Kalinin K-12
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Kalinin K-12 o VS-2 (en ruso: Калинин К-12 (ВС-2)). El más interesante de los diseños del constructor aeronáutico K. A. Kalinin. Proyectado en 1933 el K-12 presentó estructura de ala voladora sin cola. Un único prototipo fue construido y probado en 1936 - 1937. La producción en serie fue aprobada, pero los diez ejemplares en diferentes estados de terminación fueron destruidos luego del arresto de su diseñador.
Sumario
Historia
Uno de los diseños más originales del KB dirigido por el constructor aeronáutico K. A. Kalinin fue el del avión experimental sin cola K-12. Su historia tuvo sus orígenes en una solicitud realizada el 4 de julio de 1932 por las VVS RKKA a la Fábrica de Construcción Aeronáutica Experimental y en Serie de Járkov (JAZOSS) en el marco del proceso de modernización de sus activos, comenzado en febrero de 1931.
Para ese momento el Polikarpov R-5 era incapaz de responder a los requerimientos de las VVS y era necesario buscar con urgencia un sustituto. Los requerimientos técnicos para el nuevo modelo fueron dictados por el NII VVS y definían el modelo como un avión multifuncional para cometidos militares bajo la denominación VS-2, siglas de Voickovoi Samoliot -2 o Avión militar -2.
Se concibió que el K-12 debería ser concebido para realizar funciones de bombardero ligero, avión de reconocimiento, corrector de tiro artillero, reconocimiento fotográfico e incluso avión de transporte ligero y ambulancia. La velocidad requerida debía superar los 250 km/h a 3000 metros de altura y al radio de acción los 350 km.
Primera versión
Para la solución de esta compleja tarea de ingeniería el colectivo de Kalinin demostró su madurez en el diseño aeronáutico. Para abril de 1933 fueron entregados los primeros dibujos conceptuales del modelo en tres versiones con la utilización de tres plantas motrices: M-22, M-49 y M-52.
Estas versiones incluían un avión con concepción tradicional, un avión con estructura de doble cono de cola y una tercera que se acercaba por su esquema a un ala voladora, pero presentaba una superficie horizontal de cola de pequeña área, ubicada cerca del fuselaje, por lo que fue conocida como “versión de cola corta”.
Esta última variante resultaba la más interesante y Kalinin convenció al jefe del NII VVS V. K. Lavrov para que fuese esta la escogida. Según su opinión esta variante debía presentar la mayor maniobrabilidad y la mejor composición defensiva debido a la ausencia de zonas muertas de tiro. Los trabajos comenzaron con las pruebas de unas maquetas que fueron sopladas en el túnel aerodinámico del Instituto de Aviación de Járkov.
Luego de un análisis inicial en el NII VVS el proyecto del VS-2 no fue aprobado. Se argumentó que el proyecto estaba incompleto y el avión sobrecargado. El uso del motor M-52 según los datos aportados por el TsAGI no sería incluido en el plan de la construcción experimental y la ruptura del cárter durante las pruebas obligaba se realizar importantes modificaciones, por lo que no era factible proyectar ningún avión sobre la base de esa planta motriz.
Lo único interesante según la dirección de las VVS era el esquema de ala voladora. En aquella época tanto en la URSS como en el exterior este esquema atraía a los constructores aeronáuticos, pero sólo se enfrentaban a el los más osados. Demasiados aspectos técnicos debían tenerse en cuenta y, a pesar que que los cálculos arrojaban que semejante configuración traería importantes ventajas en cuanto a velocidad, maniobrabilidad y facilidad defensiva, el riesgo era demasiado grande.
Segunda versión
En septiembre de 1933 el JAZOSS presentó una segunda variante de VS-2 para su estudio. Ya para ese entonces el proyecto había recibido el índice K-12 en el consecutivo del KB. Este proyecto se acercaba también al concepto de ala voladora, pero mantenía la unidad de cola. Los motores se ubicaban a los lados del fuselaje, insertados en el borde de ataque de las alas cantiléver. Las alas presentaban forma rectangular en el centroplano, con consolas de forma trapezoidal con aflechamiento en el borde de ataque y el de fuga recto, siguiendo la línea del centroplano.
Los estabilizadores de un solo larguero se fijaban a ambos lados del fuselaje, justo detrás del borde de fuga alar. Para disminuir la velocidad de aterrizaje se ubicaron superficies tipo Northrop a todo el largo de la envergadura. El borde a taque alar presentaba slats de dos secciones, los exteriores presentaban operación automática y los interiores eran controlados por el piloto. En la superficie del intradós se ubicaron también unas superficies aerodinámicas que se extendían durante el aterrizaje aumentando la superficie alar en un 15 – 20%.
Esta versión derivaría hacia la variante definitiva sin cola y con consolas alares de forma trapezoidal, con superficies verticales utilizadas como timones de dirección ubicadas en los extremos.
La versión civil del modelo fue calculada para 11 pasajeros y una variante postal acomodaba a seis. El avión podía desarmarse para ser transportado en vagones de ferrocarril.
Valoración del proyecto
La novedad y complejidad del proyecto obligó a realizar un detallado análisis de los datos presentados. Para aquella época en la URSS no existía experiencia en configuraciones similares ni bases teóricas que permitieran comparar los cálculos presentados. Por estas razones se solicitó el análisis del TsAGI y de un grupo de renombrados especialistas que debían estudiar el material presentado.
Durante el análisis de esta propuesta se emitieron una serie de criterios, que impedían lograr una valoración efectiva de los cálculos presentados. Se consideró que la selección de la geometría del modelo carecía de un basamento teórico. La selección de la forma y superficie de los empenajes y las características aerodinámicas de las superficies mecanizadas del ala no habían sido calculadas. Los coeficientes estáticos no se presentaron con el proyecto, ni se realizaron pruebas en el túnel aerodinámico que permitieran confirmar la correcta selección de esta composición. Por otro lado, los cálculos de las prestaciones se presentaban sin una definición concreta de la hélice a utilizar, por lo que es imposible comprobarlos.
Se encontraron problemas en el cálculo del centrado y el peso del avión, su capacidad de carga útil, de combustible y aceite y muchos otros aspectos, por lo que se consideró que los resultados de los cálculos presentados no se correspondían con la realidad. Se resaltó que los cálculos aerodinámicos para los motores M-22 y M-52 se habían realizado sobre la base del mismo peso, cosa que no era real.
Como resultado de los análisis, en el informe se consideró que el proyecto conceptual presentado por el JAZOSS con dos motores M-22 era perspectivo tanto para su uso militar como civil, por lo que concluyó en forma general podía ser aprobado, con exclusión de las dimensiones y posición de los empenajes y alerones, que necesitaban ser aún probados en el túnel aerodinámico. Se consideró temporal la instalación de los motores M-22 en el VS-2, hasta tanto se encontrasen listos para su explotación los motores M-52. Se estableció también como condición para las pruebas estatales la presentación de un tren de aterrizajes sobre esquís con amortización.
Otro informe, presentado el 29 de octubre de 1933, destacó con claridad que este nuevo proyecto presentaba demasiados aspectos poco estudiados como su configuración general, el ala son cola, los planos Northrop y los slats. No se tenían cálculos claros de su comportamiento independiente y menos aún de su trabajo en conjunto. Se escribió también que según la opinión de los especialistas el nuevo esquema no aportaría ninguna ganancia desde el punto de vista aerodinámico. La respuesta a las inquietudes sobre la estabilidad y el aterrizaje requerirían aún de un gran trabajo de soplado de modelos en el túnel aerodinámico. Por todas estas razones se proponía construir únicamente un modelo a menor escala con objetivos puramente experimentales.
Por último, el informe presentado por Ilyushin consideraba que el esquema militar del modelo no debía ser aprobado. Era necesario trabajar aún con las cargas, cumplir los requerimientos técnicos solicitados y demostrar la factibilidad de la instalación seleccionada para los órganos de control de vuelo.
Descripción
El Kalinin K-12 fue concebido como un avión sin cola en configuración de ala voladora con empenajes de extremo alar con construcción mixta.
El fuselaje de sección oval presentaba tres secciones que se unían mediante tornillos. La estructura se concibió de tubos de acero soldados con recubrimiento de tejido. Las posiciones del navegante y del tirador en la cola presentaban recubrimiento de acero y duraluminio.
El centroplano presentaba dos largueros construidos de tubos de acero con aleación al cromo – molibdeno. Los nervios alares eran de tubos de acero de 10 х 8.5 mm. La región delantera del centroplano, entre el borde de ataque y el larguero y la trasera, desde el larguero hasta el borde de fuga, se construyeron de duraluminio y acero inoxidable. El área central, cerca de los motores y el fuselaje, se recubrían de tejido.
Las consolas alares, con perfil R-11 y forma trapezoidal, presentaban también estructura de doble larguero realizados en madera. El recubrimiento era de contrachapado. Las superficies verticales y horizontales de cola se concibieron de tubos de acero con recubrimiento de tejido. Los alerones de tres secciones se ubicaban a todo lo largo de la envergadura. La sección central era utilizada como elevones.
Las góndolas motrices ocupaban toda la cuerda alar en el intradós y servían de refugio a los aterrizadores principales. Los aterrizadores principales en el prototipo eran fijos y utilizaban ruedas de baja presión para poder operar sobre pistas no preparadas. Estos aterrizadores carecían de amortización. En operaciones invernales el tren se debía sustituir por uno de esquís con amortización hidráulica.
El K-12 estaba propulsado por dos motores M-22 producidos en la Fábrica No.19 con hélices metálicas de 2.8 metros de diámetro. El arranque de los motores se realizaba mediante aire comprimido o con un sistema externo de arranque. El uso de anillos Townend permitía un enfriamiento apropiado a los motores. Durante las pruebas no se apreció calentamiento anormal en las cabezas de los cilindros. El uso de este capot, que podía removerse con facilidad, permitía facilitar las acciones de intervención técnica.
El sistema de combustible estaba conformado por 4 tanques ubicados de forma simétrica en el ala, con una capacidad total de 900 kg. La capacidad de aceite era de 90 kg.
El Kalinin K-12 se concibió para una tripulación de tres personas. El piloto se ubicaba en la cabina alta ubicada en la zona central del fuselaje. En la nariz se ubicaba la posición del navegante artillero con una torreta armada con ametralladoras. La cabina del navegante presentaba doble control y al menos conceptualmente debía permitir la operación de vuelo, a pesar de que el la práctica la instrumentación allí era muy pobre. En el extremo de la sección de cola se ubicaba una torreta defensiva operada por el artillero. La cabina de piloto y los tanques de combustible podían ser recubiertos con un blindaje desmontable.
El avión en su configuración como bombardero era capaz de cargar 500 kg de bombas en el interior del fuselaje. El armamento defensivo estaba compuesto por dos ametralladoras ShKAS de 7.62 mm operadas por el navegante y el artillero de cola.
Desarrollo
Con el objetivo de comprobar los cálculos teóricos, Kalinin decidió construir, además de los modelos a escala para las pruebas aerodinámicas, un planeador a escaña 1:2 del VS-2. En este planeador de 9 metros de envergadura fue construido en Járkov en 1934 y probado el el aire por el piloto V. O. Borisov.
El primer vuelo presentó problemas. Luego de que el planeador se soltó del remolcador el piloto no logró controlar el modelo y el planeador se invirtió. El piloto se lanzó (o fue lanzado) del planeador, que una vez aligerado se mantuvo planeando sin problemas y tomó tierra sobre el lomo. Luego de las reparaciones se establecieron las causas del problema y se realizó una nueva prueba, que esta vez transcurrió sin inconvenientes. El piloto V. O. Borisov realizó con éxito cerca de 100 vuelos, destinados a comprobar el comportamiento real en diferentes regímenes de vuelo.
El traslado del colectivo a la nueva ubicación en Vorónezh también adicionó atrasos en el desarrollo. Sólo a inicios de 1936 el taller de construcción pudo comenzar los trabajos sobre el avión a tamaño real.
En junio de 1936 el avión K-12 salió de los talleres hacia el aeródromo de pruebas de la fábrica y un mes después el piloto probador V. O. Borisov realizó el primer vuelo. El piloto logró poco a poco acostumbrarse a las condiciones de pilotaje del nuevo modelo. Las pruebas fabriles solicitadas se realizaron sin dificultades. Este avión con los llamativos colores del “Pájaro de fuego” (Zhar Ptitsa”) participó en las festividades por el día de las Fuerzas Aéreas Soviéticas el 18 de agosto de 1937 sobre Túshino. Para esa época comenzaron a realizarse las pruebas estatales en el NII VVS.
Pruebas estatales
Se seleccionó como responsable de las pruebas al ingeniero militar de tercer rango Samarin. Como piloto por la fábrica se escogió a Borisov. Participaron además el ingeniero Nersisyan, el capitán Shaurov y el técnico Androsov.
El objetivo principal de las pruebas consistía en la definición de las propiedades de vuelo del avión VS-2 2M-22 y sus prestaciones, así como estudiar las características del sistema de ala voladora en relación a su estabilidad y control de vuelo.
A fines de 1936 el avión fue volado por P.M.Stefanovski, que emitió una valoración totalmente negativa del modelo. Las características particulares de la configuración trajeron como consecuencia que los pilotos durante las pruebas se condujeron con recelo y se consideró que el VS-2 era un aparato peligroso. Esto jugó un papel de no poca importancia en el futuro del modelo.
El VS-2 2M-22 acumuló en su registro 62 vuelos con un total de 33 horas de vuelo, entre ellas 12 horas en 16 vuelos realizados en el NII VVS. En ellos se demostró que el modelo resultaba estable en vuelo y respondía de forma favorable a los mandos. Se apreciaban problemas de estabilidad durante los vuelos con un solo motor y durante las operaciones de despegue y aterrizaje debido a escasa efectividad de los empenajes de extremo alar. Grandes problemas se observaron debido a la falta de amortización del tren de aterrizaje.
Resultados de las pruebas
Las pruebas no pudieron ser totalmente desarrolladas. Problemas de terminación impidieron realizar los vuelos con sobrecargas, las maniobras de combate, las pruebas de armamento, la estabilidad dinámica y la maniobrabilidad.
En las conclusiones se destacó que el avión VS-2 2M-22 con esquema de ala voladora se consideraba puramente experimental. Por esta razón el objetivo de las pruebas se había dirigido a la definición de sus propiedades de estabilidad y control de los aviones sin cola, que para ese entonces se consideraban las principales interrogantes en relación a esta configuración.
Los datos obtenidos en los vuelos se consideraron no suficientes para poder evacuar las interrogantes, pero daban la posibilidad de obtener algunas conclusiones fundamentales para los desarrollos futuros de aviones en esta configuración.
El avión VS-2 2M-22 mostró buenas condiciones de vuelo. El vuelo horizontal podía mantenerse a velocidades de 120 – 200 km/h y en este rango la estabilidad era aceptable. El avión podía planear a velocidades entre 115 y 120 km/h. Despegaba con facilidad luego de una carrera no muy larga y a una velocidad bastante baja, sobre los 100 km/h. La trayectoria de despegue presentaba tendencia a realizarse en círculo. La velocidad de aterrizaje era también baja, cercana a los 77 km/h. El avión se consideraba estáticamente estable en condiciones de ubicación del centro de gravedad al 27% de la longitud con los timones fijados. Con los timones libres el avión no era estable.
La efectividad de los planos verticales de extremo alar se consideró deficiente, sobre todo en las operaciones de despegue y aterrizaje y en operaciones con un solo motor. Se propuso eliminar estas superficies y sustituirlas por un empenaje convencional.
La efectividad de los alerones en el aterrizaje disminuía debido a su uso como timones de profundidad, lo que se consideraba innecesario. Se propuso trabajar en el aumento de la efectividad de estas superficies.
La ausencia de amortización en los aterrizadores dificultaba el aterrizaje. El avión tendía a brincar luego de la toma de tierra. En ocasiones estos saltos eran tan grandes, que el piloto se veía obligado a dar gas nuevamente y elevarse para realizar una nueva vuelta sobre el aeródromo. Se recomendó adicionar sistemas de amortización oleo-neumáticos. De igual forma se decidió modificar el patín de cola para dotarlo de orientación con el objetivo de mejorar la operación en tierra.
Pilotar el avión desde la cabina del navegante resultaba imposible debido a la falta de completamiento del equipamiento de navegación.
La velocidad máxima obtenida de 219 km/h, era inferior a la de los aviones de la época. Esto se explicaba en la baja calidad aerodinámica de la estructura, que presentaba muchas superficies expuestas y los ya obsoletos motores M-22. Las ventajas de la configuración sin cola se veían afectadas por el gran tamaño del fuselaje.
La capacidad defensiva del VS-2 era en general superior a la de cualquier avión con cola. Este modelo se caracterizaba por la sencillez de la solución del problema de defensa de las semiesferas posterior y superior. A pesar de esto, el armamento del VS-2 dejaba mucho que desear. Los puntos de fuego no garantizaban la defensa total del avión y no se garantizaba por ninguna forma la defensa del avión contra los ataques desde abajo. La protección de las posiciones de fuego se consideró deficiente.
La cabina pilotaje se valoró muy bien. La visibilidad durante el vuelo y el despegue era bastante buena. En la cabina en verano hacía bastante calor, incluso luego de bajar el cristal de la izquierda. Los equipos en la pizarra presentaban una buena distribución, con excepción del variómetro, que se encontraba muy bajo y era difícil ver estado.
La valoración general del avión en el informe del NII VVS firmado por Filin y Markov destacó que el avión VS-2 2M-22 (K-12) presentaba gran interés como experimento de creación de un avión en configuración de ala voladora en configuración militar. Se consideró que este esquema presentaba ventajas en relación al sistema convencional en cuanto a la visibilidad, la limpieza para la defensa y las operaciones de despegue y aterrizaje a bajas velocidades.
No obstante en la realización presentada el VS-2 presentaba prestaciones muy pobres y armamento poco trabajado, por lo que era imposible considerarlo un avión militar moderno. Se mantenía la consideración del modelo como experimental.
Se recomendó devolver el avión a sus constructores con el fin de mejorar todos los señalamientos realizados. Se propuso al GUAP realizar estos cambios y comenzar las pruebas fabriles para el 1 de marzo de 1938. Luego presentarlo para la realización del programa completo de las pruebas estatales.
El 8 de diciembre de 1937 Ya. V. Smushkievich firmó el informe del NII VVS y solicitó insertar en el plan de construcción experimental para 1938 el desarrollo de un avión experimental sobre el esquema del VS-2 con requerimientos técnicos y armamento en correspondencia con una avión militar moderno. La posibilidad de producción en serie valorarla solo luego de la culminación de las pruebas estatales.
Durante dos meses el avión fue revisado, instalando motores más potentes M-25 con hélices metálicas de paso variable y tren de aterrizaje retráctil con accionamiento eléctrico. Se modificó también el armamento. Con estas modificaciones la velocidad máxima aumentó a 420 km/h. Luego de terminar las pruebas fabriles, el avión mejorado fue entregado en abril de 1938 a la comisión evaluadora, que aprobó su producción en serie.
Lamentablemente el K-12 “Zhar Ptitsa” demostrado en el desfile aéreo de Túshino fue el único avión construido. El 1 de abril de 1938 K. A. Kalinin fue arrestado. Según dictamen del Colegio Militar del Tribunal Supremo de la URSS fue culpado de “enemigo del pueblo” y fusilado. Se ha especulado acerca de que el constructor pudo haber vendido información a John Northrop sobre sus estudios en el tema de las alas voladoras y también que tuvo relaciones con el espionaje alemán[1], pero ninguna de estas teorías ha sido demostrada.
La dirección de la industria de la aviación decidió cancelar todos los trabajos de este constructor, incluyendo la destrucción de los 10 ejemplares que habían comenzado a producirse en la fábrica de Vorónezh y que se encontraban en diferentes etapas de completamiento. El único K-12 también fue destruido luego de retirar todo el equipamiento y los elementos constructivos de utilidad. Una parte importante de la documentación del proyecto desapareció.
El Kalinin K-12 entró a la historia como el primer bombardero construido con esquema sin cola. En 1998 la revista británica “Air Pictorial” escribió: “Este avión constituyó el antecesor de todos los aviones supersónicos modernos”.
Especificaciones Técnicas
- Tipo: К-12
- Función: Bombardero experimental
- Año: 1936
- Planta motriz: 2 motores de pistón Shvietsov М-22 de 480 hp
- Acomodación: 3
- Dimensiones
- Envergadura: 20.90 m
- Longitud: 10.30 m
- Altura: 3.65 m
- Superficie alar: 72.70 m²
- Pesos y cargas
- Peso vacío: 3070 - 3210 kg
- Peso normal de despegue: 4200 kg
- Carga alar: 57.8 kg/m²
- Carga de potencia: 4.38 kg/hp
- Capacidad de combustible: 900 kg
- Capacidad de aceite: 90 kg
- Prestaciones
- Velocidad a nivel del mar: 211 km/h
- Velocidad máxima a 3000 metros: 228 km/h
- Velocidad de crucero: 189 km/h
- Alcance práctico: 1100 km
- Techo práctico: 7170 m
- Carrera de aterrizaje: 700 m
- Carrera de despegue: 700 m
- Armamento: dos ametralladoras ShKAS de 7.62 mm y una capacidad de bombas de 500 kg.
Referencias
Fuentes
- Энциклопедия-справочник - Самолеты Страны Советов (Enciclopedia - Aviones del País de los Soviets). Colectivo de autores. Editora DOSAAF. 107066, Moscú. 1974.
- Шавров, В. Б. История конструкций самолётов в СССР до 1938. — М.: Машиностроение, 1988. - ISBN 5-217-03112-3
- Самолеты Мира. Елена Астахова. "Жар-птица" конструктора Калинина
- Моделист-Конструктор. В.Савин. "Жар-птица" Константина Калинина
- Авиация и Время 2007-06 / Т.Кузнецова - Человек, создавший "Жар-птицу"
- ХГАПП. Харьковский авиационный завод: История, современность, перспективы
- В. Козырев. Авиация Красной армии. – Центрполиграф, 2011, ISBN: 978-5-227-02520-3. Стр: 464
- Пономарев А. Н. Советские авиационные конструкторы. — М.: Воениздат, 1990.
- Russian Aviation Museum
- Уголок неба
- Уголок неба
- Уголок неба
- Avia Déjà vu
- pro-samolet.ru
- narod.ru
