Diseño aeronaval: Los ekranoplanos de Alexeyev

Alexeyev KM Ekranoplan (Monstruo del Mar Caspio)

Por William Pearce || Old Machines



Rostislav Alexeyev (a veces deletreado Alekeyev) nació en Novozybkov, Rusia, el 18 de diciembre de 1916. El 1 de octubre de 1941, se graduó del Instituto Industrial Gorky (ahora Instituto Politécnico Gorky) como ingeniero de construcción naval. Alexeyev fue enviado a trabajar al astillero Krasnoye Sormovo en Gorki (ahora Nizhny Novgorod), Rusia. En 1942, Alexeyev se encargó de desarrollar hidroalas para la Armada soviética, trabajo que todavía estaba en progreso al final de la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, había suficiente interés gubernamental para que Alexeyev continuara sus estudios de hidroala después de la guerra. Este trabajo condujo al desarrollo de los hidroalas Raketa, Meteor, Kometa, Sputnik, Burevestnik y Voskhod que transportan pasajeros desde fines de la década de 1940 hasta fines de la década de 1970.


El SM-2 fue el primer ekranoplan que poseía la misma configuración básica que luego se utilizó en el KM. La boquilla del motor de proa (refuerzo) es visible en el lateral del SM-2. La admisión para el motor trasero (crucero) está por debajo del estabilizador vertical. Tenga en cuenta las tres cabinas abiertas.

Alexeyev apreció la velocidad del hidroala, pero se dio cuenta de que se podrían lograr velocidades mucho mayores si el barco viajaba justo por encima de la superficie del agua. Las alas con un tramo corto y una cuerda ancha se pueden unir a una embarcación para sacar su casco completamente del agua mientras viajaba a alta velocidad, lo que le permite viajar en un colchón de aire. Tal nave aprovecharía el efecto del suelo (pantalla) ya que el aire se comprime entre la nave y el suelo. En ruso, este tipo de embarcación se llama ekranoplan, que significa "plano de pantalla". También se conocen como efecto de ala en tierra (WIG) o vehículo de efecto de tierra (GEV), ya que el ala de la nave debe permanecer cerca La superficie y en efecto suelo. Debido a que los vehículos con efecto de tierra vuelan sin tocar la superficie, técnicamente se clasifican como aviones. Sin embargo, los vehículos de efecto suelo necesitan una superficie plana sobre la cual operar y generalmente están limitados a grandes cuerpos de agua, a pesar de que pueden atravesar extensiones de tierra muy planas. Debido a que operan desde el agua, los vehículos de efecto suelo normalmente se rigen por las normas marítimas.

A fines de la década de 1950, Alexeyev y su equipo comenzaron a trabajar en varias máquinas de prueba piloto a escala para comprender mejor el concepto de ekranoplan. El primero fue designado SM-1 (modelo samokhodnaya'-1 o modelo autopropulsado-1) e hizo su primer vuelo el 22 de julio de 1961. El SM-1 estaba propulsado por un solo motor a reacción y tenía dos juegos (medio y trasero ) de levantar las alas. Las lecciones aprendidas del SM-1 se incorporaron al SM-2, que se completó en marzo de 1962. El SM-2 tenía un ala principal única y un gran estabilizador horizontal. La nave también incorporó un motor de propulsión a chorro en su nariz (proa) para soplar aire debajo del ala principal para aumentar la elevación (potencia de empuje del ariete aumentado). El SM-2 fue demostrado al primer ministro de la Unión Soviética, Nikita Khrushchev, quien luego prestó apoyo para un mayor desarrollo de ekranoplan a Alexeyev y su equipo.


El SM-5 era una versión a escala del 25 por ciento del KM. La nave siguió la misma configuración básica que el SM-2 pero fue más refinada. La estructura por delante de la entrada dorsal era desviar el rocío marino.

La experimentación de diseño de Ekranoplan se amplió aún más con el SM-3. La nave tenía alas muy anchas y se completó a fines de 1962. Ese mismo año, Alexeyev comenzó a trabajar en la Oficina Central de Diseño de Hidroalas (CHDB o Tsentral’noye konstruktorskoye byuro na podvodnykh kryl’yakh / TsKB po SPK). En 1963, la siguiente máquina de prueba, la SM-4, demostró que se había logrado una buena comprensión del diseño de ekranoplan. También en 1963, la Armada soviética hizo un pedido de un gran transporte experimental de ekranoplan conocido como KM (Korabl Maket o prototipo de barco).

Mientras que el CHDB comenzó a trabajar en el KM, el SM-5 se construyó a fines de 1963. El SM-5 era un modelo a escala del 25 por ciento del KM y funcionaba con dos motores a reacción Mikulin KR7-300. La nave tenía una envergadura de 31 pies 2 pulgadas (9,5 m), una longitud de 59 pies 1 pulgadas (18,0 m) y una altura de 18 pies 1 pulgadas (5,5 m). El SM-5 tenía una velocidad de despegue de 87 mph (140 km / h), una velocidad de crucero de 124 mph (200 km / h) y una velocidad máxima de 143 mph (230 km / h). Su altura de operación era de 3 a 10 pies (1 a 3 m), y la nave tenía un peso máximo de 16,094 lb (7,300 kg). El SM-5 podría operar en mares con olas de 3.9 pies (1.2 m). Las pruebas iniciales del SM-5 tuvieron tanto éxito que se tomó la decisión de construir el KM sin construir una máquina de prueba a mayor escala. Lamentablemente, el SM-5 fue destruido y sus dos pilotos murieron en un accidente el 24 de agosto de 1964. Durante una prueba, se encontró un fuerte viento que hizo que la nave ganara altitud. En lugar de reducir la potencia, el piloto agregó potencia. El SM-5 se levantó del efecto suelo y se estancó.


El KM (Korabl Maket) a gran velocidad en el mar Caspio. Tenga en cuenta el número de cola "04" y los deflectores de rociado que cubren las entradas del motor de crucero en el estabilizador vertical.

El fuselaje totalmente metálico del KM se parecía mucho al de un bote volador con un casco escalonado. Justo detrás de la cabina se montaron ocho turborreactores Dobrynin VD-7, con cuatro motores montados en paralelo a cada lado del KM. Cada VD-7 era capaz de 28,660 lbf (127.5 kN) de empuje. La boquilla de chorro de cada motor giraba hacia abajo durante el despegue para aumentar la presión de aire debajo de las alas de la nave. Estos motores eran conocidos como motores de impulso.

Las alas de corto alcance montadas en los hombros tenían un cordón ancho y una relación de aspecto de 2.0. Dos grandes aletas formaban el borde posterior de cada ala. La punta de cada ala estaba cubierta por una placa plana que se extendía hacia abajo para formar un flotador. Se montaron dos turborreactores VD-7 adicionales cerca de la parte superior del gran estabilizador vertical del KM. Estos motores se conocían como motores de crucero y se usaban exclusivamente para empuje hacia adelante. Un panel resistente al calor cubría la sección del timón justo detrás de los motores de crucero. A bajas velocidades, el timón se extendió hacia el agua y ayudó a dirigir el KM. Encima del estabilizador vertical estaba el estabilizador horizontal, que tenía aproximadamente 20 grados de diédrico. Se montó un gran ascensor en el borde posterior del estabilizador horizontal.


Los militares encima del KM ayudan a ilustrar el inmenso tamaño de la nave. Tenga en cuenta las escotillas de acceso en las alas. Esta vista también muestra las grandes superficies de control del ekranoplan. Las boquillas de los motores de la izquierda están en la posición hacia abajo (impulso / despegue) mientras que las boquillas de la derecha están en la posición recta (vuelo de crucero).

El KM tenía una envergadura de 123 pies 4 pulgadas (37,6 m), una longitud de 319 pies 7 pulgadas (97,4 m) y una altura de 72 pies 2 pulgadas (22,0 m). La nave tenía una velocidad de crucero de 267 mph (430 km / h) y una velocidad máxima de 311 mph (500 km / h). La altura de operación fue de 13 a 46 pies (4 a 14 m), y el KM tenía un peso en vacío de 529,109 lb (240,000 kg) y un peso máximo de 1,199,313 lb (544,000 kg). La nave tenía un alcance de 932 millas (1,500 km) y podía operar en mares con olas de 11.5 pies (3.5 m). El KM tenía una tripulación de tres y podía transportar 900 tropas, pero la nave estaba destinada exclusivamente para fines experimentales.

El KM fue construido en el astillero Krasnoye Sormovo en Gorki. Alexeyev fue el diseñador jefe de la nave y V. Efimov fue el ingeniero principal. El KM fue lanzado en el río Volga el 22 de junio de 1966 y posteriormente fue flotando río abajo hasta la base naval en Kaspiysk, Rusia, en el mar Caspio. Para mantener el KM oculto durante el movimiento, se separaron sus alas, se cubrió y se movió solo por la noche. Después de llegar a la base de Kaspiysk, el KM se volvió a montar, y las pruebas de navegación comenzaron el 18 de octubre de 1966. V. Loginov figuraba como piloto, pero Alexeyev estaba realmente en los controles. A 124 mph (200 km / h), el KM se elevó al plano en la superficie del agua, pero no despegó. Las pruebas de planificación continuaron hasta el 25 de octubre de 1966. Las primeras pruebas revelaron que el casco del KM no era lo suficientemente rígido y que el motor estaba dañado debido a la ingestión de agua. Se agregaron refuerzos al casco y se hicieron planes para modificar los motores.


En reposo, las alas herméticas del KM aumentaron la estabilidad de la nave en la superficie del agua. Tenga en cuenta los paneles de acceso abierto del motor del extremo izquierdo. Las cubiertas están instaladas en todas las tomas del motor.

El primer vuelo verdadero del KM ocurrió el 14 de agosto de 1967 con Alexeyev en los controles. El vuelo duró 50 minutos y se alcanzó una velocidad de 280 mph (450 km / h). Pruebas posteriores revelaron buenas características de manejo, y se hicieron giros bruscos con el flotador interior del ala tocando el agua. En un momento, el KM fue volado por error sobre una isla baja durante aproximadamente 1.2 millas (2 km), demostrando que la máquina podía operar sobre tierra, siempre que fuera muy plana.

El KM fue descubierto en imágenes satelitales por las agencias de inteligencia de los Estados Unidos en agosto de 1967. Más bien desconcertado por el tipo de nave y el propósito, la Agencia Central de Inteligencia (CIA) comenzó a referirse a la enorme máquina como el "Monstruo Kaspian", en referencia a La designación KM. El nombre de "Monstruo de Kaspian" cambió lentamente a "Monstruo de mar Caspio", que es como se conoce a la nave en la actualidad. El único KM fue pintado con al menos cinco números diferentes (01, 02, 04, 07 y 08) durante su existencia. Algunas fuentes afirman que los números correspondían a diferentes fases de desarrollo, mientras que otros sostienen que los números fueron un intento de ocultar el número real de máquinas construidas.


El KM, ahora con un número de cola "07", navega por encima del agua. Tenga en cuenta el panel resistente al calor en el timón, justo detrás del escape de los motores de crucero.

Mientras se construía el KM, se construyó un segundo modelo a escala del 25 por ciento. El modelo fue designado SM-8, y su diseño incorporó los cambios realizados en el diseño del KM que ocurrieron después de que se construyó el SM-5. Al igual que el SM-5, el SM-8 funcionaba con dos motores a reacción Mikulin KR7-300. La nave tenía una envergadura de 31 pies 2 pulgadas (9,5 m), una longitud de 60 pies 8 pulgadas (18,5 m) y una altura de 18 pies 1 pulgada (5,5 m). El SM-8 tenía una velocidad de crucero de 137 mph (220 km / h). La altura de operación fue de 3 a 10 pies (1 a 3 m), y la embarcación tenía un peso máximo de 16,094 lb (8,100 kg). El SM-8 podría operar en mares con olas de 3.9 pies (1.2 m). La nave fue volada por primera vez en 1968 y probada en un banco cubierto de hierba en junio de 1969. El SM-8 también sirvió para entrenar a pilotos para el KM.


El SM-8 fue un segundo modelo a escala del 25 por ciento del KM y se construyó después de la pérdida del SM-5. Su configuración coincidía más estrechamente con la del KM. La pila sobre las alas rodeaba la entrada del motor delantero (de refuerzo) y desviaba el rocío marino. El motor delantero se instaló de modo que su escape avanzara hacia las ocho salidas (cuatro a cada lado) detrás de la cabina.

A fines de la década de 1960, el KM había demostrado que el ekranoplan era un medio viable para transportar rápidamente personal o equipo a través de grandes extensiones de agua. El enfoque de Alexeyev se había trasladado a otro proyecto de ekranoplan, el A-90 Orlyonok. Para 1979, el KM había sido modificado al reubicar los motores de crucero desde el estabilizador vertical a un pilón montado sobre la cabina. Todos los motores estaban equipados con tapas para desviar el agua y evitar la ingestión accidental de aves marinas desafortunadas ocasionales.

En diciembre de 1980, el KM se perdió después de un accidente ocurrido durante el despegue. Se aplicó un elevador excesivo y resultó en un ángulo de ataque relativamente alto. En lugar de aplicar potencia y corregir el ángulo de inclinación, se mantuvo el ángulo y se redujo la potencia. Se produjo un bloqueo con el KM rodando hacia la izquierda e impactando el agua. La tripulación escapó ilesa, pero se dejó que el KM se hundiera lentamente en el fondo del mar Caspio. Según se informa, la nave flotó durante una semana antes de finalmente hundirse. O los soviéticos terminaron con el KM, o su inmenso tamaño impidió esfuerzos razonables para salvar la máquina. Desde el momento en que voló por primera vez, el KM fue el avión más pesado del mundo hasta que el Antonov An-225 Mriya realizó su primer vuelo el 21 de diciembre de 1988. El KM sigue siendo el avión más largo en volar. La experiencia obtenida del KM se aplicó a la clase Lun S-31 / MD-160.


El KM como se vio en 1979 con los motores de crucero reubicados desde el estabilizador vertical a un pilón sobre la cabina. Un radomo está montado sobre los motores. Todos los motores han sido equipados con deflectores de spray.

Fuentes

– Soviet and Russian Ekranoplans by Sergy Komissarov and Yefim Gordon (2010)
– WIG Craft and Ekranoplan by Liang Lu, Alan Bliault, and Johnny Doo (2010)
– https://en.wikipedia.org/wiki/Rostislav_Alexeyev
– https://en.wikipedia.org/wiki/Caspian_Sea_Monster
– https://rtd.rt.com/stories/caspian-monster-ekranoplan-vessel/
– https://www.theregister.co.uk/2006/09/22/caspian_sea_monster/