas, ya que los aviones modernos que operan a bordo utilizan los mismos sistemas de lanzamiento que la Armada de los Estados Unidos. ^{[ 21 ]} Debido a esta interoperabilidad mutua, los aviones estadounidenses también pueden ser catapultados desde el Charles de Gaulle y aterrizar en él , y viceversa, los aviones navales franceses pueden utilizar las catapultas de los portaaviones de la Armada de los Estados Unidos. En el momento en que el Super Étendard operaba a bordo del Charles de Gaulle , sus bridas se utilizaron solo una vez, ya que nunca fueron recuperadas por los sistemas de recuperación de bridas.

Los portaaviones Clemenceau y Foch también estaban equipados con dispositivos para sujetar los cables de los aviones, no para los Super Étendard, sino únicamente para sujetar y recuperar los cables del Vought F-8 Crusader .

El tamaño y la mano de obra que requieren las catapultas de vapor limitan sus capacidades. Un enfoque más reciente es la catapulta electromagnética, como el Sistema Electromagnético de Lanzamiento de Aeronaves (EMALS) desarrollado por General Atomics. Las catapultas electromagnéticas ejercen menos presión sobre la aeronave y ofrecen mayor control durante el lanzamiento al permitir una aceleración gradual y continua. Además, se espera que requieran un mantenimiento significativamente menor gracias al uso de componentes de estado sólido. ^{[ 22 ]}

Ya se habían realizado experimentos con motores de inducción lineal , como el sistema Electropult de Westinghouse en 1945. ^{[ 23 ]} Sin embargo, a principios del siglo XXI, las armadas volvieron a experimentar con catapultas impulsadas por motores de inducción lineal y electroimanes . Las catapultas electromagnéticas serían más eficientes energéticamente en portaaviones de propulsión nuclear y mitigarían algunos de los peligros que plantea el uso de vapor a presión. En buques propulsados ​​por turbinas de gas , una catapulta electromagnética eliminaría la necesidad de una caldera de vapor independiente para generar el vapor de la catapulta. Los portaaviones de la clase Gerald R. Ford de la Armada de los EE. UU. y el portaaviones Tipo 003 de la Armada del Ejército Popular de Liberación incluyeron catapultas electromagnéticas en su diseño. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Un enfoque alternativo para resolver el problema que planteaban las catapultas de vapor fue integrar un pequeño motor cohete en la lanzadera de la catapulta. Una versión de este sistema, conocida como la planta de energía de catapulta de combustión interna C-14, alimentada con combustible para reactores y aire comprimido, fue desarrollada por Reaction Motors a partir de 1954. Se instaló una maqueta a escala real del sistema en la Estación Aeronaval de Lakehurst , y demostró ser capaz de generar 70 000 000 ft⋅lbf (95 000 000 J) de energía en comparación con los 66 000 000 ft⋅lbf (89 000 000 J) del C-13 existente, pero el sistema nunca se desplegó. Originalmente destinado a ser utilizado en el USS Enterprise (CVN-65) , el barco fue rediseñado para usar catapultas C-13 convencionales a petición del almirante Rickover poco después de su botadura en 1961 para reducir el riesgo de ingeniería y el costo total. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}    

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