Sitter de cola

Un tail-sitter , o tailsitter , es un tipo de avión VTOL que despega y aterriza sobre su cola , para luego inclinarse horizontalmente para volar hacia adelante.

El primer avión en adoptar una configuración de cola sentada, que se originó en la década de 1920 con el inventor Nikola Tesla , fue desarrollado por la Alemania nazi durante la Segunda Guerra Mundial . El desarrollo de este tipo de aeronaves se disparó a fines de la década de 1940 y en la de 1950, cuando los diseñadores de aeronaves y los planificadores de defensa reconocieron el valor potencial de las aeronaves de ala fija que podían realizar tanto un despegue vertical como un aterrizaje vertical y al mismo tiempo hacer la transición dentro y fuera del vuelo convencional. Los problemas inherentes a las aeronaves con cola sentada eran la mala visibilidad del piloto y las dificultades de control, especialmente durante el descenso vertical y el aterrizaje. Los programas para desarrollar aeronaves con cola sentada tripuladas generalmente terminaban en forma del enfoque de vectorización de empuje más práctico , utilizado por aeronaves como el Hawker Siddeley Harrier y el Yakovlev Yak-38 .

Un avión que se sienta en la cola se coloca verticalmente sobre su cola para despegar y aterrizar, y luego inclina todo el avión hacia adelante para realizar un vuelo horizontal. Esto es muy diferente de muchos otros tipos de tecnologías VTOL , que tienen fuselajes orientados horizontalmente.

Los aviones que se sientan en la cola cambian la orientación del fuselaje después del despegue. Comienzan con la parte trasera del avión hacia el suelo (...una orientación vertical) y luego se reorientan a una orientación horizontal en vuelo.

Algunos de los aviones que se sentaban en la cola aterrizaban de forma convencional en una configuración orientada horizontalmente, mientras que otros tenían un objetivo mucho más ambicioso de aterrizar verticalmente con la espalda del avión hacia el suelo, un procedimiento altamente peligroso por muchas razones, la principal de las cuales era el aumento del consumo de combustible y la visibilidad limitada del piloto.

Se puede atribuir el origen del concepto de un avión con cola sentada al inventor Nikola Tesla , quien solicitó una patente asociada durante 1928. ^[1] Sin embargo, no surgiría ningún intento inmediato de implementar este concepto en un avión funcional hasta casi dos décadas después.

Durante la Segunda Guerra Mundial , la Alemania nazi trabajó en el caza Focke-Wulf Triebflügel (propulsado por alas) que incorporó el concepto de cola en su diseño. Presentaba tres alas que estaban montadas radialmente como un rotor en una sección giratoria del fuselaje, estas eran impulsadas por pequeños motores a reacción colocados en las puntas de las alas para propulsar la aeronave a través de esta rotación del ala. Para el despegue y el aterrizaje, volaría verticalmente (similar a un helicóptero ) antes de inclinarse horizontalmente para volar como un ala autopropulsada que genera tanto sustentación como empuje. El proyecto contemporáneo de Heinkel Lerche tenía un ala anular que formaba un conducto alrededor de una hélice convencional, y en la transición del vuelo vertical al vuelo hacia adelante la sustentación se habría transferido al ala. ^{[2] [3]}

Durante la década de 1950, los diseñadores de aeronaves de todo el mundo participaron en programas para desarrollar aeronaves de ala fija que no solo pudieran realizar tanto un despegue como un aterrizaje verticales, sino también la transición dentro y fuera del vuelo convencional. Como observó el autor de aviación Francis K. Mason, un avión de combate que poseyera tales cualidades habría eliminado efectivamente la dependencia tradicional de pistas relativamente vulnerables al despegar y aterrizar verticalmente en lugar de la aproximación horizontal convencional. ^[4] En consecuencia, el desarrollo de aeronaves viables de despegue y aterrizaje verticales (VTOL) fue particularmente atractivo para los planificadores militares de la era temprana de la posguerra . ^[5] A medida que la relación empuje-peso de los motores turborreactores aumentó lo suficiente para que un solo motor pudiera elevar una aeronave, los diseñadores comenzaron a investigar formas de mantener la estabilidad mientras una aeronave volaba en la etapa de vuelo VTOL. ^[6]

Una empresa que optó por dedicarse a la investigación de VTOL fue el fabricante de motores francés SNECMA que, a partir de 1956, construyó una serie de plataformas de prueba sin alas llamadas Atar Volant . Solo el primero de ellos no estaba tripulado y el segundo volaba libremente, ambos estabilizados por chorros de gas en tubos estabilizadores. El tercero tenía un asiento inclinable para permitir que el piloto se sentara erguido cuando el fuselaje estaba nivelado y tenía las tomas de aire laterales planificadas para el avión de vuelo libre, aunque siempre operaba unido a una cuna móvil. El piloto de estos experimentos fue Auguste Morel. Sin embargo, el Atar Volant no era un fin en sí mismo; su propósito a largo plazo era servir como precursor de un avión de ala fija más grande. ^[7] Independientemente de este trabajo, la influencia sustancial en la dirección del desarrollo provino del ingeniero de diseño austríaco Helmut von Zborowski , quien había diseñado un innovador ala anular en forma de rosquilla que podía funcionar "como planta de energía, fuselaje de un avión de ala volante y carcasa reductora de resistencia". Se teorizó que dicha ala podría funcionar como un motor estatorreactor y propulsar un avión a velocidades supersónicas , adecuadas para un avión interceptor . ^[5]

El equipo de diseño de SNECMA decidió integrar este diseño radical de ala anual en sus esfuerzos VTOL. En consecuencia, de esta decisión surgió la configuración básica del C.450 Coléoptère . ^[5] En diciembre de 1958, el Coléoptère despegó por primera vez del suelo por sus propios medios, aunque mientras estaba unido a un pórtico. ^[6] Se observaron varias características de vuelo desafiantes, como la tendencia de la aeronave a girar lentamente sobre su eje mientras estaba en vuelo estacionario vertical; su piloto también notó que el indicador de velocidad vertical era poco realista y que los controles eran incapaces de dirigir la aeronave con precisión mientras realizaba la fase crítica de aterrizaje. Los aterrizajes con palanca muerta se consideraron imposibles. ^[5] Uno de los vuelos de la aeronave implicó una exhibición pública de su desempeño en vuelo estacionario ante una audiencia reunida. ^[8] El llamativo diseño del Coléoptère rápidamente causó revuelo en la conciencia pública, incluso a nivel internacional; El autor Jeremy Davis observó que el avión incluso había influido en los esfuerzos internacionales, habiendo motivado supuestamente a la Marina de los Estados Unidos a contratar al fabricante de helicópteros estadounidense Kaman Aircraft para diseñar su propio vehículo de ala anular, apodado Flying Barrel. ^[5]

En consecuencia, Estados Unidos experimentó con sus propios aviones de cola, que generalmente implicaban configuraciones de diseño impulsadas por hélice con alas fijas relativamente convencionales. El Convair XFY Pogo fue uno de esos aviones, que presentaba un ala delta con una configuración de cola cruciforme ; los vuelos de prueba iniciales se llevaron a cabo dentro de un hangar de dirigibles navales en Moffett Field en Mountain View, California. ^[9] El XFY demostró con éxito la transición completa entre modos de vuelo el 5 de noviembre de 1954. ^[10] Un avión algo similar fue el Lockheed XFV Salmon , que combinaba un ala recta con una cola en X ; sin embargo, el XFV nunca logró la transición de vuelo crucial. ^[11] Sin embargo, se hizo evidente durante las pruebas de vuelo que tales aviones VTOL solo serían volados por los pilotos más experimentados, incluso si se ignoraban todos los problemas técnicos; por lo tanto, no era factible colocar cazas VTOL, como se esperaba anteriormente, en todos los barcos. Además, mientras que los cazas con motor a reacción tenían velocidades máximas cercanas a Mach 2, el caza turbohélice VTOL estaba en desventaja debido a que su velocidad máxima era inferior a Mach 1. Como resultado de estas circunstancias, el trabajo en el XFY se detuvo. ^[12] Durante 1955, Estados Unidos comenzó las pruebas de vuelo de un diseño con motor a reacción, el Ryan X-13 Vertijet . Se construyeron dos prototipos, los cuales volaron, hicieron transiciones exitosas hacia y desde el vuelo horizontal y aterrizaron . El vuelo de prueba final del X-13 se realizó cerca de Washington DC durante 1957. ^[13]

Un problema inherente a todos estos diseños de cola sentada era la mala visibilidad del piloto, especialmente del suelo, durante el descenso vertical y el aterrizaje. Finalmente, la mayor parte del trabajo sobre la aplicación del concepto a las aeronaves tripuladas se abandonó con la llegada de una forma más práctica de VTOL, en forma de vectorización de empuje , tal como se utiliza en aeronaves de producción como el Hawker Siddeley Harrier y el Yakovlev Yak-38 . ^{[14] [15] [16]} Un vehículo aéreo no tripulado (UAV) no sufre el problema de la actitud del piloto. El Dornier Aerodyne tiene una configuración de ventilador entubado similar a un coleóptero , y un UAV de prueba voló con éxito en modo estacionario en 1972, antes de que se interrumpiera el desarrollo. ^[17] Otro proyecto de UAV contemporáneo fue el NSRDC BQM-108 que fue desarrollado por la Armada de los Estados Unidos ; aunque el trabajo se interrumpió casi inmediatamente después de su único vuelo de prueba exitoso. ^[18]

Durante la década de 1970, se realizaron varios estudios y modelos de túnel de viento de una versión de cola sentada del General Dynamics F-16 Fighting Falcon que estaba destinado a ser utilizado a bordo de barcos; sin embargo, se decidió no seguir desarrollando el concepto debido al gran requerimiento de empuje involucrado, así como la necesidad de un amplio aparato para manejar el despegue y el aterrizaje. ^[19]

En la actualidad, la mayoría de los proyectos o propuestas de aviones no tripulados entran en la categoría de aviones no tripulados, como Bell Apt o Northrop Grumman Tern .

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• Vectorización de empuje
• Rotor basculante
• Chorro basculante
• Ala basculante
• Coleóptero
• PTOL
• Vuelo vertical