Boljovitinov S
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Boljovitinov S (en ruso: Болховитинов С) – Bombardero biplaza de alta velocidad con planta motriz en tándem moviendo hélices contrarrotatorias. Este avion tiene sus orígenes en unas especificaciones de 1937 correspondientes a un nuevo bimotor capaz de asegurar unas altas prestaciones reduciendo drásticamente la resistencia al avance normalmente asociada a las plantas motrices bimotores. Boljovitinov escogió una configuración en tándem de dos motores lineales de gran potencia, moviendo unas hélices tripalas contrarrotativas, a través de unos ejes alargados. Se produjeros dos prototipos denominados “S-1” y “S-2”. El desarrollo fue abandonado debido al inicio de la guerra.
Sumario
Historia
Cuando se habla de los aviones diseñados y construidos bajo la dirección de Victor Boljovitinov se destacan el bombadero de largo alcance DB-A y el caza reactivo BI-1. Sin embargo, su desarrollo del poco convencional avión militar con dos motores en tándem M-103 unidos a través del eje, por diferentes razones se ha mantenido en la sombra.
Durante el desarrollo de este modelo experimental se utilizaron diferentes denominaciones como BBS o Bombardero cercano de alta velocidad (ББС - ближний бомбардировщик скоростной), BB o Bombardero de Boljovitinov (ББ - бомбардировщик Болховитинова), LB-S o Bombardero Ligero Emparejado (ЛБ – С - легкий бомбардировщик – спарка) e incluso SSS o Avión Súper-Rápido (ССС - сверхскоростной самолет).
La denominación más usada fue mucho más corta – “S”, paro ha recibido múltiples interpretaciones en la literatura, siendo relacionada con “Sparka” (Emparejada, rus: Спарка), en referencia a la configuración motriz, “Stalin” o “Spartak” (Espartaco). No teniendo ninguna preferencia por alguno de estos nombres nos refereremos a este bombardero en las próximas líneas sólo como “S”.
El Boljovitinov “S” tiene sus orígenes en 1933, en la época de discusión de posibles variantes del caza Polikarpov I-17. Durante una reunión con el jefe de las VVS Ya. I. Alksnis en el mes de diciembre de ese año se presentó una versión biplaza de este caza denominada DI-17.
Por largo tiempo esta variante estuvo relegada al olvido debido a que no existía necesidad de un avión con estas características, pero en algún momento posterior se retomó bajo la idea de lograr ubicar en su larga proa dos motores lineales ubicados uno detrás del otro haciendo girar dos hélices contrarrotarorias. Este tipo de planta motriz unida recibió la denominación de “Emparejamiento Mecánico” (механическая спарка).
Los excelentes resultados obtenido por el avión de competencias Macchi-Castoldi M.C.72 con este tipo de planta motriz demostraron la viabilidad del concepto. Hacia 1935 la idea fue revitalizado en la URSS con el objetivo de desarrollar un avión de competencias de alta velocidad, por lo que la Fábrica No.26 de Rýbinsk, recibió la tarea de crear un “Emparejamiento Mecánico” o “Sparka” a partir de la unión de dos motores M-100, una copia del motor francés Hispano Suiza 12Yrs. Inicialmente se realizaron experimentos con este motor, pero luego se decidió pasar al más potente M-103. En ambos casos se trabajó con motores “cañoneros”, versión con el eje hueco para permitir la instalación de un cañón aeronáutico.
Los dos motores M-103P fueron ubicados en una única bancada. El eje del motor trasero pasaba a través del eje del motor delantero, moviendo la hélice anterior. El motor delantero movía la segunda hélice. Las pruebas de esta planta motriz fueron desarrolladas en 1936 en una cama de pruebas especialmente diseñada al efecto. Los resultados de las pruebas arrojaron resultados esperanzadores, por lo que en 1937 comenzó a desarrollarse el proyecto del avión.
El ingeniero de 1er rango Victor Boljovitinov en 1937 trabajaba como contructor principal de la Fábrica no.124 en Kazán, donde se desarrollaba la producción en serie del bombardero DB-A. Al recibir la interesante tarea comenzó a concebir una serie de ideas conceptuales, tanto de tecnología como de variantes de armamento. El esbozo de proyecto del avión “S” fue presentado el 23 de noviembre de 1937 e incluía 4 variantes del avión:
- – Un avión de reconocimiento con alcance de 2200 km;
- – Un bombardero ligero;
- – Un avión de ataque armado con ametralladoras. Originalmente fue concebido para usar 10 ametralladoras ShKAS, pero más tarde, a partir de las opiniones de los constructores de armamento Mozharovski y Venevidov, el armamento fue sutituido por un par de ametralladoras UltraShKAS con una cadencia de 10000 disparos por minuto ubicada en el piso inferior del fuselaje trasero y cubriendo en una salva una franja de tierra de unos 25 metros;
- – Un caza de bombarderos o BI armado con cañones de 37 mm diseñados por Kondakov para destruir los bombarderos enemigos. Este cañón tenía dos bocas dirigidas en direcciones contrarias y un alcance efectivo de 4000 metros. Para su operación era necesaria una dotación de dos personas.
Luego de los análisis y discusiones de las variantes presentadas el avión de Boljovitinov terminó siendo concebido como un bombardero biplaza de alta velocidad con un armamento defensivo compuesto por una ametralladora ShKAS en la cabina del artillero y dos ametralladoras ShKAS en las alas (o debajo de ellas), que nunca fueron instaladas.
El bombardero “S” respondía a unas especificaciones técnicas presentadas por las VVS en 1937. Estas especificaciones establecían una velocidad máxima de 640 km/h, aunque Boljovitinov aspiraba obtener una velocidad de 668 km/h a 5250 metros.
Emparejamiento Mecánico
La idea de utilizar dos motores unidos mediante el eje y moviendo hélices en sentido contrario desde el inicio resultó interesante para los diseñadores de motores aeronáuticos. Resultaba evidente que la ubicación de dos motores, uno detrás del otro podía disminuir de manera drástica la resistencia aerodinámica generada por los dos motores independientes. Por otro lado la posibilidad de dos hélices girando en sentidos contrarios anulaba el momento reactivo y por lo tanto, hacia innecesarios los compensadores aerodinámicos en las superficies de control.
En un giro esta configuración también permite eliminar los momentos giroscópicos de cada una de las hélices y por lo tanto mejorar de manera significativa la maniobrabilidad. El flujo de aire que general la hélice delantera debe ayudar a aumentar la efectividad de la hélice trasera, lo que se traduce en un aumento del rendimento de todo el grupo motriz. Por último se calculaba que las dos hélices girando en sentido contrario debían tener un efecto positivo en la estabilidad a la hora de los despegues y aterrizajes.
Descripción
El “S” estaba construido íntegramente en metal con las alas y el fuselaje realizados en forma de paneles.
El ala de doble larguero, con implantación baja, una evergadura de 11.38 m y una superficie de 22.9 m², estaba compuesta de un panel de recubrimiento superior y otro inferior, fijados por su línea central, el borde de ataque y el de fuga. El borde de ataque era recto y prácticamente perpendicular al fuselaje, mientras que el borde de fuga presentaba un acusado aflechamiento negativo, terminando en extremos redondeados.
La fijación al fuselaje se realizaba mediante cuatro puntos. El ala presentaba alerones y flaps tipo Fowler, obligatorios para el aterrizaje en una aeronave con una elevada carga alar de 246 kg/ m². Se utilizaron sistemas de control diferencial para disminuir la fuerza necesaria a aplicar sobre la palanca de mandos.
El fuselaje se componía de cuatro paneles: dos laterales, uno superior y otro inferior, que se fijaban a cuatro perfiles angulares que cumplían las funciones de largueros. La construcción resultaba original y progresista y luego de algunos años sería aplicada a la construcción del Ilyushin Il-28.
La unidad de cola presentaba doble empenaje con timones de profundidad de gran área. Los estabilizadores eran móviles, pudiendo ser controlados en vuelo mediante una palanca en la cabina del piloto. La construcción de la cola era similar a la del ala. Los empenajes presentaban forma de hexágono comprimido por la línea horizontal hasta adoptar casi forma rectangular.
El tren de aterrizaje era de tipo convencional con rueda de cola. Los aterrizadores principales, con una única rueda, se retraían hacia atrás en el intradós alar, realizando un giro de 90 grados. La rueda de cola re recogían hacia el interior del cono trasero.
La planta motriz del estaba compuesta por dos motores Klimov M-103P de 960 hp a 4000 metros, ubicados en tánden y de forma opuesta y moviendo hélices contrarrotativas VISh-KB VVS. El sistema de transmisión era bastante sencillo, pero pesado: sólo el eje con sus fijaciones pesaba más de 150 kg. El tubo de escape presentaba colectores por grupos de tres cilindros.
Los tanques de combustible carecían de protección y se ubicaban en tres secciones justo detrás de la planta motriz. La capacidad total de combustible alcanzaba los 660 litros. Los radiadores de enfriamiento para ambos motores se ubicaban en una única unidad en la parte inferior central del fuselaje. Aquí también se ubocaban dos radiadores cilíndricos de 8” para el aceite. En la parte posterior de este carenado se instaló una ventanilla para regular el enfriamiento de los radiadores.
El armamento del avión era poco potente y se componía de una ametralladora ShKAS, más tarde sustituida por dos ametralladoras UBT, ubicadas disparando hacia atrás en la cabina trasera mediante un cómodo sistema de control a distancia, operado por el artillero-observador y una capacidad de 400 kg de bombas en el fuselaje, entre ambos tripulantes. Armamento defensivo hacia delante nunca fue instalado, como tampoco los soportes subalares para colgar otras cuatro bombas FAB-100 de 100 kg.
La bodega de bombas incluía cuatro casetes para bombas AK-1M capaces de transportar 4 bombas de 100 kg. La carga de bombas se realizaba mediante una grúa especial desde la parte superior del avión, luego de abrir la cubierta transparente entre las cabinas de la tripulación. La cubierta de esta área de abría hacia la derecha mediante bisagras.
La tripulación del “S” estaba compuesta por dos personas, ubicadas bajo una única cubierta acristalada. El piloto se ubicaba en la posición delantera, a la que se accedía mediante el deslizamiento de la cubierta hacia atrás. Detrás de la cabina del piloto se ubicaba el acceso superior a la bodega de bombas. En la sección final se ubicaba la posición del navegante – artillero.
El acceso a esta cabina se realizaba por encima, deslizando hacia atrás la cubierta. Como característica señalable tantos los laterales como el piso presentaban superficies acristaladas para ayudar en las misiones de observación y bombardeo. Esta cabina se hallaba equipada con todo lo necesario, incluyendo colimador para bombardeo, estación de radio y una cámara fotográfica AFA-1. Ninguna de las dos cabinas presentaba blindaje.
Desarrollo
La maqueta del “S” fue discutida el 16 de julio de 1938 en Kazán, pero poco tiempo después, en agosto – septiembre de ese año, el buró de Boljovitinov fue transferido nuevamente a [[Moscú], siendo ubicado en el territorio de la Fabrica No.84 ubicada en Jimki, que producía en serie el Douglas DC-3 bajo la denominación PS-84 (más tarde Lisunov Li-2).
Boljovitinov no contento con la acogida en la nueva fábrica, realizó algunas gestiones y poso tiempo después se decidió crear allí mismo una nueva fábrica que fue denominada Fábrica No293 con subordinación al NKAP. El colectivo se acomodó lo mejor que pudo en las instalaciones que pertenecieron a la empresa de fotografía aeronáutica “Fotoliet” en lo que se construía la nueva fábrica y los edificios administrativos.
Una resolución especial del gobierno dio luz verde a la proyección y construcción del nuevo bombardero rápido de alta velocidad (BBS) con una entrega del primer ejemplar prevista para agosto de 1939 y un segundo para el mes de diciembre del propio año. Se ordenaba al constructor principal Boljovitinov y al director de la Fábrica N0.84 Yarunin, garantizar la tarea.
Como armamento de fijaba una ametralladora ShKAS defendiendo la semiesfera trasera y 4 casetes para bombas AK-1M capaces de transportar 4 bombas de 100 kg. Por otro lado se orientaba al director de la Fábrica No.26 Balandin y a su constructor principal Vladimir Yakovlevich Klimov, entregar a la Fábrica No.84 la primera “Sparka” con motor M-103 para el 5 de junio de 1939 , una segunda para el 10 de junio y otras dos para el 1 de octubre.
En total con la senominación “S” fueron construidos dos prototipos experimentales conocidos como “S-1” y “S-2”.
Prototipo S-1
El primer prototipo “S-1” estuvo listo para la segunda mitad de 1939. Este ejemplar contaba únicamente con un motor M-103 y hélice VISh-2 y su objetivo estaba centrado en obtener los datos sobre la estabilidad y manejabilidad del avión, así como las características de despegue y aterrizaje.
El “S-1” fue entregado para las pruebas a fines de 1939. Este ejemplar con peso de despegue fijado en 4000 kg, no contaba con armamento, ni equipamiento especializado y presentaba un tren fijo equipado con esquís. El primer vuelo tuvo lugar el 26 de enero de 1940 a las manos del piloto probador B. N. Kudrin.
Durante esta etapa de pruebas, que se prolongó hasta el mes de marzo, se realizaron 29 vuelos en los que se logró una velocidad máxima de 400 km/h a 4 000 m de altura. Además de Kudrin en las pruebas participó el piloto probador del NII VVS A. I. Kabanov, por lo que se decidió considerar estas pruebas como conjuntas (fabriles – estatales). La evaluación de las pruebas de vuelo fue positiva, prácticamente no se señalaron defectos por lo que no fue necesario realizar modificaciones al prototipo.
El informe de la pruebas establecía que el el “S-1” presentaba buena terminación, capaz de ser pilotado por pilotos de calificación media y podía perfectamente pensarse en terminar la versión con dos motores. En las conclusiones del informe se escribió: “Creemos necesario, sin esperar el fin de las pruebas del avión No.2, preparar los planos para la construcción de una serie experimental”.
Más adelante el prototipo “S-1” con la instalación de una “Sparka” M-103, fue entregado al TsAGI para el desarrollo de las pruebas en los túneles aerodinámicos de esta institución.
Prototipo S-2
El 20 de marzo de 1940, aún sin concluir las pruebas del prototipo “S-1”, alzó por primera vez el vuelo el segundo ejemplar “S-2”. Este ejemplar estaba totalmente dotado y armado y el objetivo fundamental de las pruebas era valorar la factibilidad de su incorporación al arsenal de las VVS.
Las pruebas estatales del segundo ejemplar comenzaron casi a continuación del primer vuelo y se desarrollaron hasta el 25 de julio de 1940. En estas pruebas participaron el coronel y piloto probador del NII VVS A. I. Kabanov y como navegante P. I. Nikitin. Con esta tripulación se alcanxó una velocidad máxima de 570 km/h a la altura de 4600 metros. El alcance calculado era de 700 km.
La valoración de las características del vuelo del “S-2” fue en general positiva, destacándose que el control de vuelo era en general sencillo. El avión respondía bastante bien al timón en todos los regímenes de vuelo, incluyendo a velocidades máximas, en planeo, durante ascensos y en los virajes. Como aspecto negativo el avión presentaba unas deplorables características de despegue y aterrizaje como resultado directo de la gran carga alar del modelo (246 kg/ m²).
El “S-2” se caracterizó por una prolongada carrera de despegue que alcanzaba los 863 metros con el peso de despegue reducido a 5150 kg. Con el peso máximo de despegue de 5652 kg la carrera alcanzaba los 1045 m. Luego de alcanzar los 200 km/h el avión despegaba del suelo, pero su asecenso era extremadamente pobre hasta alcanzar la velocidad de 300 – 310 km/h.
Alrededor del aeródromo del NII VVS se extendía un bosque ubicado a unos 2 km. Durante el despegue el “S-2” pasaba casi rozando la copa de los árboles. El uso de los flaps Fowler en el despegue no trajo mejoras a este comportamiento y en pruebas posteriores ni siquiera fueron utilizados.
No menos traumático resultaba el aterrizaje. Durante la aproximación con los flaps extendidos y con una velocidad de aproximación de 240 km/h, el avión se volvía poco estable. Para empeorar la situación la larga nariz del modelo impedía al piloto obtener una buena visual en el aterrizaje.
El problema de la visibilidad afectaba tanto al piloto como al navegante. El primero se veía limitado por el largo del morro. El navegante perdía la capacidad de vista hacia abajo debido a que en el despegue el vidrio se cubría de salpicaduras de aceite, polvo y suciedad. Como otro defecto se señaló la incomodidad de la carga de bombas a través de la cubierta de la cabina. Durante este proceso era imposible entrar o salir de las cabinas, pues la cubierta central abierta impedía el desplazamiento de las cubiertas de las posiciones.
El informe presentado como resultado de las pruebas destacaba que la máxima velocidad registrada fue de 570 km/k, lo que representaba 70 km/h menos que la especificada. La velocidad de aterrizaje de 165–168 km/h era considerada demasiado alta. El alcance de 700 km era muy inferior a los 1200 km solicitados en las especificaciones de las VVS. Por todas estas razones se consideró que el Boljovitinov “S” no pasaba las pruebas estatales. A pesar de esto el informe concluyó:
“… El avión “S” es un modelo experimental en el cual por primera vez en la URSS se resolvió el problema de incrementar la potencia motriz sin detrimento de la resistencia al avance y esta tarea fue solucionada en la práctica por sus constructores. La unión de dos motores en un agregado único puede ser utilizada con éxito en aviones de caza con hélice impulsora y en bombarderos con esquema normal bimotor.
Teniendo en cuenta la velocidad de 570 km/h a 4600 m de altura y la posibilidad de su incremento, y además la posibilidad de eliminar los defectos por los que el avión no pasa las pruebas, consdideramos necesario, en primer lugar, mejorar las características de despegue y aterrizaje y luego presentar el avión para unas pruebas de control en el NII VVS para el 1 de febrero de 1941.
Considerar necesario realizar los siguientes trabajos en el TsAGI y TsIAM: 1- Estudiar las características de las hélices contrarrotatorias; 2- Estudiar las mejores condiciones de explotación de los motores emparejados en una única bancada motriz. “
El informe de las pruebas también destacó la mala selección del perfil alar. Para solucionar este problema se aplicó una solución poco convencional. El ingeniero Z. I. Istkovich desarrolló su perfil “pegado”.
Sobre la superfie del extrados alar se pegaron cintas de madera contrachapada y mervaduras de madera a las que se pegó con cola un segundo recubrimiento, esta vez de contrachapado. El nuevo perfil alar mejoró el comportamiento de la aeronave, pero esto no ayudó en el destino del avión. Corría el año 1941 y en la fábrica donde se construía el “S” se comenzó a producir en serie el bombardero Petlyakov Pe-2.
En otro intento por mejorar las prestaciones del “S” el KB de Boljovitinov concibió la instalación en la región de cola del “S-2” un estatorreactor producido por Merkulov. Sin embargo, las pruebas de esta planta motriz combinadas con motores de pistón llevada a cabo con los cazas de Polikarpov I-15bis e I-153 demostraron un escaso incremento de la velocidad por lo que se abandonó la idea.
Especificaciones Técnicas
- Tipo: “S”
- Función: Bombardero rápido
- Año: 1939
- Planta motriz: 2 motores de pistón Klimov М-103 de 960 hp unitarios unidos por el eje
- Acomodación: 2
- DIMENSIONES
- Envergadura: 11.40 m
- Longitud: 13.20 (12.82) m
- Superficie alar: 22.90 m²
- PESOS
- Peso vacío: 3400 kg
- Peso normal de despegue: 5150 kg
- Peso máximo en despegue: 5 652 kg
- Carga alar: 246 kg/ m²
- Carga de potencia: 2.7kg/hp
- PRESTACIONES
- Velocidad máxima a 4600 m: 570 km/h
- Velocidad de crucero: 520 km/h
- Velocidad de ascenso: 360 m/min
- Alcance práctico: 700 km
- Techo práctico: 7880 m
- Techo práctico: 9000 m
- Armamento: Dos ametralladoras UBT de 12.7 mm y una carga de 400 kg de bombas.
Fuentes
- Enciclopedia Ilustrada de la Aviación, Editorial Delta S.A. Barcelona, 1982, ISBN: 84-85822-48-X, Vol 4, pag. 820.
- М. Маслов. Соосные воздушные винты. Авиация и космонавтика 1994 01
- М.Маслов Крылатый «Спартак».
- Маслов М. А. Утерянные победы советской авиации
- Симаков Б.Л. Самолеты страны Советов. 1917-1970
- Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг.
- В. Козырев. Авиация Красной армии. – Центрполиграф, 2011, ISBN: 978-5-227-02520-3. Стр: 464
- Avia Deja Vu
- Rusian Aviation Museum
- Уголок неба С (СПАРКА) Скоростной бомбардировщик
