Salto de esquí (aviación)

En aviación , un trampolín es una rampa curvada hacia arriba que permite a una aeronave de ala fija despegar desde una pista que es más corta de lo que la aeronave normalmente requiere. Al proporcionar un vector ascendente a partir de la fuerza normal del trampolín , la aeronave se lanza en un ángulo elevado y el despegue se puede lograr a una velocidad aerodinámica menor que la requerida para el despegue plano, ya que le da al avión más tiempo para continuar acelerando mientras está en el aire después de salir de la pista. Los trampolines se utilizan comúnmente para lanzar aeronaves a bordo de portaaviones que carecen de catapultas .

Se cree que el primer uso del trampolín de salto de esquí ocurrió durante la Segunda Guerra Mundial , cuando se añadió una rampa temporal al HMS  Furious para ayudar a los Fairey Barracudas, fuertemente cargados, a atacar al acorazado alemán Tirpitz . ^[1] Durante la Guerra Fría , el concepto se estudió como un medio para reducir la longitud de las cubiertas de vuelo requeridas para los portaaviones y para facilitar el transporte de aviones cada vez más pesados ​​en el mar. La Marina Real Británica mostró un interés particular en el trampolín de salto de esquí durante la década de 1970, realizando pruebas con el nuevo caza Hawker Siddeley Harrier VSTOL , luego agregó una rampa a su próxima generación de portaaviones, la clase Invincible .

Desde entonces, numerosos servicios navales han adoptado el salto con esquís para sus propios portaaviones y plataformas de asalto anfibio, mientras que también se han estudiado usos en tierra. Los saltos con esquís se pueden utilizar de dos maneras: despegue corto pero recuperación detenida ( STOBAR ) para aeronaves navales convencionales equipadas con gancho de cola ; y despegue corto, aterrizaje vertical ( STOVL ) para aeronaves V/STOL . Los portaaviones equipados con catapultas se han convertido en una minoría en el siglo XXI en parte porque las operaciones de salto con esquís son más simples y cuestan menos.

Un avión de ala fija debe ganar velocidad de avance durante un largo recorrido de despegue . A medida que aumenta la velocidad de avance, las alas producen mayores cantidades de sustentación . A una velocidad lo suficientemente alta, la fuerza de sustentación superará el peso del avión y este podrá realizar un vuelo sostenido. Dado que el avión debe alcanzar la velocidad de vuelo utilizando únicamente sus propios motores como fuente de energía, se requiere una pista larga para que el avión pueda ganar velocidad. En un portaaviones , la cabina de mando es tan corta que la mayoría de los aviones no pueden alcanzar la velocidad de vuelo antes de llegar al final de la misma. Dado que la sustentación es menor que la gravedad, el avión perderá altitud después de que las ruedas abandonen la cabina de mando y posiblemente caiga al mar.

Una rampa de salto de esquí al final de la cabina de vuelo redirige la aeronave a un ligero ángulo ascendente, convirtiendo parte del movimiento hacia adelante de la aeronave en una tasa de ascenso positiva . Dado que la aeronave todavía está viajando a una velocidad inadecuada para generar suficiente sustentación, su tasa de ascenso comenzará a caer tan pronto como abandone la cabina de vuelo. Sin embargo, el despegue con salto de esquí le ha dado al avión tiempo adicional para continuar acelerando. ^[2] Para cuando su velocidad ascendente haya decaído a cero, el avión irá lo suficientemente rápido como para que sus alas produzcan suficiente sustentación. En este punto, el avión estará en vuelo estable, habiendo despegado del portaaviones sin descender nunca por debajo de la altura de la cabina de vuelo. ^[3]

Muchos portaaviones modernos carecen de catapultas, por lo que los aviones pesados ​​deben despegar utilizando sus propios motores. Los saltos con esquís permiten el despegue de aviones más pesados ​​que los que permite una plataforma horizontal. Sin embargo, los lanzamientos con saltos con esquís no pueden igualar las cargas útiles que permiten los lanzamientos con catapulta de alta velocidad. ^[4] Si bien los aviones como el F/A 18 que normalmente se lanzan con catapulta pueden hacer uso de una rampa de esquí, esto generalmente se produce a costa de una capacidad reducida para combustible o municiones, y por lo tanto afecta negativamente el alcance de la misión de manera significativa. ^[5]

Los primeros portaaviones podían lanzar aviones simplemente girando en dirección al viento y sumando la velocidad del propio barco a la velocidad aerodinámica experimentada por el avión. Durante la Segunda Guerra Mundial, los portaaviones se volvieron tan pesados ​​que el despegue asistido se volvió deseable. Las catapultas de cubierta se usaban para acelerar los aviones a la velocidad de despegue, especialmente cuando se lanzaban aviones pesados ​​o cuando era inconveniente cambiar de rumbo. ^[6] Uno de los primeros usos del trampolín de salto de esquí se produjo en 1944, cuando el portaaviones británico HMS  Furious lanzó un ataque contra el acorazado alemán Tirpitz . Se instaló temporalmente una rampa de trampolín relativamente rudimentaria en el extremo de la cubierta de vuelo, que ayudó a los Fairey Barracudas cargados de bombas a despegar. ^{[7] [8]}

En los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial, la tendencia predominante de utilizar portaaviones cada vez más pesados ​​continuó a un ritmo acelerado, lo que generó temores de que, con el tiempo, tales aumentos superarían las capacidades de carga útil viables de cualquier sistema de catapulta. En consecuencia, se llevaron a cabo investigaciones sobre métodos alternativos para ayudar al despegue. Un estudio de la NACA completado en 1952 propuso el uso de un trampolín de salto de esquí después de la catapulta del avión para proporcionar asistencia adicional a los aviones que despegaban. ^{[9] [3]}

En su tesis de maestría de 1973 , el teniente comandante DR Taylor de la Marina Real Británica propuso el uso de un trampolín para ayudar al despegue del avión Harrier . ^[10] Su diseño de trampolín, que presentaba una curva, fue recibido inicialmente con escepticismo, pero otros funcionarios respaldaron las pruebas de la propuesta. ^[8] Por lo tanto, las pruebas iniciales utilizando varios ángulos de rampa se llevaron a cabo en RAE Bedford ; el avión utilizado fue el demostrador biplaza Harrier G-VTOL . ^{[2] [11]} Los resultados se verificaron aún más mediante técnicas de modelado por computadora y simulaciones. ^[8] Estas pruebas demostraron que el rendimiento aumentaba con el ángulo del trampolín, pero los planificadores optaron por seleccionar el ángulo mínimo, supuestamente el razonamiento detrás de esta elección fue evitar colocar una tensión excesiva en el tren de aterrizaje del avión. ^[12]

Durante la década de 1970, la Marina Real estaba considerando la construcción de un crucero de cubierta pasante o portaaviones ligero , y decidió integrar el trampolín de saltos en el proyecto. ^[8] En consecuencia, los portaaviones de la clase Invincible se construyeron con trampolines de saltos, acortando en gran medida la distancia requerida para que los Harriers despegaran incluso cuando estaban cargados con una carga útil. ^{[12] [13]} El trampolín de saltos resultó ser una adición relativamente barata y sencilla a los portaaviones, que comprendía una construcción de acero sin partes móviles. Se añadió un trampolín de saltos al primer portaaviones del tipo, el HMS  Invincible , mientras se equipaba en Barrow; se fijó en un ángulo conservador de 7º. El 30 de octubre de 1980, el piloto de pruebas, el teniente comandante David Poole, realizó el primer despegue de un Harrier asistido por trampolín de saltos en el mar. ^[8] El HMS  Illustrious también fue equipado inicialmente con una rampa de 7º; Sin embargo, el HMS  Ark Royal fue construido con una rampa de 12º desde el principio, que se determinó que era el ángulo óptimo. Los dos barcos anteriores fueron posteriormente equipados con rampas de 12º para mejorar el rendimiento de sus aviones. ^[8]

Tras el éxito del Harrier, el trampolín se convirtió en un método probado para lanzar aviones desde barcos sin la complejidad y el gasto de una catapulta. Además, los modelos posteriores de trampolín presentan mejoras con respecto al diseño original; se determinó que incluso surcos o imperfecciones relativamente menores en una superficie absolutamente lisa eran suficientes para precipitar el agrietamiento del tren de aterrizaje de un avión. Es por esta razón que la Marina Real implementó tolerancias de diseño más estrictas en las especificaciones de rampa de los portaaviones de la clase Queen Elizabeth . ^[8] Es posible construir un trampolín moderno como una única estructura desmontable colocada sobre la cubierta de vuelo delantera, en lugar de estar completamente integrado en la proa de un barco. ^[8]

Los trampolines no solo se añadieron a los portaaviones, sino también a numerosos buques de asalto anfibio y muelles de desembarco de helicópteros para facilitar mejor la operación de aeronaves STOVL. ^[8] Los muelles de desembarco de helicópteros (LHD) de clase Juan Carlos de Australia y España también han sido equipados con trampolines para facilitar posibles operaciones STOVL. De manera algo inusual, la Armada de los Estados Unidos nunca ha utilizado rampas de esquí a bordo de sus buques de asalto anfibio, a pesar de que son muy utilizadas por aeronaves VSTOL como múltiples modelos del jet de salto Harrier y los Lockheed Martin F-35B Lightning II ; se ha afirmado que esto se debe a que sus operaciones implican el uso combinado de helicópteros y barcos. ^[8]

A principios del siglo XXI, las armadas británica, china, india, italiana, rusa, española y tailandesa poseían portaaviones equipados con rampas de esquí. ^[8] Tras el retiro del portaaviones brasileño São Paulo durante 2017, Estados Unidos y Francia eran los únicos dos países que todavía operaban portaaviones con catapultas.

En los portaaviones de despegue corto pero recuperación detenida ( STOBAR ), los aviones convencionales se lanzan mediante un trampolín. El piloto aumenta el empuje del avión activando los postquemadores, mientras mantiene el avión frenando. Se levantan dos paneles de la cubierta del portaaviones frente al tren de aterrizaje principal del avión, lo que garantiza que el avión permanezca inmóvil. Al recibir una orden, el piloto suelta el freno; los paneles de la cubierta vuelven a caer en sus ranuras; y el avión avanza rápidamente con el máximo empuje. Al rodar sobre la rampa de esquí, el avión se lanza hacia arriba y hacia adelante. ^{[14] [15]}

Un MiG-29 que despega desde la rampa de salto de esquí de un portaaviones de la clase Kuznetsov puede despegar a una velocidad de unos 70 nudos (130 km/h; 81 mph), en lugar de los 140 nudos habituales (260 km/h; 160 mph) (dependiendo de muchos factores como el peso bruto). ^[16]

Con excepción de Estados Unidos y Francia, todas las armadas del mundo que actualmente operan aeronaves de ala fija desde portaaviones utilizan rampas de salto de esquí. ^[17]

Los aviones de despegue corto y aterrizaje vertical ( STOVL ) realizan un despegue con giro convencional, con los escapes de los reactores ajustados para proporcionar el máximo empuje hacia adelante. A medida que el avión se acerca a la rampa de salto con esquís, los escapes de los reactores giran para proporcionar sustentación y empuje hacia adelante. Estos despegues permiten un mayor peso de despegue que un lanzamiento horizontal sin asistencia, porque la rampa de salto con esquís proporciona un impulso vertical cuando más se necesita, justo en el despegue a la velocidad de despegue más lenta. ^[18]

Los despegues con rampas de salto de esquí se consideran más seguros que los despegues sobre un portaaviones de techo plano. Cuando un Harrier despega desde un helicóptero de asalto de aterrizaje estadounidense (LHA), finalizaría su carrera de despegue y comenzaría el vuelo a 60 pies (18 m) sobre el agua. Es posible que no tenga una tasa de ascenso positiva , especialmente si el barco se inclinó hacia abajo durante la carrera de despegue. Usando una rampa de salto de esquí, un Harrier ciertamente despegará con una tasa de ascenso positiva, y su impulso lo llevará a 150 a 200 pies (46 a 61 m) sobre el agua. ^[17]

En 1988, un destacamento de aviones McDonnell Douglas AV-8B Harrier II del Cuerpo de Marines de los Estados Unidos realizó una serie de pruebas de vuelo en el Príncipe de Asturias . Se descubrió que las condiciones de despegue que utilizarían los 230 m (750 pies) de la cubierta de vuelo de la clase Tarawa solo ocuparían 91 m (300 pies) con la rampa de salto de esquí de 12° del Asturias; esta espectacular mejora para un barco sin catapultas fue descrita como "nada menos que asombrosa". ^[17]

A principios de los años 1990, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos examinó el uso de trampolines de salto de esquí en tierra para permitir despegues en pistas cortas; el enfoque fue visto como "una posible solución al problema de la falta de acceso a las pistas en Europa" durante la Guerra Fría . Se determinó que, al utilizar un trampolín de salto de esquí con un ángulo de salida de nueve grados, la distancia requerida para que un McDonnell Douglas F/A-18 Hornet despegara se reduciría aproximadamente a la mitad. ^[19]

• Anadolu (Turquía)
• Muelles de aterrizaje para helicópteros de la clase Canberra (Australia)
• Cavour (Italia)
• Chakri Naruebet (Tailandia)
• Giuseppe Garibaldi (Italia)
• Hermes / Viraat (Reino Unido/India)
• Portaaviones de la clase Invincible (Reino Unido)
• Juan Carlos I (España)
• Portaaviones clase Kuznetsov (Unión Soviética/Rusia/China)
• Príncipe de Asturias (España)
• Portaaviones de la clase Queen Elizabeth (Reino Unido)
• Liaoning (China)
• Shandong (China)
• Trieste (Italia)
• Vikramaditya (India)
• Vikrant (R11) (India)

• Pista sin fin
• Lanzamiento de trineo cohete

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• El salto de esquí: la continuación del legado del Reino Unido en capacidad de ataque desde portaaviones Archivado el 12 de noviembre de 2020 en Wayback Machine
• Esquema del despegue de un avión con base en un portaaviones mediante salto con esquís, a través de researchgate.net
• Estos gráficos muestran las diferencias cruciales entre los tres tipos de portaaviones del mundo a través de businessinsider.com