JATO

JATO ( acrónimo de jet-assisted take-off, despegue asistido por chorro ) es un tipo de despegue asistido que ayuda a las aeronaves sobrecargadas a elevarse proporcionándoles empuje adicional mediante pequeños cohetes . El término JATO se usa indistintamente con el término (más específico) RATO , que significa despegue asistido por cohete (o, en la jerga de la RAF , RATOG , que significa tren de despegue asistido por cohete ).

En 1927, el laboratorio soviético de investigación y desarrollo Gas Dynamics Laboratory desarrolló cohetes de propulsor sólido para ayudar al despegue de aeronaves y en 1931 se llevó a cabo el primer uso exitoso a nivel mundial de cohetes para ayudar al despegue de aeronaves en un U-1 , la designación soviética para un entrenador Avro 504 , que logró alrededor de cien despegues asistidos exitosos. ^{[ 1 ] [ 2 ]} También se lograron despegues asistidos exitosos en los bombarderos pesados ​​Tupolev TB-1 . ^{[ 3 ]} y Tupolev TB-3 . ^{[ 1 ] [ 4 ]} La prueba oficial del Tupolev TB-1 en 1933 acortó el despegue en un 77% cuando se utilizaron los cohetes. ^{[ 1 ]}

Los primeros experimentos con cohetes para impulsar planeadores se llevaron a cabo en Alemania en la década de 1920 ( Lippisch Ente ), y posteriormente tanto la Real Fuerza Aérea como la Luftwaffe introdujeron tales sistemas en la Segunda Guerra Mundial . ^{[ 5 ]} El sistema británico utilizaba cohetes de combustible sólido bastante grandes para lanzar aviones (típicamente el Hawker Hurricane ) desde una pequeña rampa instalada en la proa de los buques mercantes, conocidos en servicio como buques mercantes armados con catapulta (o CAM Ships) , con el fin de proporcionar cierta cobertura contra los aviones de patrulla marítima alemanes . Después del disparo, el cohete se soltaba desde la parte trasera del avión para caer al agua y hundirse. Una vez cumplida la misión, el piloto volaba a territorio amigo si era posible o saltaba en paracaídas desde el avión, con la esperanza de ser recogido por uno de los buques de escolta. En dos años, el sistema solo se empleó nueve veces para atacar aeronaves alemanas, registrándose ocho derribos por la pérdida de un solo piloto.

La Luftwaffe también empleó esta técnica con unidades de combustible líquido fabricadas por Walter y BMW  , así como con motores de combustible sólido, fabricados por Schmidding y WASAG , tanto como motores cohete fijos como desechables, para lograr despegues más rápidos y con distancias de despegue más cortas. Estos se utilizaron para mejorar el rendimiento de despegue de sus bombarderos medianos y del enorme planeador Messerschmitt Me 321 ,  con una envergadura de 55 metros , concebido en 1940 para la invasión de Gran Bretaña y utilizado para abastecer el frente ruso. Los enormes Me 321 originalmente contaban con asistencia de remolque aéreo de hasta tres cazas pesados ​​Messerschmitt Bf 110 en una configuración denominada Troika-Schlepp para elevarse en el aire con cargas que, de otro modo, habrían hecho que la carrera de despegue fuera demasiado larga, pero con un alto riesgo de colisión aérea debido a los tres Bf 110 en formación de V que realizaban la función de avión remolcador simultáneamente . Este riesgo se pretendía mitigar enormemente con la sustitución de los tres Bf 110 por un único ejemplar del inusual Heinkel He 111Z , un avión remolcador de cinco motores y doble fuselaje diseñado específicamente para este fin. El uso de métodos de despegue asistidos por cohetes se volvió especialmente importante al final de la guerra, cuando la longitud de las pistas utilizables se vio severamente reducida debido a los bombardeos aliados. Su sistema normalmente utilizaba unidades propulsoras de cohete monopropelente de combustible líquido Walter HWK 109-500 Starthilfe ("ayuda para el despegue"), autónomas y desechables, también conocidas como "Rauchgerät" (generador de humo), cuyos motores eran impulsados ​​por la descomposición química de " T-Stoff ", esencialmente peróxido de hidrógeno casi puro , con un compuesto catalítico Z-Stoff . Un paracaídas en la parte frontal de contorno romo de la carcasa exterior del motor se utilizaba para frenar su caída después de ser liberado del avión, de modo que el sistema pudiera reutilizarse. Los primeros experimentos se llevaron a cabo en 1937 en un Heinkel He 111 , pilotado por el piloto de pruebas Erich Warsitz en Neuhardenberg , un gran campo a unos 70 kilómetros al este de Berlín , catalogado como aeródromo de reserva en caso de guerra. ^{[ 6 ]} Otros experimentos alemanes con JATO estaban dirigidos a ayudar al lanzamiento de aviones interceptores como el Messerschmitt Me 262 C, como las versiones especiales Heimatschützer , generalmente equipadas con una versión del motor cohete de combustible líquido Walter HWK 109-509 del Me 163 Kometprograma ya sea en la parte trasera extrema del fuselaje o semi"encapsulado debajo de él justo detrás del borde de salida del ala, para asistir a sus turborreactores Junkers Jumo 004 , o un par de plantas motrices combinadas de reactor-cohete BMW 003R especialmente impulsadas por cohetes en lugar de los Jumo 004, de modo que los interceptores Me 262C Heimatschützer pudieran alcanzar las formaciones de bombarderos enemigos más rápidamente. Se construyeron y probaron en vuelo dos prototipos de las versiones Heimatschützer del Me 262, de los tres diseños propuestos. En contraste con la amplia variedad de tipos de aeronaves con las que se probaron los diseños modulares de propulsor monopropelente líquido Starthilfe diseñados por HWK , que tuvieron cierto grado de uso en primera línea; Los diseños de cohetes propulsores RATO de combustible sólido mencionados anteriormente, tanto de la firma Schmidding como de WASAG, siguieron siendo casi estrictamente experimentales, y las unidades propulsoras de combustible sólido de 500 kg de empuje de Schmidding estaban destinadas a entrar en servicio, un cuarteto montado por fuselaje para su uso con el radical diseño del interceptor de cohetes VTO Bachem Ba 349 en 1945, para sus necesidades de lanzamiento vertical. El sistema HWK 109-501 Starthilfe RATO, estrictamente experimental, utilizaba un motor bipropelente "caliente" similar al del caza cohete Me 163B Komet  , añadiendo una masa de 20 kg de una combinación de hidracina B-stoff , mezclada con "Br-stoff" (destilado de hidrocarburo de ligroína ) como "combustible" principal al monopropelente T-Stoff, aún desestabilizado con permanganato Z-Stoff para la ignición como oxidante, triplicando la cifra de empuje del 109-500 de 4,95  kN (a 14,71  kN/1.500 kgf) con una combustión de 30 segundos de duración. Debido a los riesgos similares del sistema "caliente", que exige procedimientos especiales de repostaje y manipulación similares a los del motor cohete 509A del Komet, el 109-501 parece haber permanecido como un diseño estrictamente experimental, siendo utilizado únicamente para los vuelos de prueba del prototipo de bombardero a reacción Junkers Ju 287 V1. ^{[ 7 ]}

A principios de 1939, la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos proporcionó 1000 dólares a Theodore von Kármán y al Grupo de Investigación de Cohetes (incluidos Jack Parsons , Frank Malina , Edward Forman y Apollo MO Smith ) en el Laboratorio Aeronáutico Guggenheim del Instituto Tecnológico de California (GALCIT) para investigar el despegue asistido por cohetes de aeronaves. Esta investigación sobre JATO fue la primera investigación de cohetes en recibir asistencia financiera del gobierno estadounidense desde la Primera Guerra Mundial, cuando Robert H. Goddard tenía un contrato con el Ejército para desarrollar armas de cohetes de combustible sólido. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} A finales de 1941, von Kármán y su equipo acoplaron varios JATO Aerojet de combustible sólido de 50 libras de empuje a un Ercoupe , y el capitán del Ejército Homer Boushey despegó en vuelos de prueba. En el último vuelo, retiraron la hélice, acoplaron seis unidades JATO bajo las alas, y Boushey fue impulsado al aire para un vuelo corto, el primer estadounidense en volar solo con propulsión de cohete. Ambos servicios armados utilizaron JATO de combustible sólido durante la guerra. ^{[ 10 ] : 329}

Tras la Segunda Guerra Mundial, el sistema JATO se utilizaba con frecuencia para compensar el escaso empuje de los primeros motores a reacción a bajas velocidades o para ayudar a despegar a aeronaves con mucha carga. Por ejemplo, el Avro Shackleton , con motor de hélice , cuando iba cargado de combustible para largos vuelos de vigilancia marítima, dependía de los turborreactores Armstrong Siddeley Viper para el despegue.

El primer avión de pasajeros a reacción del mundo , el de Havilland DH 106 Comet , incluía una disposición de diseño para transportar dos cohetes propulsores de Havilland Sprite , propulsados ​​por peróxido de hidrógeno, destinados a ser instalados para condiciones de " altas y altas temperaturas " en aeropuertos como Jartum y Nairobi. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Estos fueron probados en treinta vuelos, pero los motores a reacción de Havilland Ghost por sí solos se consideraron suficientemente potentes y algunas aerolíneas concluyeron que los motores cohete eran poco prácticos. ^{[ 13 ]} Sin embargo, los accesorios Sprite se mantuvieron en los Comet 1 de producción, pero se volvieron innecesarios con las actualizaciones de motor posteriores. ^{[ 14 ]}

A finales de la década de 1950, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , la Fuerza Aérea Alemana y las Fuerzas Aéreas Soviéticas llevaron a cabo programas experimentales de lanzamiento de longitud cero para aviones de combate , utilizando cohetes propulsores de alto empuje y corta duración, de apariencia y función similares. La USAF empleó un Republic F-84 modificado , denominado EF-84G, que utilizaba el propulsor de combustible sólido Aerojet General, con un empuje de 240 kN (26 toneladas cortas) y una duración de empuje de dos segundos, del misil de crucero MGM-1 Matador . La Fuerza Aérea Soviética empleó un caza MiG-19 modificado, denominado SM-30, lanzado desde un lanzador especial, con un cohete propulsor de combustible sólido casi idéntico al del EF-84G, pero con un empuje mucho mayor, de 600 kN (64 toneladas cortas). Los F-100 y F-104 también se utilizaron para experimentos de lanzamiento de longitud cero, con unidades de propulsión desmontables igualmente potentes que las de los experimentos soviéticos SM-30. ^{[ 15 ]}  

También en la década de 1950, el JATO Junior fue un intento de Aerojet Engineering de introducir unidades JATO más pequeñas en aeronaves comerciales pequeñas, pero fue bloqueado por la Oficina de Aeronáutica de la Marina de los EE. UU. Aerojet afirmó que la botella JATO más pequeña, que proporcionaba 250 libras de empuje durante 12 segundos, podría ayudar a un avión privado ligero, que normalmente requiere casi 900 pies (270 m) de pista para superar un obstáculo de 50 pies (15 m) de altura, a hacer lo mismo con 300 pies (91 m) de pista con una unidad JATO Jr. ^{[ 16 ]} Las botellas JATO Junior montadas en las góndolas de los motores se ofrecieron brevemente como opción de fábrica en el Beechcraft Twin Bonanza ; se promocionaron no como una ayuda para el despegue, sino como un medio para extender la distancia de planeo durante un aterrizaje forzoso en terreno desfavorable. Sin embargo, se desconoce si las botellas se instalaron alguna vez en un Twin Bonanza de producción o si se utilizaron en algún caso que no fueran vuelos de prueba de fábrica. ^{[ 17 ]} El Junior JATO también se ofreció como opción en los Beech 18 y el sistema de 104 lb (47 kg) se instaló en 64 aeronaves. ^{[ 18 ]}        

El Boeing 727 tenía provisión para asistencia Aerojet JATO para uso en condiciones "calientes y altas", particularmente en Ciudad de México y La Paz . ^{[ 19 ] [ 20 ]} Una opción JATO estaba disponible para el Fairchild Swearingen Metroliner para aumentar el peso de despegue manteniendo los requisitos de ascenso con un motor inoperativo.

A finales de 1980, el plan operativo militar estadounidense Operación Credible Sport tenía como objetivo rescatar a los rehenes retenidos por Irán utilizando aviones de carga C-130 modificados con motores de cohete para permitir un despegue y aterrizaje muy cortos. El plan fue cancelado después de que ocurriera un accidente durante un aterrizaje de prueba cuando las unidades JATO orientadas hacia adelante, diseñadas para frenar la aeronave, se dispararon antes que las unidades orientadas hacia abajo (diseñadas para amortiguar el aterrizaje), lo que provocó que la aeronave aterrizara de emergencia.

El JATO se volvió prácticamente innecesario a medida que mejoró el empuje de despegue de los motores a reacción y ahora rara vez se utiliza, incluso cuando se opera con mucha carga desde pistas cortas o en condiciones de "alta temperatura y altitud". Ocasionalmente se utiliza en circunstancias excepcionales, en aeronaves especialmente equipadas, principalmente militares. ^{[ 21 ]}

El JATO Rocket Car es una leyenda urbana que narra la historia de un automóvil equipado con unidades JATO que posteriormente fue encontrado estrellado contra la ladera de una montaña. Esta historia se suele citar como ejemplo de un Premio Darwin ; sin embargo, parece ser apócrifa y carece de fundamento. ^{[ 22 ]}

La leyenda ha sido examinada varias veces en el programa MythBusters del Discovery Channel . En el primer intento, en un episodio piloto de 2003, el equipo recreó la escena y el empuje del JATO con algunos motores de cohete amateur disponibles comercialmente. El coche sí alcanzó una gran velocidad, superando al helicóptero que lo perseguía, pero ni de lejos llegó a los 500 km/h (300 mph ) que se mencionan en la historia original, y no logró despegar. El mito se retomó en 2007, utilizando una configuración diferente de cohetes en un intento de hacer volar el coche; este explotó antes de llegar al final de su rampa de lanzamiento. El mito se retomó de nuevo en 2013 en el primer episodio de la temporada 12 de Mythbusters , como celebración de su décimo aniversario en antena.  

Un Dodge Coronet de 1958 equipado con JATO , ubicado en el lago seco de El Mirage, se utilizó para un anuncio de televisión con el fin de demostrar la potencia de sus frenos de "contacto total". Este anuncio se emitió durante el programa The Lawrence Welk Show a finales de la década de 1950. ^{[ 23 ]}

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  El avión C-130 Hercules "Fat Albert" de los Blue Angels de la Armada de los Estados Unidos utilizando el sistema JATO durante el despegue.
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  Drone objetivo BQM-74E Chukar usando JATO
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  Lanzamiento a escala cero : El XQ-58 Valkyrie despegando del aeródromo militar de Laguna .
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  Dassault Mirage III de la Fuerza Aérea Suiza en Payerne
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  BS.605 , tal como lo utiliza el Buccaneer S.50.
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  Una botella de RATO
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  Un Lockheed P-2 Neptune despega del portaaviones USS Franklin D. Roosevelt (CV-42)   , el 2 de julio de 1951.
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  Despegue de un Boeing B-47 B asistido por cohetes .
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  Un bombardero torpedero Grumman TBF Avenger despegando con la ayuda de una unidad de propulsión a reacción de 330 caballos de fuerza (250 kW) en aproximadamente la mitad de la distancia normal de despegue. 
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  Un F-104G con un cohete propulsor experimental ZELL en Gatow .

• Lanzamiento de longitud cero
• Barco CAM

Notas

• Vídeo (archivo) del Heinkel He 111 equipado con los cohetes propulsores de Walter.
• "El nacimiento de JATO" . Ciencia Popular . 149 (1): 74– 75. Julio de 1946.
• Boeing 727 usando JATO en YouTube
• C-130 Lockheed Hercules JATO en YouTube
• El despegue asistido por reactor de los aviones embarcados
• Paquete a reacción Steward-Davis – USWarplanes.net