Nikitin/Shevchenko IS-1
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Nikitin/Shevchenko IS-1 (en ruso: Никитин/Шевченко ИС-1) – Modelo experimental concebido a partir de una idea del piloto V. V. Shevchenko de lograr un avión capaz de transformarse de configuración sesquiplana a monoplana y viceversa en vuelo. El IS-1 fue el primer prototipo, concebido con fines experimentales. En las pruebas el sistema trabajó de forma impecable, pero el inicio de la guerra y las complejidades constructivas asociadas a esta innovación dictaron el destino del modelo.
Sumario
Historia
La relación entre el peso de un avión y la superficie alar, conocida como carga alar puntual o simplemente carga alar es uno de los aspectos principales a la hora de definir las características de vuelo de un avión. En esta relación se cumple de manera infalible un principio básico: “El incrementos de la sustentación es inversamente proporcional a la velocidad”. La configuración biplana, ampliamente popular en la primera atapa de desarrollo de la aviación, garantizaba una velocidad baja en las operaciones de despegue y aterrizaje unido a una gran maniobrabilidad, pero este esquema no permitía lograr grandes velocidades. En el esquema monoplano ocurría lo contario. Como ayuda para paliar estas dificultades los especialistas aeronáuticos del mundo trabajaron en el desarrollo de diferentes conceptos de mecanización alar capaces de modificar la configuración geométrica del ala. A partir de estas investigaciones surgieron los flaps, slats, spoilers y frenos de picado. La idea radical de modificar el ángulo de aflechamiento no vería la luz hasta la década de los 50, cuando el desarrollo tecnológico de la aviación lo permitió.
El desarrollo de nuevos motores de mayor potencia trajo aparejado una preferencia de la fórmula monoplana en la búsqueda de mayores velocidades de vuelo. Esta decisión llegó acompañada de un sensible deterioro de las características de despegue y aterrizaje lo que se reflejaba negativamente en la necesidad de contar con aeródromos más grande y mejor preparados. En los años 30 la mayoría de los diseñadores intentaban mejorar las características de despegue utilizando diferentes combinaciones de la mecanización del ala. Sólo unos pocos innovadores decidieron probar soluciones más arriesgadas de modificación de la superficie alar.
El caza monoplaza IS fue desarrollado por V. V. Nikitin y el ingeniero/piloto V. V. Shevchenko y puede ser considerado uno de los cazas más innovadores de la década de los 30. La principal característica de este aparato era la capacidad de convertirse de sesquipano a monoplano de ala alta tipo gaviota y viceversa en vuelo, por lo que se puede considerar uno de los primeros intentos de un caza de geometría variable. De esta forma en el IS se combinaban las ventajas de la configuración biplana (mayor maniobrabilidad y características de aterrizaje) con las del monoplano (mayor velocidad de vuelo).
La propuesta de un aparato de este tipo provino del piloto Shevchenko y Nikitin se encargó de materializar la solución que fue denominada IS, siglas de Istrebitel Skladnoi o caza con ala retráctil. Es interesante destacar que algunos autores sostienen que el nombre IS corresponde a las iniciales de Stalin[1][2]. La idea acompañada de planos y dibujos conceptuales fue presentada por Shevchenko al colegio científico de las VVS, que se interesó grandemente en la propuesta. Se le asignaron fondos para desarrollar una maqueta tamaño natural.
Luego de conocer la idea de su colega y compañero de trabajo Shevchenko, los afamados pilotos del NII VVS Grigori Kravchenko, Stepán Suprún y Anatoli Sierov decidieron apoyar al piloto con consejos e ideas. Más tarde también se recibieron las consideraciones del jefe del NII VVS Alexandr Filin.
En abril de 1938 en unas facilidades temporales asignadas a Shevchenko en el Instituto Tecnológico de Moscú (MAT), comenzó la construcción de la maqueta a tamaño real del modelo a partir de los dibujos de Shevchenko y con la ayuda de un grupo de obreros bajo la dirección del ingeniero Piotr Nosikov. Esta maqueta fue presentada a inicios de 1939 a un grupo de pilotos e ingenieros del NII VVS, que quedaron grandemente impresionados ante la posibilidad de conversión en vuelo de una configuración a otra. Sierov llegó a exclamar: - “¡Un avión así nos faltó en España!”
Pocos días después arribarían a ver la maqueta el comisario de defensa K. Voroshílov, el jefe de las VVS A. Loktionov, el comisario de la industria de aviación M. Kaganovich y otro grupo de personalidades. Todos quedaron muy impresionados con la metamorfosis y Voroshílov personalmente felicitó a Shevchenko.
Como resultado se procedió a la creación del OKB-30 en 1939 con V.V.Shevchenko como diseñador general y V.V.Nikitin como director. Este nuevo OKB se constituyó con unos 60 trabajadores entre especialistas y obreros y tuvo como principal tarea el desarrollo del concepto del IS. Inicialmente se basificó en las instalaciones del MAT, pero más tarde fue trasladado al territorio de la Fábrica No.156.
La construcción de dos prototipos IS-1 e S-2 fue aprobada en el plan de construcción experimental para 1939 – 1941. En mayo de 1939 por la orden oficial No.114 “”Sobre la decisión de poner a disposición del constructor principal del OKB-30 en la Fábrica No.156 V. V. Shevchenko para proyectar y construir los aviones con alas retráctiles un fondo de premio para el IS-1 de 1 500 000 rublos y para el IS-2 de 1 200 000 rublos. El crédito total parta el desarrollo se definió en 76 millones de rublos.
El IS-1 se concibió como prototipo experimental concebido con el objetivo de estudiar el comportamiento del nuevo esquema y el sistema de retracción del ala y el tren de aterrizaje en vuelo.
Descripción
La estructura del aparato era totalmente metálica con recubrimientos de tejido sólo en la zona de la cola y estaba claramente basada en la del Polikarpov I-153]]. La estructura del fuselaje, los largueros alares del centroplano y el mecanismo de retracción de las ruedas se construyeron con tubos de acero 30JGSA. La estructura alar en las consolas y de la cola se construyeron de duraluminio. El revestimiento alar fue logrado mediante láminas de duraluminio D-16. Los nervios alares se fabricaron también de aluminio, utilizando el método de estampado..
El ala superior, también con forma gaviota, era similar a la del Polikarpov I-153, pero presentaba mayor envergadura y menor cuerda. El ala inferior tenía dos puntos de inflexión: uno en la raíz y otro cerca de la mitad de la envergadura a cada lado. De esta forma quedaba dividida en dos secciones, una interna que se retraía a las cavidades de los costados del fuselaje y unas consolas exteriores que se incrustaban en el intradós alar.
La transformación del aparato tomaba escasamente unos segundos. Luego de despegar como sesquiplano los aterrizadores principales se recogían hacia el interior de la sección interna del ala inferior, que se recogía 90 grados hasta pegarse a ambos lados del fuselaje. La sección externa del ala giraba sobre sus bisagras, incrustándose en una cavidad en la porción inferior del ala superior. Tanto la retracción del tren de aterrizaje, como del ala se realizaba mediante un sistema de actuadores neumáticos y elevadores particularmente diseñados. El sistema funcionaba a partir de un compresor ubicado en el motor y operaba con una presión de 60 atm. El proceso de extracción culminaba con la salida del tren de aterrizaje. Teóricamente el ala inferior podía ser extendida durante los combates para mejorar la maniobrabilidad. El control de los alerones y timones era rígido.
El tren de aterrizaje, de tipo convencional presentaba aterrizadores con ruedas sencillas de 700 x 150 mm y ruedecilla de cola no orientable que se retraía junto con las alas inferiores. La luz entre aterrizadores era de 2.74 m.
El piloto se ubicaba en una cabina abierta con un parabrisas sin blindaje.
El IS-1 estaba potenciado por un motor radial de 9 cilindros Shvietsov M-63 de 1100 hp moviendo una hélice Hamilton de 3 aspas, paso variable y 2.8 metros de diámetro.
El armamento consistía en cuatro ametralladoras ShKAS de 7.62 mm ubicadas en el centroplano del ala superior.
Desarrollo
El prototipo del IS-1 fue construido en la Fábrica No.156 y estuvo listo para fines de 1939. Debido a la novedad que presentaba este diseño y las dificultades constructivas que se presentaban ante los desarrolladores, se decidió realizar pruebas de soplado del avión en el gigantesco túnel aerodinámico T-101 del TsAGI y realizar allí pruebas de retracción y extensión del ala inferior y el tren de aterrizaje. Esta fue la primera vez en la URSS en que se probó un avión a tamaño natural en el túnel aerodinámico y por esta razón fue necesario buscar soluciones para lograr colgar el avión. Las pruebas se desarrollaron entre el 20 y el 23 de marzo de 1940 y demostraron la certeza de los cálculos y el correcto funcionamiento de los sistemas.
El interés despertado por el modelo era tal que para las pruebas se seleccionaron los mejores pilotos. En el mes de abril de 1940 el avión fue enviado al Aeródromo Central en Moscú para la realización de las pruebas motrices y la puesta a punto de los agregados de retracción. En ese momento se decidió realizar el primer vuelo en otro lugar: en nuevo aeródromo del LII VVS en Ramenskoye.
El primer vuelo fue celebrado el 29 de mayo de 1940 con el piloto probador Georgi Shiyanov a los controles. Este piloto realizaría otros ocho vuelos en los que el avión se comportó de manera excelente, pero es de destacar que en ninguno de ellos se realizó la retracción alar.
La primera realización de retracción alar en vuelo fue ejecutada también por G. Shiyanov. Este vuelo tuvo lugar el 21 de junio de 1940 y culminó con excelentes resultados. En las conclusiones de las pruebas el 9 de enero de 1941 Shiyanov escribió:
“La distribución del equipamiento en la cabina del IS-1 es similiar al del I-153 e I-16. Los instrumentos se distribuyen de forma cómoda. Los órganos de control del motor, el avión y el armamento presentan una distribución acertada. La entrada a la cabina es cómoda, pero la visibilidad durante la carrera presente un sector muy limitado. Durante el despegue el avión se separa con facilidad y no existe tendencia a dsplazamientos laterales. Es posible forzar el despegue. No seaprecian problemas a grandes ángulos de ataque. La velocidad mejor se encuentra en el rango de 200 – 210 km/h. A velocidades de 240 km/h se aprecia cierta vibración en la zona de cola tipo Bufting.
El avión es sencillo de pilotar y se “sienta” bien en el aire. Se aprecia cierta sacudida en la cola a bajas velocidades. El giro es estable, pero se siente la falta de potencia motriz. La visibilidad en la aire hacia delante tampoco es buena. Se incrementó la velocidad por instrumentos en el aire a 300 km/h. El avión planea con estabilidad, incluso luego de soltar los mandos.El acercamento a tierra se realiza a 190 km/h. La visibilidad en el aterrizaje es escasa. El aterrizaje es estable. Se realizó el aterrizaje con viento de costado de 45º y velocidad de 10 m/s. El avión no deja lugar a dudas.”
Durante las pruebas de este avión participó el afamado piloto probador S. Suprún. En sus manos el IS-1 demostró su excelente maniobrabilidad. Las alas y tren de aterrizaje Suprún los recogió casi desde el momento de despegue del suelo, lo que asombró a los pilotos y constructores presentes. En sus conclusiones refirió:
“- Durante la carrera la visibilidad de la cabina hacia delante es insuficiente. El despegue es sencillo. La amortización del tren es normal. Durante el paso al ángulo de cobro de altura el avión se sacude ligeramente, pero no de manera peligrosa. El control del mecanismo de retracción del ala y ruedas se ubica de forma cómoda. El ala y el tren se recogen con facilidad, el comportamiento del avión en este momento es normal, sin sobresaltos. El avión responde en vuelo. El giro y la inversión se ejecutan muy bien. Se puede realizar el viraje a 70 grados con una velocidad de 300 km/h. La salida de una inversión se puede realizar a 200 km/h. El avión posee buen balance y vuela bien con los mandos libres. La estabilidad longitudinal y transversal son muy buenas. Durante la extensión del ala y el tren de aterrizaje el comportamiento del avión es normal. El aterrizaje es sencillo.”
Esta valoraciones del nuevo avión fueron confirmadas por el tercer piloto participante en las pruebas, el talentoso ingeniero-piloto probador Alexei Grinchik:
“- El IS-1 en versión monoplana es agradable en vuelo y se comporta estable en el aire.”
Durante las pruebas, que abarcaron un total de 40 vuelos el sistema de retracción y extensión funcionó sin inconvenientes, alcanzando tiempos entre 7 y 10 segundos. La velocidad en configuración monoplana alcanzaba los 450 km/h a 4900 m. En configuración biplana la velocidad disminuía ligeramente, pero mejoraba la velocidad de aterrizaje y la maniobrabilidad. A pesar de ello el IS-1 fue considerado inferior a los nuevos cazas monoplanos MiG-3, LaGG-3 y Yak-1.
La concepción del avión con ala retráctil, a pesar de haber demostrado su buen funcionamiento, resultaba ser demasiado engorrosa desde el punto de vista técnico como para convertirse en una solución a producir en serie. La disminución de la velocidad de aterrizaje no compensaba el incremento de peso y las dificultades técnicas en la producción. Esto motivó que con el comienzo de la guerra los trabajos fueron cancelados.
El desarrollo del IS continuó con la construcción del IS-2, diferenciado fundamentalmente por el motor y con la concepción de otros modelos mejorados.
Versiones
- Nikitin/Shevchenko IS-1 (1940) - Istrebitel Skladnoy o caza con ala retráctil. Primer diseño de avión capaz de convertirse en vuelo de configuración sesquiplana a monoplano de ala alta. Motor Shvietsov M-63. Se realizaron las pruebas fabriles, que fueron consideradas exitosas.
- Nikitin/Shevchenko IS-2 / I-220 (1941) – Versión del IS-1 con nueva planta motriz Tumanski M-88 protegido por un capot tipo NACA, modificaciones en el armamento y rediseño de la cola.
- Nikitin/Shevchenko IS-3 (1941) – El IS-3 fue un proyecto de desarrollo de la configuración IS que aparentemente fue diseñado utilizando el motor lineal de enfriamiento por líquido Mikulin AM-37 de 1400 hp. Este modelo no llegó a ser construido pues se decidió concentrarse en el desarrollo del más potente IS-4.
- Nikitin/Shevchenko IS-4 (1941) – Desarrollo del IS proyectado para utilizar un motor lineal de enfriamiento por agua M-120, cabina cerrada y líneas más limpias. No se tienen evidencias de si llegó a ser construido. La guerra marcó el fin de su desarrollo.
Especificaciones Técnicas
- Tipo: IS-1
- Función: Caza experimental
- Año: 1939
- Planra motriz: Un motor de pistón Shvietsov M-63 (ASh-63) de 900 hp a 4500 m
- Acomodación: 1
- DIMENSIONES
- Envergadura del plano superior: 8.60 m
- Envergadura del plano inferior: 6.72 m
- Envergadura del plano de cola: 3.44 m
- Longitud: 6.79 m
- Altura: 2.74 m
- Superficie alar en configuración biplana: 20.83 m²
- Superficie alar en configuración monoplana: 13.0 m²
- Superficie del ala inferior: 7.83 m²
- Superficie del estabilizador: 1.95 m²
- Superficie de los timones de profundidad: 1,21 m²
- Superficie del empenaje: 0,97 m²
- Superficie del timón de dirección: 1,09 m²
- PESOS Y CARGAS
- Peso vacío: 1400 kg
- Peso máximo en despegue: 2300 kg
- Carga alar en despegue: 111 kg/m²
- Carga alar en crucero: 177 kg/m²
- Carga de potencia: 2.56 kg/hp
- PRESTACIONES
- Velocidad máxima a nivel del mar: 400 km/h
- Velocidad máxima a 4900 m (configuración monoplana): 453 km/h
- Velocidad de aterrizaje (configuración biplana): 115 km/h
- Alcance: 600 km
- Carrera de despegue: 250 m
- Techo: 8800 m
- Tiempo de ascenso a 5000 m: 8.2 min
- Armamento: cuatro ametralladoras ShKAS de 7.62 mm con un total de 1000 disparos.
Apuntes sobre la revisión bibliográfica
Intentar esclarecer la historia a partir de la revisión documental siempre representa un problema. Este hecho se acentúa cuando se estudia la construcción de armamento militar del período soviético y el caso del Nikitin/Shevchenko IS esto no es una excepción. Diferentes fuentes nos cuentan historias ligeramente distintas y en ocasiones contradictorias. Hemos revisado cierta cantidad de fuentes soviéticas, algunas de la época y otras escritas recientemente, luego de la desclasificación de una gran cantidad de documentos militares importantes, con el fin de lograr acercarnos lo más posible a la verdadera historia de esta familia de aviones.
El primer tema contradictorio es el nombre del avión. Koziriev[3] y otros autores asocian las siglas IS con el nombre de Yosif Stalin (en ruso se escribe Iosif). Existen artículos[4] donde aparecen incluso fragmentos de supuestas conversaciones entre el comisario de defensa K. Voroshílov y el constructor V. V. Shevchenko durante la presentación oficial del modelo, que establecen que, ante la pregunta del origen del nombre del avión Shevchenko respondió:
“- "IS" sighifica Yosif Stalin, así lo decidimos en el consejo de colaboradores.”
A pesar de esto toda la literatura especializada publicada en los años 60 y 70, cuando el revisionismo del período estalinista no se había desencadenado, afirma que las siglas corresponden a Istrebitel Skladnoi o caza con ala retráctil.
Existen diferencias que no han podido ser aclaradas en relación a la fecha del primer vuelo. En la bibliografía se manejan las siguientes fechas:
- 6 de noviembre de 1940 – Piloto G. Shiyanov[5][6];
- 8 de abril de 1940 – Piloto G. Shiyanov[7].
- 29 de mayo de 1940 – Piloto V. Kuleshov[8]>[9];
A partir de esta divergencia de posibles fechas del primer vuelo se aprecian en estos autores desplazamientos de otras fechas significativas en la historia del avión.
Existe alusión en la literatura a que el modelo IS-2 presentó superficie alar ligeramente disminuida, pero en todas las especificaciones técnicas encontradas no aparece una diferenciación en valores.
Referencias
- ↑ В. Козырев. Авиация Красной армии
- ↑ Serg. ИС-4 “Буревестник”. Альтернативный истребитель ВМФ/ВВС СССР. 1941г
- ↑ В. Козырев. Авиация Красной армии
- ↑ Serg. ИС-4 “Буревестник”. Альтернативный истребитель ВМФ/ВВС СССР. 1941г
- ↑ http://1000aircraftphotos.com/
- ↑ Guston B. "Encyclopaedia of Russian Aircraft 1875-1995"
- ↑ Dariusz Paduch Складные крылья
- ↑ В. Козырев. Авиация Красной армии
- ↑ Serg. ИС-4 “Буревестник”. Альтернативный истребитель ВМФ/ВВС СССР. 1941г
Fuentes
- Энциклопедия-справочник - Самолеты Страны Советов (Enciclopedia - Aviones del País de los Soviets). Colectivo de autores. Editora DOSAAF. 107066, Moscú. 1974. Pag. 157.
- Шавров, В. Б. История конструкций самолётов в СССР 1938—1950 гг. — М.: Машиностроение, 1988. — 568 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-217-00477-0. p.101
- Симаков Б.Л. Самолеты страны Советов. 1917-1970
- Рабкин И. Г. Время, люди, самолеты/Под научной редакцией Героя Советского Союза, заслуженного летчика-испытателя СССР кандидата технических наук С. А. Микояна. М.: Моск. рабочий, 1985.— 256 с.
- В. Козырев. Авиация Красной армии. – Центрполиграф, 2011, ISBN: 978-5-227-02520-3. Стр: 464
- М.Маслов - О названиях и обозначениях отечественных самолетов. Авиация и Космонавтика 1994-02 * Gunston, Bill. "Encyclopaedia of Russian Aircraft 1875-1995". London:Osprey. 1995. ISBN 1-85532-405-9
- Avia Deja Vu
- ИС-4 “Буревестник”. Альтернативный истребитель ВМФ/ВВС СССР. 1941г
- Rusian Aviation Museum IS-1
- Virtual Aircraft Museum
- Уголок неба
- Dariusz Paduch Складные крылья
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