Catapulta de avión

Una catapulta para aviones es un dispositivo que permite a los aviones despegar a una distancia limitada, normalmente desde la cubierta de un buque. También se pueden instalar en pistas terrestres, aunque esto no suele hacerse. Suelen utilizarse en portaaviones como una forma de despegue asistido .

En la forma utilizada en los portaaviones, la catapulta consiste en una pista o ranura incorporada en la cubierta de vuelo , debajo de la cual hay un pistón o lanzadera grande que se une a través de la pista al tren de aterrizaje delantero de la aeronave, o en algunos casos, un cable de acero , llamado brida de catapulta, se une a la aeronave y a la lanzadera de la catapulta. Se han utilizado otras formas históricamente, como montar un carro de lanzamiento que sostiene un hidroavión en una estructura larga construida con vigas montada en la cubierta de un buque de guerra o un buque mercante , pero la mayoría de las catapultas comparten un concepto de pista deslizante similar.

Se han utilizado diferentes medios para propulsar la catapulta, como el peso y la grúa , la pólvora , el volante de inercia , la presión del aire , la energía hidráulica y de vapor , y los cohetes propulsores de combustible sólido . La Armada de los Estados Unidos está desarrollando el uso de sistemas electromagnéticos de lanzamiento de aeronaves con la construcción de los portaaviones de la clase Gerald R. Ford .

Históricamente, lo más común era que los hidroaviones fueran catapultados, lo que les permitía aterrizar en el agua cerca del buque y ser izados a bordo, aunque en la Segunda Guerra Mundial (antes de la llegada del portaaviones de escolta ) los aviones de combate convencionales (en particular el Hawker Hurricane ) a veces eran catapultados desde buques " mercantes equipados con catapulta " (CAM) para ahuyentar a los aviones enemigos, lo que obligaba al piloto a desviarse a una pista de aterrizaje en tierra o saltar en paracaídas o zanja en el agua cerca del convoy y esperar el rescate.

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 Aerodrome de 1903. ^[1] Del mismo modo, los hermanos Wright, a partir de 1904, utilizaron una catapulta con peso y torre de perforación para ayudar a sus primeros aviones a despegar en una distancia limitada. ^[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 Marina de los EE. UU. La Marina había estado perfeccionando un sistema de catapulta de aire comprimido y lo instaló en el dique Santee en Annapolis, Maryland . El primer intento casi mató al teniente Ellyson cuando el avión salió de la rampa con el morro apuntando hacia arriba y se encontró con un viento cruzado, empujando el avión al agua. Ellyson pudo escapar de los restos ileso. El 12 de noviembre de 1912, el teniente Ellyson hizo historia como el primer lanzamiento exitoso de catapulta de la Marina, desde una barcaza de carbón estacionaria. El 5 de noviembre de 1915, el teniente comandante Henry C. Mustin hizo el primer lanzamiento de catapulta desde un barco en marcha. ^[3]

La Armada estadounidense experimentó con otras fuentes de energía y modelos, incluidas catapultas que utilizaban pólvora y variaciones de 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 utilizando una catapulta impulsada por pólvora. Después de este lanzamiento, este método se utilizó a bordo tanto de cruceros como de acorazados . ^[4]

En 1929, los transatlánticos alemanes SS Bremen y Europa habían sido equipados con catapultas de aire comprimido diseñadas por la firma de aviación Heinkel de Rostock, ^[5] y, durante la primera mitad de la década de 1930, se llevaron a cabo más trabajos de correo aéreo con catapulta a través del Océano Atlántico Sur , con hidroaviones bimotores Dornier Wal .

Hasta la Segunda Guerra Mundial y durante ella, la mayoría de las catapultas de los portaaviones eran hidráulicas. Sin embargo, las catapultas de la Armada de los Estados Unidos en los buques de guerra de superficie se operaban 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 al buque , pero eran impopulares debido a su corto alcance, la baja distancia libre de las cubiertas del hangar, la incapacidad de sumar la velocidad de avance del barco a la velocidad aerodinámica del avión para el despegue y la menor distancia al agua (condiciones que proporcionaban a los pilotos mucho menos margen de error en los primeros momentos del vuelo). Se utilizaron principalmente con fines experimentales y su uso se interrumpió por completo durante la segunda mitad de la guerra. ^[4]

Muchos buques de guerra, aparte de los portaaviones, llevaban hidroaviones, hidroaviones o anfibios para reconocimiento y avistamiento. Se lanzaban con catapultas y aterrizaban en el mar para recuperarlos con una grúa. Además, el concepto de portaaviones submarinos fue desarrollado por varias naciones durante el período de entreguerras, y hasta la Segunda Guerra Mundial y más allá, en el que un submarino lanzaría una pequeña cantidad de hidroaviones para operaciones ofensivas o avistamiento de artillería, para ser recuperados por el submarino una vez que el avión hubiera aterrizado. El primer lanzamiento desde un crucero de batalla de la Royal Navy fue desde el HMAS  Australia el 8 de marzo de 1918. Posteriormente, muchos barcos de la Royal Navy llevaban una catapulta y de uno a cuatro aviones; acorazados o cruceros de batalla como el HMS  Prince of Wales llevaban cuatro aviones y el HMS  Rodney llevaba dos, mientras que buques de guerra más pequeños como el crucero HMNZS  Leander llevaban 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 despegar. A otros se les quitó el avión y la catapulta durante la Segunda Guerra Mundial, como el HMS  Duke of York , o antes ( el HMS  Ramillies ).

Durante la Segunda Guerra Mundial, varios barcos fueron equipados con catapultas impulsadas por cohetes, primero los buques de caza con catapulta de la Marina Real Británica, luego los mercantes armados conocidos como buques CAM de "mercantes armados con catapulta". Estos se usaban para tareas de escolta de convoyes para ahuyentar a los bombarderos de reconocimiento enemigos. Los buques CAM llevaban un Hawker Sea Hurricane 1A , ^[i] apodado "Hurricat" o "Catafighter", y el piloto saltaba en paracaídas a menos que pudiera volar para aterrizar. ^[6]

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

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

Después de la Segunda Guerra Mundial, la Marina Real Británica estaba desarrollando un nuevo sistema de catapulta para su flota de portaaviones. El comandante CC Mitchell , RNV , recomendó un sistema basado en vapor que utilizaba un cilindro ranurado como un medio eficaz y eficiente para lanzar la próxima generación de aviones navales. Las pruebas en el HMS  Perseus , pilotado por pilotos como Eric "Winkle" Brown , a partir de 1950 mostraron su eficacia. Las armadas introdujeron catapultas de vapor, capaces de lanzar los cazas a reacción más pesados , a mediados de la década de 1950. También se contemplaron las 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]

En el momento del despegue, una barra de liberación mantiene el avión en su lugar mientras se acumula la presión del vapor, luego se rompe (o se "libera"; los modelos más antiguos usaban un pasador que se cortaba), liberando el pistón para empujar el avión a lo largo de la cubierta a alta velocidad. En un plazo de entre dos y cuatro segundos, la velocidad del avión por la acción de la catapulta más la velocidad aparente del viento (la velocidad del barco más o menos el viento "natural") es suficiente para permitir que un avión se aleje volando, incluso después de perder un motor. ^[9]

Las naciones que han conservado grandes portaaviones, es decir, la Armada de los Estados Unidos y la Armada francesa , todavía utilizan una configuración CATOBAR (despegue asistido por catapulta pero recuperación detenida). Los aviones tácticos de la Armada de los EE. UU. utilizan catapultas para despegar con una carga de guerra más pesada de lo que sería posible de otra manera. Los aviones más grandes, como el E-2 Hawkeye y el S-3 Viking , requieren un disparo por catapulta, ya que su relación empuje-peso es demasiado baja para un despegue rodante convencional en una cubierta de portaaviones. ^[4]

Los tipos utilizados anteriormente o que aún siguen utilizándose en las armadas británica, estadounidense y francesa incluyen: ^{[9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]}

Las rampas en ángulo que sobresalen (Van Velm Bridle Arresters o cuernos) en los extremos de la catapulta en algunos portaaviones se usaban para atrapar 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, que continuaban por el cuerno en ángulo para tirar de la brida hacia abajo y lejos del avión para evitar que dañara la panza. La brida luego sería atrapada por redes al lado del cuerno. Las bridas no se han utilizado en aviones estadounidenses desde el final de la Guerra Fría , y todos los portaaviones de la Armada de EE. UU. comisionados desde entonces no han tenido las rampas. El último portaaviones estadounidense comisionado con un receptor de bridas fue el USS Carl Vinson ; a partir del USS Theodore Roosevelt, se omitieron las rampas. Durante las reacondicionamientos de reabastecimiento y revisión compleja a fines de la década de 1990 y principios de la década de 2000, los receptores de bridas se eliminaron de los primeros tres portaaviones de la clase Nimitz . El USS Enterprise fue el último portaaviones operativo de la Armada de los EE. UU. con las rampas aún instaladas antes de su inactivación en 2012. ^{[ cita requerida ]}

Al igual que sus homólogos estadounidenses, el portaaviones francés Charles de Gaulle no está equipado con atrapabridas porque los aviones modernos operados a bordo utilizan los mismos sistemas de lanzamiento que en la Armada de los Estados Unidos. ^[18] Debido a esta interoperabilidad mutua, los aviones estadounidenses también pueden ser catapultados desde y aterrizar en el Charles de Gaulle , y a la inversa, 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 fue operado a bordo del Charles de Gaulle , sus bridas se utilizaron solo una vez, ya que nunca fueron recuperadas por los atrapabridas.

Los portaaviones Clemenceau y Foch también estaban equipados con capturadores de bridas, no para los Super Étendards sino únicamente para atrapar y recuperar las bridas del Vought F-8 Crusader . ^{[ aclaración necesaria ]}

El tamaño y la mano de obra que requieren las catapultas de vapor limitan sus capacidades. Un enfoque más nuevo 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 más control durante el lanzamiento al permitir una aceleración gradual y continua. También se espera que las catapultas electromagnéticas requieran significativamente menos mantenimiento gracias al uso de componentes de estado sólido. ^[19]

Los motores de inducción lineal ya se habían utilizado en experimentos anteriores, como el sistema Electropult de Westinghouse en 1945. ^[20] Sin embargo, a principios del siglo XXI, las armadas volvieron a experimentar con catapultas impulsadas por motores de inducción lineal y electroimanes . La catapulta electromagnética sería más eficiente energéticamente en los portaaviones de propulsión nuclear y aliviaría algunos de los peligros que plantea el uso de vapor presurizado. En los buques propulsados ​​por turbinas de gas , una catapulta electromagnética eliminaría la necesidad de una caldera de vapor independiente para generar vapor de 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 EPL incluyeron catapultas electromagnéticas en su diseño. ^{[21] [22]}

A partir de 1929, los barcos SS  Bremen y Europa de la compañía Norddeutscher Lloyd fueron equipados con catapultas impulsadas por aire comprimido diseñadas por Heinkel Flugzeugwerke para lanzar aviones correo. ^[23] Estos barcos servían en la ruta entre Alemania y los Estados Unidos. La aeronave, que transportaba bolsas de correo, se lanzaba como buque de carga postal mientras el barco todavía estaba a cientos de millas de su destino, acelerando así la entrega del correo en aproximadamente un día. Inicialmente, se utilizaron aviones Heinkel He 12 antes de que fueran reemplazados por Junkers Ju 46 , que a su vez fueron reemplazados por el Vought V-85G . ^[24]

La aerolínea alemana Lufthansa utilizó posteriormente los barcos catapultados SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark y Friesenland para lanzar hidroaviones más grandes Dornier Do J Wal (ballena), Dornier Do 18 y Dornier Do 26 en el servicio de correo aéreo del Atlántico Sur desde Stuttgart, Alemania a Natal, Brasil. ^[25] En vuelos de prueba de ruta en 1933, y un servicio programado que comenzó en febrero de 1934, Wals voló la etapa transoceánica de la ruta, entre Bathurst , Gambia en África Occidental y Fernando de Noronha , un grupo de islas frente a Sudamérica. Al principio, hubo una parada de reabastecimiento de combustible en medio del océano. El hidroavión aterrizaría en mar abierto, sería subido a bordo por una grúa, reabastecido y luego lanzado por catapulta de regreso al aire. Sin embargo, aterrizar en las grandes olas del océano tendía a dañar el casco de los hidroaviones. A partir de septiembre de 1934, Lufthansa contaba con un buque de apoyo en cada extremo de la etapa transoceánica, que proporcionaba señales de navegación por radio y despegues con catapulta tras llevar a los aviones al mar durante la noche. A partir de abril de 1935, los hidroaviones Wals se lanzaron directamente a alta mar y volaron toda la distancia a través del océano. Esto fue posible porque los hidroaviones podían llevar más combustible cuando no tenían que despegar del agua por sus propios medios y redujeron el tiempo que tardaba el correo en llegar desde Alemania a Brasil de cuatro días a tres.

Entre 1936 y 1938 se realizaron pruebas en la ruta del Atlántico Norte hacia Nueva York, entre ellas la del hidroavión Blohm & Voss Ha 139. Schwabenland también se utilizó en una expedición antártica en 1938/39 con el objetivo principal de encontrar un área para una estación ballenera alemana, en la que el Wals , lanzado con catapulta, inspeccionó un territorio que posteriormente Alemania reclamó como Nueva Suabia . Todos los barcos con catapulta de Lufthansa fueron adquiridos por la Luftwaffe en 1939 y utilizados como buques de apoyo para hidroaviones en la Segunda Guerra Mundial, junto con tres barcos con catapulta construidos para el ejército.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los aviones anfibios Supermarine Walrus también fueron operados brevemente por una compañía ballenera británica , United Whalers. Operaban en la Antártida y eran lanzados desde el buque factoría FF Balaena , que había sido equipado con una catapulta para aviones de la antigua marina. ^[26]

Las armadas china, india y rusa operan aviones convencionales desde portaaviones de " despegue corto pero aterrizaje detenido " (STOBAR). En lugar de una catapulta, utilizan un trampolín para ayudar a los aviones a despegar con una velocidad de ascenso positiva. Los aviones de portaaviones como el J-15 , el MiG-29K y el Su-33 dependen de sus propios motores para acelerar hasta alcanzar la velocidad de vuelo. Como resultado, deben despegar con una carga reducida de combustible y armamento.

Todas las demás armadas con portaaviones operan aviones de despegue corto y aterrizaje vertical (STOVL), como la variante B del Lockheed Martin F-35 Lightning II , el BAE Sea Harrier y el AV-8B Harrier II . Estos aviones pueden despegar verticalmente con una carga ligera o utilizar un trampolín para ayudar a un despegue rodante con una carga pesada. Los portaaviones STOVL son menos costosos y generalmente de menor tamaño en comparación con los portaaviones CATOBAR. ^[27] Los portaaviones británicos de la clase Queen Elizabeth fueron construidos para utilizar aviones STOVL debido al costo esperado de una catapulta electromagnética; no tienen los medios para generar vapor para una catapulta convencional.

• Transporte terrestre
• Deflector de chorro de aire
• Operaciones modernas de portaaviones de la Marina de los EE. UU.
• Aviación naval
• Dispositivo de detención  : cable utilizado para desacelerar rápidamente una aeronave mientras aterriza.

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• Londres, Peter. British Flying Boats . Stoud, Reino Unido: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN 0-7509-2695-3 . 
• Werrell, Kenneth P. (1985), La evolución del misil de crucero , Base de la Fuerza Aérea Maxwell, Alabama: Air University Press.