SC.1 corto

El Short SC.1 fue el primer avión a reacción británico de ala fija con capacidad de despegue y aterrizaje vertical ( VTOL ) . Fue desarrollado por Short Brothers . Estaba propulsado por una configuración de cinco turborreactores Rolls-Royce RB.108 , cuatro de los cuales se utilizaban para el vuelo vertical y uno para el vuelo horizontal convencional. El SC.1 tuvo la distinción de ser el primer avión británico de ala fija con capacidad VTOL y el primero en alternar entre los modos de vuelo vertical y horizontal; además, fue el primer avión con capacidad VTOL equipado con un sistema de control fly-by-wire .

El SC.1 fue diseñado y fabricado en respuesta a un requerimiento del Ministerio de Suministros (MoS) para obtener una aeronave adecuada para realizar estudios de vuelo VTOL, específicamente sobre la transición entre el vuelo vertical y el horizontal. Se utilizaron dos prototipos para pruebas de vuelo entre 1957 y 1971. Los datos de investigación del programa de pruebas del SC.1 contribuyeron al desarrollo del Hawker Siddeley P.1127 y, posteriormente, del Hawker Siddeley Harrier , la primera aeronave VTOL operativa.

En octubre de 2012, el Short SC.1 recibió el primer Premio al Patrimonio de la Ingeniería de Irlanda del Norte como reconocimiento a su importante logro en el campo de la ingeniería. ^{[ 2 ]}

Durante la década de 1940, varias naciones se interesaron en desarrollar aeronaves viables capaces de despegues y aterrizajes verticales (VTOL). Durante la década de 1950, Gran Bretaña probó en vuelo el Rolls-Royce Thrust Measuring Rig , una aeronave VTOL rudimentaria pero pionera, diseñada específicamente para este fin, que voló con éxito según lo previsto, demostrando la viabilidad del concepto y proporcionando datos útiles para el desarrollo posterior. ^{[ 1 ]} Sin embargo, si bien el Thrust Measuring Rig aportó información valiosa para el diseño de aeronaves VTOL, como la necesidad de un sistema de autoestabilización, adolecía de algunas deficiencias que mermaban su valor como plataforma para una investigación más detallada, como el retardo en el control y la falta de superficies aerodinámicas. Era necesario un avión que aprovechara la experiencia adquirida con el Thrust Measuring Rig y explorara áreas más allá de sus capacidades limitadas. ^{[ 1 ]}

El SC.1 tiene su origen en una propuesta presentada por Short Brothers para responder a una solicitud de licitación (ER.143T) del Ministerio de Suministros (MoS) para un avión de investigación de despegue vertical, emitida en septiembre de 1953. El 15 de octubre de 1954, el Ministerio aceptó el diseño propuesto y se adjudicó rápidamente un contrato para dos aeronaves que cumplieran con la Especificación ER.143D . Según lo previsto, la aeronave se utilizaría para una serie de pruebas de vuelo con el fin de investigar su comportamiento durante la transición entre los modos de vuelo vertical y horizontal, determinar el nivel óptimo y mínimo de asistencia requerida del estabilizador automático durante el proceso de transición, descubrir posibles problemas operativos y desarrollar ayudas y equipos de apoyo relacionados para que el piloto desarrollara un sistema de aproximación y aterrizaje para todo tipo de clima. ^{[ 1 ]}

Short construyó dos prototipos, denominados XG900 y XG905 . ^{[ 1 ]}

El Short SC.1 era un avión monoplaza de ala baja sin cola y ala delta  con un peso total aproximado de 8000 lb (máximo 7700  lb para vuelo vertical). ^{[ 3 ]} Estaba propulsado por cuatro motores de sustentación Rolls-Royce RB.108 ligeros, montados verticalmente , que proporcionaban un empuje vertical total de 8600  lb, junto con un motor de crucero RB.108 en la parte trasera del avión para proporcionar empuje para el vuelo hacia adelante. Los motores de sustentación estaban montados verticalmente en pares paralelos en un compartimento central, de modo que su línea de empuje resultante pasaba cerca del centro de gravedad del avión. Estos pares de motores podían girar hacia adelante y hacia atrás para producir empuje vectorial para la aceleración/desaceleración a lo largo del eje longitudinal del avión. ^{[ 3 ]}

Durante el vuelo convencional, los motores de sustentación se apagarían; antes de comenzar la transición del vuelo horizontal al vertical, se arrancarían utilizando aire comprimido del único motor de crucero. El aire comprimido proporcionaba la rotación inicial del motor, pero también debía existir una caída de presión desde la entrada hasta el escape, ya que el aire comprimido por sí solo no era suficiente para alcanzar la velocidad de ralentí. ^{[ 3 ]} Se requirió un desarrollo considerable en túnel de viento y en vuelo de la entrada de aire porque al comienzo de la transición del vuelo horizontal los motores montados verticalmente deben tolerar un viento cruzado igual a la velocidad de vuelo hacia adelante sin sobretensiones ni vibraciones excesivas. La uniformidad de flujo requerida se logró con la ayuda de un conjunto de 7 branquias articuladas que se abrían hacia una posición orientada hacia adelante para dirigir el aire a un plenum que suministraba a los motores. El comportamiento de un RB.108 montado verticalmente en términos de reingestión y erosión del suelo se había investigado con una instalación representativa de la prevista para el SC.1 durante la operación en tierra en un Meteor en el aeródromo de Hucknall . ^{[ 4 ]} Inicialmente, se instalaron una serie de deflectores en las boquillas de salida de los motores de elevación para mantener un entorno de baja presión debajo de los motores y asegurar que el rotor del motor girara en la dirección correcta antes de suministrar el aire comprimido para el arranque; debido a la eficacia de los cambios en el diseño de la admisión y del motor, los deflectores se volvieron innecesarios. ^{[ 5 ]}

La disposición de la cabina era principalmente convencional, pero se complicaba por la gran cantidad de sistemas que el piloto debía supervisar. ^{[ 3 ]} Para su función como aeronave de investigación, contaba con un completo equipo de grabación. ^{[ 6 ]}

La palanca de aceleración común para los cuatro motores de sustentación vertical era el único control primario adicional en la cabina; se operaba de manera similar a la palanca de paso colectivo de un helicóptero. Se requerían dos formas de controlar la actitud de la aeronave dependiendo de su velocidad de avance; se utilizaban superficies aerodinámicas durante el vuelo convencional y toberas de chorro de aire para la transición entre vuelo horizontal, vuelo estacionario y vuelo vertical. El aire de purga de los cuatro motores de sustentación (aproximadamente el 10 por ciento del flujo de aire de admisión) se suministraba a las toberas variables de morro, cola y punta de ala, para el control de cabeceo , alabeo y guiñada a bajas velocidades durante las cuales habría un flujo de aire insuficiente sobre las superficies aerodinámicas para que los controles convencionales fueran efectivos. ^{[ 7 ] [ 5 ]}

El SC.1 también estaba equipado con el primer sistema de control " fly-by-wire " instalado en una aeronave VTOL. ^{[ 8 ]} Este sistema de control de señalización eléctrica, que también comprendía el autoestabilizador, no solo transmitía señales de los controles de la cabina, como la posición de la palanca, sino que también supervisaba las señales de retroalimentación de los servos para proporcionar estabilidad al propio sistema. El sistema permitía un total de tres modos de control para las superficies aerodinámicas y/o los controles de la tobera:

1. Superficies aerodinámicas y boquillas de chorro de aire controladas eléctricamente mediante tres servomotores independientes (con funcionamiento a prueba de fallos en paralelo de tres vías o triplex) junto con tres sistemas de control de autoestabilizadores ("fly-by-wire completo").
2. Modo híbrido, en el que las boquillas eran controladas por servo/autoestabilizador y las superficies aerodinámicas estaban conectadas directamente a los controles manuales.
3. Modo directo, en el que todos los controles estaban vinculados al joystick.

Los modos 1 y 2 se seleccionaron en tierra; siempre que se utilizaba el autoestabilizador, el piloto disponía de una palanca de anulación de emergencia para volver al modo de control directo en vuelo. ^{[ 9 ]} Se compararon las salidas de los tres sistemas de control y se aplicó una "regla de mayoría", asegurando que un fallo en un sistema fuera compensado por los otros dos sistemas (presumiblemente correctos). Cualquier fallo en una vía "fly-by-wire" se indicaba al piloto como una advertencia, que podía ignorar o responder cambiando al control directo (manual). ^{[ 10 ]}

Al igual que otras aeronaves VTOL, el Short SC.1 sufría de pérdida de empuje vertical debido al efecto suelo . La investigación realizada en modelos a escala sugirió que para el SC.1 estas pérdidas estarían entre el 15 y el 20 por ciento a la altura del tren de aterrizaje . ^{[ 11 ]} Los tanques de combustible estaban ubicados a lo largo de los bordes de ataque de las alas y en tanques tipo "bolsa" instalados entre los largueros principales de las alas. ^{[ 7 ]} El SC.1 estaba equipado con un tren de aterrizaje triciclo ; aunque no era retráctil, el tren de aterrizaje podía colocarse entre dos posiciones alternativas, adecuadas tanto para aterrizajes convencionales como verticales. ^{[ 3 ]} Las patas fijas del tren de aterrizaje fueron diseñadas específicamente para el vuelo vertical; cada pata llevaba un par de ruedas giratorias resistentes al calor, mientras que el tren de aterrizaje trasero también estaba equipado con frenos de disco. Se utilizaron oleoneumáticos de largo recorrido para amortiguar los aterrizajes verticales. ^{[ 7 ] [ 3 ]} El robusto tren de aterrizaje era capaz de soportar una velocidad de descenso de 18  pies (5,5 m) por segundo. ^{[ 12 ]}

Construido en la fábrica de Short en Belfast , Irlanda del Norte , el primer prototipo del SC.1, el XG900 , realizó sus primeras pruebas de motor en estas instalaciones. Tras ser transportado por mar a Inglaterra , el XG900, que inicialmente solo contaba con el motor de propulsión, fue entregado al Royal Aircraft Establishment (RAE) en Boscombe Down para comenzar el programa de pruebas de vuelo. El 2 de abril de 1957, el prototipo realizó el vuelo inaugural del modelo , que también fue su primer vuelo de despegue y aterrizaje convencional (CTOL). ^{[ 1 ]}

Poco más de un año después, el 26 de mayo de 1958, el segundo prototipo realizó el primer vuelo vertical atado. ^{[ 1 ]} Los vuelos iniciales de este tipo se realizaron mientras estaba sujeto a un pórtico especialmente diseñado , que solo permitía una cantidad limitada de libertad, hasta 15  pies verticalmente y 10  pies fuera del centro en cualquier dirección; la velocidad vertical también estaba restringida a menos de 10  pies/segundo; la detención progresiva de la aeronave ocurría más allá de estas limitaciones. ^{[ 13 ]} Despegaría desde una plataforma de rejilla situada a 6  pies sobre el suelo para evitar el fenómeno del efecto suelo; Shorts había hecho un esfuerzo considerable durante el desarrollo de una plataforma adecuada para eliminar el impacto negativo del efecto suelo y fue rediseñada varias veces. La instalación del pórtico se utilizó para fines de entrenamiento inicial y familiarización para los primeros 8 pilotos que volaron el SC.1. ^{[ 14 ]}

El 25 de octubre de ese año, el modelo realizó el primer vuelo vertical "libre". El 6 de abril de 1960, se llevó a cabo con éxito la primera transición en vuelo entre vuelo vertical y horizontal. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Si bien el Short SC.1 logró la transición entre los dos modos, tenía fama de ser un avión algo torpe. ^{[ 15 ]}

El SC.1 se exhibió públicamente en el Salón Aeronáutico de Farnborough en 1958 y 1960; también apareció en el Salón Aeronáutico de París en 1961, donde realizó un vuelo de demostración. ^{[ 1 ]} El 2 de octubre de 1963, el segundo avión de prueba se estrelló en Belfast, causando la muerte del piloto, JR Green; posteriormente se determinó que la causa fue una falla en los controles. ^{[ 17 ]} Tras el accidente, el avión fue reconstruido y volvió a volar para realizar más pruebas; ambos continuaron volando hasta 1967. ^{[ 15 ]} Para 1965, un total de 14 pilotos diferentes habían volado este tipo. ^{[ 1 ]}

Como resultado de las pruebas de idoneidad del terreno, se determinó que las pistas convencionales de hormigón, pavimento e incluso las pistas de césped serían adecuadas para el despegue y aterrizaje vertical del SC.1; sin embargo, los escombros que pudieran desprenderse de superficies imperfectas supondrían un riesgo para el personal, pero no para la propia aeronave. ^{[ 18 ]} El programa de pruebas también permitió adquirir experiencia sobre el mantenimiento y la operatividad de una aeronave VTOL, aunque estos no eran objetivos principales del diseño ni del esfuerzo de investigación; a lo largo del programa, se realizó un promedio general de 2,6 vuelos por semana. Si bien se reportaron numerosos errores con el estabilizador automático durante los vuelos, nunca se produjo ninguna falla que pusiera en peligro la aeronave o afectara su control. ^{[ 19 ]}

Las pruebas revelaron dificultades significativas para medir el empuje real del motor, lo que llevó a realizar pruebas adicionales utilizando tomas de aire e instrumentación mejoradas. ^{[ 20 ]} En última instancia, los motores demostraron ser mucho menos problemáticos de lo que cabría esperar, considerando la naturaleza experimental de la aeronave y sus plantas motrices; y cuando se producían fallos en el estabilizador automático triplex, estos eran fáciles de localizar, en parte debido a la capacidad de autocomprobación del sistema. Según un informe del Ministerio de Aviación , se determinó que el SC.1 había sido un vehículo de investigación eficaz cuando se operaba dentro de los límites impuestos por su pequeño tamaño y capacidad restringida; sin embargo, se concluyó que sería necesario un avión de mayor tamaño para realizar pruebas más exhaustivas de los instrumentos y el equipo de guiado. ^{[ 20 ]}

El SC.1 voló durante más de diez años, tiempo durante el cual proporcionó una gran cantidad de datos que sirvieron para influir en conceptos de diseño posteriores, como los controles del "puffer jet" del Hawker Siddeley P.1127 , precursor del Hawker Siddeley Harrier . El trabajo de pruebas de vuelo relacionado con las técnicas y tecnologías de despegue y aterrizaje vertical también resultó invaluable y ayudó a consolidar el liderazgo de Gran Bretaña en el campo. ^{[ 16 ]} El Short SC.1 quedó finalmente obsoleto con la aparición del Harrier, que, entre otras cosas, demostró que no era necesario llevar cuatro motores adicionales únicamente para el despegue y el aterrizaje. ^{[ 15 ]}

El primer SC-1 ( XG900 ) pasó a formar parte de la colección de aeronaves del Museo de Ciencias en South Kensington , Londres. ^{[ 21 ]}

El segundo SC-1 ( XG905 ) también se conservó y se exhibe de forma estática en la exposición Flight Experience del Ulster Folk and Transport Museum , Cultra, Irlanda del Norte . ^{[ 22 ] [ 16 ]}

 Reino Unido

• Real Establecimiento Aeronáutico

Datos de Shorts Aircraft desde 1900 , ^{[ 23 ]} Ministerio de Aviación ^{[ 24 ]}

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 25  pies 6  pulgadas (7,77  m)
• Envergadura: 23  pies 6  pulgadas (7,16  m)
• Altura: 10  pies 8  pulgadas (3,25  m) ^{[ 25 ]}
• Superficie del ala: 211,5 pies  cuadrados  (19,65  m² ⁾
• Relación de aspecto : 2,61:1 ^{[ 25 ]}
• Perfil aerodinámico : NACA 0010 ^{[ 25 ]}
• Peso en vacío: 6260  lb (2839  kg)
• Peso bruto: 7700  lb (3493  kg) ( operaciones VTOL )
• Peso máximo al despegue: 8050  lb (3651  kg) ( operaciones CTOL )
• Planta motriz: 1 × turborreactor Rolls-Royce RB.108 , 2130 lbf (9,5 kN) de empuje (vuelo hacia adelante)  
• Planta motriz: 4 turborreactores Rolls-Royce RB.108, 2130  lbf (9,5  kN) de empuje cada uno (motores de sustentación)

Actuación

• Velocidad máxima: 246  mph (396  km/h, 214  nudos)
• Alcance: 150  millas (240  km, 130  millas náuticas)
• Techo de servicio: 8000  pies (2400  m) ^{[ 25 ]}
• Velocidad de ascenso: 700  pies/min (3,6  m/s) ^{[ 25 ]}
• Carga alar: 38,1  lb/  pie cuadrado (186  kg/ ^m² )
• Empuje/peso :
  • (CTOL): 0,265
  • (VTOL): 1.11

Aeronaves de función, configuración y época comparables

• Banco de pruebas de empuje de Rolls-Royce

Listas relacionadas

• Lista de aeronaves experimentales

• "Avión en vuelo estacionario bajo control automático", un anuncio de 1959 en la revista Flight.
• "Banco de pruebas para el SC.1", un artículo de Flight de 1961.