Despegue y aterrizaje

El despegue y aterrizaje horizontal ( HTHL ) es el modo de operación del primer avión espacial comercial privado, el Scaled Composites Tier One de dos etapas para el espacio, perteneciente a la combinación SpaceShipOne / WhiteKnightOne del programa Ansari X-Prize . También se utiliza en la próxima combinación SpaceShipTwo / WhiteKnightTwo de nivel 1b . Un ejemplo destacado de su uso fue el programa North American X-15 . En estos ejemplos, la nave espacial es transportada a altitud en una nave nodriza antes del lanzamiento. Las propuestas fallidas para reemplazar al transbordador espacial de la NASA, el Rockwell X-30 NASP, utilizaban este modo de operación, pero fueron concebidas como naves de una sola etapa para alcanzar la órbita.

El avión cohete Lynx era un avión espacial suborbital HTHL desarrollado por XCOR Aerospace que estaba programado para comenzar las pruebas de vuelo atmosférico a finales de 2011. ^{[ 3 ]} Sin embargo, después de numerosos retrasos, XCOR Aerospace quebró en 2017 sin terminar un prototipo. ^{[ 4 ]}

El Reaction Engines Skylon , un diseño descendiente del proyecto de diseño británico HOTOL ("Horizontal Take-Off and Landing") de la década de 1980, es un avión espacial HTHL que actualmente se encuentra en las primeras etapas de desarrollo en el Reino Unido . ^{[ 5 ]}

Tanto el avión cohete Lynx como el SpaceShipTwo han sido ofrecidos a la NASA para transportar cargas útiles de investigación suborbitales en respuesta a la solicitud de la NASA de vehículos de lanzamiento reutilizables suborbitales (sRLV) en el marco del Programa de Operaciones de Vuelo de la NASA. ^{[ 6 ]}

Un ejemplo temprano fue el avión de pruebas atmosféricas Northrop HL-10 de la década de 1960 , donde HL significa "Aterrizador Horizontal". ^{[ 7 ]}

Las aeronaves de despegue y aterrizaje vertical ( VTOL ) incluyen aeronaves de ala fija que pueden mantenerse en vuelo estacionario, despegar y aterrizar verticalmente, así como helicópteros y otras aeronaves con rotores motorizados, como los tiltrotors . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} La terminología para naves espaciales y cohetes es VTVL (despegue vertical con aterrizaje vertical). ^{[ 12 ]} Algunas aeronaves VTOL también pueden operar en otros modos, como CTOL (despegue y aterrizaje convencional), STOL (despegue y aterrizaje corto) y/o STOVL (despegue corto y aterrizaje vertical). Otras, como algunos helicópteros, solo pueden operar mediante VTOL, debido a que la aeronave carece de tren de aterrizaje que pueda manejar el movimiento horizontal. VTOL es un subconjunto de V/STOL (despegue y aterrizaje vertical y/o corto).

Además del omnipresente helicóptero, actualmente existen dos tipos de aeronaves VTOL en servicio militar: aeronaves con rotor basculante , como el Bell Boeing V-22 Osprey , y aeronaves con propulsión a reacción dirigida, como la familia Harrier . En el sector civil, actualmente solo se utilizan helicópteros de forma generalizada (en 2017 se propusieron y se encontraban en desarrollo otros tipos de aeronaves VTOL comerciales).

El despegue y aterrizaje vertical ( VTVL , por sus siglas en inglés) es una forma de despegue y aterrizaje para cohetes. Se han realizado numerosos vuelos de cohetes VTVL. El cohete VTVL más conocido y de mayor éxito comercial es la primera etapa del Falcon 9 de SpaceX .

Las tecnologías VTVL se desarrollaron sustancialmente con cohetes pequeños después del año 2000, en parte gracias a concursos con premios de incentivo como el Lunar Lander Challenge . Masten Space Systems , Armadillo Aerospace y otras empresas desarrollaron cohetes VTVL pequeños y exitosos .

En aviación existe el término VTOHL ("Despegue vertical y aterrizaje horizontal"), así como varios subtipos específicos de VTOHL para la aviación: VTOCL, VTOSL, VTOBAR.

El despegue vertical y el aterrizaje horizontal ( VTHL ) es el modo de operación de todos los aviones espaciales orbitales actuales y anteriores , como el Boeing X-37 , el transbordador espacial de la NASA , el transbordador espacial soviético Buran de 1988 y la nave espacial experimental reutilizable Shenlong de la República Popular China . Para los vehículos de lanzamiento , una ventaja del VTHL sobre el HTHL es que el ala puede ser más pequeña, ya que solo tiene que soportar el peso del aterrizaje del vehículo, en lugar del peso del despegue. ^{[ 13 ]}

Ha habido varias propuestas de VTHL que nunca llegaron a volar, incluyendo el proyecto Boeing X-20 Dyna-Soar de la USAF de alrededor de 1960, los reemplazos propuestos por la NASA para el transbordador espacial, el Lockheed Martin X-33 y el VentureStar . El avión espacial conceptual de la NASA de la década de 1990, el HL-20 Personnel Launch System (HL significa "Horizontal Lander"), era VTHL, al igual que un derivado del HL-20 de alrededor de 2003, el concepto de avión espacial orbital .

A marzo de 2011 Dos aviones espaciales comerciales VTHL se encontraban en diversas etapas de propuesta/desarrollo, ambos sucesores del diseño HL-20. El Dream Chaser de Sierra Nevada Corporation sigue la línea de molde exterior del HL-20 anterior. El Prometheus de Orbital Sciences Corporation, propuesto alrededor de 2011, era un avión espacial de cuerpo sustentador combinado que seguía la línea de molde exterior del Orbital Space Plane de alrededor de 2003, que a su vez era un derivado del HL-20; sin embargo, el Prometheus no recibió ningún contrato de la NASA y Orbital ha anunciado que no continuará con su desarrollo. ^{[ 14 ]}

El Centro Aeroespacial Alemán estudió los propulsores de retorno líquido reutilizables VTHL desde 1999. El diseño estaba destinado a reemplazar los propulsores de cohetes sólidos Ariane 5. ^{[ 15 ]} El programa del Sistema de Propulsores Reutilizables , financiado por el gobierno de EE. UU . con 250 000 000 de dólares estadounidenses e iniciado por la USAF en 2010, ^{[ 16 ]} había especificado un requisito de alto nivel de que el diseño fuera VTHL, ^{[ 17 ]} pero la financiación se interrumpió después de 2012. ^{[ 18 ]}

En 2017, DARPA seleccionó un diseño VTHL para XS-1 .

Aeronaves de despegue y aterrizaje vertical o corto (V/STOL) capaces de despegar o aterrizar verticalmente o en pistas cortas. Las aeronaves de despegue y aterrizaje vertical ( VTOL ) no requieren pista. Generalmente, una aeronave V/STOL debe ser capaz de mantenerse en vuelo estacionario; los helicópteros no suelen clasificarse como V/STOL.

Un despegue rodante, a veces con rampa ( salto de esquí ), reduce la cantidad de empuje necesaria para elevar una aeronave del suelo (en comparación con el despegue vertical) y, por lo tanto, aumenta la carga útil y el alcance que se pueden lograr con un empuje determinado. Por ejemplo, el Harrier no puede despegar verticalmente con la carga completa de armamento y combustible. Por consiguiente, las aeronaves V/STOL generalmente utilizan una pista si está disponible. Es decir, se prefiere la operación de despegue corto y aterrizaje vertical ( STOVL ) o despegue y aterrizaje convencional ( CTOL ) a la operación VTOL .

La tecnología V/STOL se desarrolló para permitir que los aviones a reacción rápidos operaran desde claros en los bosques, desde pistas muy cortas y desde pequeños portaaviones que anteriormente solo podían transportar helicópteros .

La principal ventaja de los aviones V/STOL es su menor proximidad al enemigo, lo que reduce el tiempo de respuesta y la necesidad de apoyo de aviones cisterna. En el caso de la Guerra de las Malvinas , también permitió la cobertura aérea de cazas de alto rendimiento y el ataque a tierra sin necesidad de un gran portaaviones equipado con catapulta.

El avión V/STOL más reciente es el F-35B , que entró en servicio en 2015. ^{[ 20 ]}