OKB-2 346
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“346” – Avión experimental con planta motriz reactiva de doble cámara. Desarrollo del DFS-346 capturado por los soviéticos como trofeo de guerra. Los datos arrojados por las investigaciones llevadas a cabo por el OKB-2 bajo la dirección del especialista alemán Hans Rössing tuvieron gran importancia en el desarrollo aeronáutico soviético de los años de posguerra.
Sumario
Historia
El octubre de 1946 un grupo de especialistas aeronáuticos de las firmas Junkers de Dassau y Siebel de Halle fue trasladado a la URSS y ubicado en el territorio de la Fábrica No.458, localizada en la pequeña aldea Ivankovo, región Kimrski en el distrito Kalinin (actual ciudad Dubná). En esta fábrica se crearon dos OKB con el objetivo de continuar las tareas de proyección y pruebas de trabajos comenzados en Alemania en los años finales de la guerra, el desarrollo de nuevos aviones a reacción y el estudio de las posibiliddes de vuelo supersónico. Entre estos OKB especiales destaca el OKB-2 creado el 22 de octubre, bajo la dirección de Hans Rössing y teniendo como sustituto a Alexander Yakovlevich Bereznyak. Este OKB fue creado con el fin de diseñar y estudiar aviones experimentales con cohetes reactivos líquidos (ZhRD).
La primera tarea del OKB-2 fue el estudio construcción y desarrollo de las pruebas del avión “346” con motor reactivo líquido de dos cámaras.
El “346” constituyó un desarrollo del DFS-346 alemán. Un único ejemplar de este modelo, casi en fase final de construcción, fue destruido por los fascistas en 1945 para que no cayese en manos de los soviéticos, pero se conservó una gran cantidad de componentes y mecanismos que facilitaron el trabajo de construcción. El grupo de trabajo bajo la dirección de Hans Rössing , el 29 de septiembre de 1946 terminó la construcción de un ejemplar DFS-346 en los talleres de la fábrica aeronáutica de la firma Siebel, en Halle. Luego de algunas pruebas en tierra el avión fue mostrado y enviado a la URSS. En un trabajo conjunto OKB-2 – TsAGI se desarrolló un programa para utilizar el desarrollo soviético “346” como cama de pruebas volante, con el objetivo de lograr alcanzar velocidades cercanas a las del sonido y estudiar el comportamiento del avión en este entorno, definiendo las cargas y su distribución por el fuselaje y las alas de la aeronave.
Descripción
El “346” se concibió como monoplano de líneas aerodinámicamente limpias, con ala de implementación media y aflechamiento de 45º en el borde de ataque.
Las principales características destacables en el “346” eran:
- Cabina hermétizada desprendible concebida de tal forma que no sobresalía en la línea del fuselaje;
- Estabilizador integral con variación del ángulo de incidencia en + 2°;
- Tren de esquís retráctil en vuelo.
Todo el avión fue construido en metal con recubrimiento de láminas ligeras, exceptuando la cabina hermética desprendible que presentaba estructura de madera. El fuselaje estaba compuesto por tres secciones. La sección delantera, de sección circular, se obtenía mediante la rotación del perfil NACA 00121-0,66-50, con toda la nariz acristalada desplazable para permitir el acceso del piloto. La porción central presentaba forma cilíndrica que se convertía en un óvalo vertical hacia la cola.
Las alas presentaban perfil NACA-012 de 12% de grosor. Los flaps y la retracción del tren de aterrizaje eran operados por un sistema neumático mediante balones de gas. Los alerones presentaban doble sección. A bajas velocidades la inclinación de ambas secciones era la misma, pero a grande velocidades sólo se movían las secciones exteriores.
La cola presentaba forma de T con estabilizadores integrales móviles con ángulos de -2º40' a +2º. Los timones de profundidad presentaban dos secciones, que al igual que los alerones se inclinaban en ángulos diferentes en dependencia del régimen de vuelo.
La cabina se unía al fuselaje por medio de una junta hermética y presentaba una cubierta transparente de plexiglass que se desplazaba para permitir el acceso del piloto. Este se ubicaba acostado, con la mirada hacia delante y en caso de emergencias podía accionar un sistema para desprender la cabina hermetizada del fuselaje (con ayuda de tornillos explosivos) y descender en paracaídas. Este sistema de emergencias funcionaba aún en caso de que el piloto hubiese perdido el conocimiento. Ante determinadas reacciones incontroladas del avión se activaba un sistema de salvamento que hacía desprender la cabina del resto de la aeronave y amortizaba su caida. Para este fin la cabina presentaba un paracaídas de estabilización fijado en su pared posterior. Al alcanzar los 3000 metros el piloto era catapultado de la cabina mediante un sistema automático que desprendía la cubierta. A unos 1500 metros del suelo se abría el paracaídas del piloto.
La decisión de utilizar un tren de esquís en lugar de uno de ruedas tenía su basamento en que el “346” fue concebido para ser lanzado desde aviones nodriza, por lo que no necesitaba tern de aterrizaje para garantizar el despegue. En todas las versiones (menos en el “346-P”) el tren una vez retraído era cubierto por dos compuertas para disminuir la resistencia aerodinámica. Debajo de la cola se ubicab un pequeño patín de acero. En la versión “346-3” se utilizaron unos esquís curvos metálicos bajo las alas para mantener el balance de la aeronave luego del aterrizaje
En el “346” se ubicaban dos motores reactivos Walter 509-109 montados sobre una estructura común. Esta planta motriz estaba compuesta por dos cámaras superpuestas, una de las cuales se encendía siempre que el motor se encendía. La otra cámara se podía activar durante períodos cortos de tiempo en los que era necesaria la máxima potencia motriz. La cámara de crucero desarrollaba 300 kg de empuje a nivel del mar y la cámara principal 1700 kg. La potencia combinada a gran altura era de aproximadamente 2250 kg. Debido al alto consumo este combustible garantizaba el trabajo del motor sólo durante algunos minutos. Justo detrás de la cabina del piloto se ubicaba el tanque de 1100 kg con peróxido de hidrógeno concentrado (llamado T-Stoff en Alemania) y en el fuselaje central se interconectaban los tenques de metanol/ hidrato de hidrazina (llamado C-Stoff ) con capacidad para 552 litros de combustible. Un sistema de bombas trabajando con permanganato de calcio inyectaba los componentes en las cámaras de combustión.
Investigaciones en el LII
En la URSS se realizó una preparación meticulosa del vuelo del “346”. Teniendo en cuenta que el piloto debía gobernar la aeronave en posición acostado, en el LII se realizaron varios experimentos relacionados con el estudio de las particularidad es de esta posición. Con este objetivo se preparó especialmente un planeador DFS Kranich de manera que pudiese ser pilotado acostado. Este planeador fue probado por un conjunto de pilotos alemanes y soviéticos, entre los que se destacó Mark L. Galai, que describió la posición como “extremadamente incómoda”. A pesar de estas valoraciones era imposible cambiar la configuración de la cabina, por cuanto significaba prácticamente hacerlo nuevo y por otro lado estropearía de manera sensible las prestaciones de la aeronave.
En el LII se realizron también las pruebas de desprendimiento de la cabina y el sistema de catapulta para situaciones de emergencia. Para estas pruebas se preparó una cabina del “346” con un maniquí a tamañio real. Esta cabina fue fijada al vientre de un B-25J y probada con éxito.
Investigaciones en el TsAGI
El TsAGI jugó un papel de gran importancia durante estos preparativos. Las pruebas aerodinámicas realizadas en el túnel T-101 del TsAGI a partir de marzo de 1947, mostraron que a grande ángulos de ataque se producía una gran turbulencia en los extremos alares. Con el incremento de la velocidad esta turbulencia se extendía por el ala motivando la pérdida de la estabilidad. Se llegó a la conclusión que esta turbulencia se expandía debido a que el ala presentaba en toda su envergadura el mismo perfil. Para combatir este problema en el segundo ejemplar se adicionaron cuatro cuchillas aerodinámicas en el extrados alar destinadas a romper el flujo a todo largo de la envergadura. Esta solución fue aplicada posteriormente a prácticamente todos los desarrollos soviéticos de aviones de ala en flecha de los años 50 – 60.
Se preparó un modelo del “346” que fue probado en el primer túnel aerodinámico de alta velocidad en la URSS: el T-106 del TsAGI. Las pruebas en esta instalación demostraron la pérdida de efectividad de las superficies de control al acercarse la velocidad a la del sonido. Esto motivó la decisión de no superar la velocidad Mach 0,8 en los vuelos tripulados.
Por último, luego de culminar las pruebas aerodinámicas el ejemplar traido desde Alemania en 1946 fue destinado a la realizacion de las pruebas estáticas de resistencia, hasta ser destruido.
Prototipo “346-P”
En la seguinda mitad de 1948 el OKB-2 terminó la construcción de la versión planeador del avión, que recibió la denominación “346-P”. A diferencia del modelo original este planeador se construyó como una versión simplificada, careciendo de la cabina hermetizada, el motor y los tanques de combustible. Otro detalle fue la eliminación de las compuertas del carenado aerodinámico del tren de aterrizaje. Con ayuda de lastre se logró poder modificar de forma operativa el centro de gravedad del avión. El peso del avión alcanzaba los 1180-2180 kg.
El objetivo principal del “346-P” era desarrollar el sistema de lanzamiento desde el avión nodriza, las pruebas de estabilidad en vuelo y el control de la aeronave con diferentes posiciones del centro de gravedad. Otro objetivo no menos importante era probar el pilotaje desde la posición acostada y el aterrizaje sobre el esquí. El piloto de pruebas del “346-P” fue Wolfgang Ziese, anteriormente jefe de pilotos probadores de la firma alemana Siebel Flugzeugwerke y con una experiencia de 20 años volando diferentes aeronaves. Como ingeniero principal de las pruebas fue seleccionado V. Ya. Malochayev.
El primer vuelo del “346” en configuración de planeador fue realizado el 10 de mayo de 1951. Entre 1949 y 1949 el “346-P” realizó cuatro vuelos utilizando como nave nodriza uno de los Boeing B-29 Superfortress (es-USAAF 42-6256) retenidos en la URSS (y usados como base material de estudios para construir la copia soviética, que vio la luz como Túpolev Tu-4). El “346” se fijaba en una viga ubicaba bajo el ala derecha, entre los dos motores.
El B-29 se elevaba hasta la altura fijada para la prueba, soltando el planeador que comenzaba el descenso hacia la tierra. Tres de los vuelos se desarrollaron sin problemas y en el otro Ziese, en el momento del desprendimiento, no pudo controlar los alerones, por lo que el avión se volteó. Con gran trabajo finalmente fue posible estabilizar la aeronave y aterrizar sin más complicaciones.
Prototipo “346-1”
El 5 de mayo de 1949 la fábrica entregó el ejemplar “346-1” para las pruebas. Este modelo se correspondía totalmente con el proyecto a excepción de la instalación de una maqueta en lugar del motor reactivo. El peso del ejemplar sin combustible alcanzaba los 3125 Kg.
Durante todo el verano se realizaron los trabajos preparativos para el vuelo del “346-1” en el aeródromo Tiopli Stan. El primer vuelo de este ejemplar tuvo lugar el 30 de septiembre de 1949. El avión de 3145 kg de peso fue elevado bajo el ala del B-29 pilotado por A. A. Efimov y N. A. Zamyatin hasta una altura de 9700 metros. Luego del desprendimiento del avión nodriza, Wolfgang Ziese comezó el descenso. Al llegar a una altura entre 2500 y 3000 metros desplegó el tren de aterrizaje y comenzó la aproximación. El cálculo durante el aterrizaje no fue correcto y la aeronave se acercó a la pista con una alta velocidad de aterrizaje cercana a los 310 km/h. El avión tocó tierra y rebotó hasta una altura de 3 – 4 metros, cubriendo una distancia cercana a los 800 metros. Durante la segunda toma de tierra el esquí se recogió y el avión comenzó a rodar por la pista desplazándose sobre el vientre. El sistema de cinturones del piloto resultó poco seguro, por lo que Ziese fue lanzado hacia delante y al chocar su cabeza contra la estructura de la cubierta de la cabina perdió el conocimiento. Por suerte los traumas no fueron graves y luego de algún tiempo en el hospital Wolfgang Ziese pudo reincorporarse a las pruebas.
La comisión de investigaciones, dirigida por el piloto probador N. S. Rybko, llegó a la conclusión de que el accidente se produjo por un error del piloto, que concentrado en el control de la aeronave, no llegó a desplegar totalmente el tren de aterrizaje. Este vuelo mostró que el comportamiento del avión era aún poco predecible, por lo que se decidió posponer el vuelo propulsado hasta tanto los pilotos no llegasen a tener un control del vuelo, por lo que requirieron más vuelos de pruebas en configuración de planeador.
Prototipo “342-2”
El “346-2” o “D” fue el propio "346-1" luego de las reparaciones, pero con la maqueta sustituida por la planta motriz real. Durante el tiempo de estancia de Ziese en el hospital las pruebas fueron continuadas por el piloto probador del LII, P. I. Kazmin. En su primer vuelo, en octubre de 1950, el esquí no pudo fijarse luego de ser extendido, por lo que también se recogió al tomar tierra el aeroplano, pero en este caso la pista estaba recubierta de nieve, por lo que no hubo que lamentar daños de consideración en el avión.
Poco tiempo después Kazmin realizó un segundo vuelo, esta vez remolcado por un Túpolev Tu-2, que lo liberó a una altura de 2000 metros. Luego de ser liberado realizó un vuelo libre en descenso, que también culminó con un mal aterrizaje debido a que el piloto tomó tierra antes del comienzo de la pista. Nuevamente el avión debió ser enviado a reparar.
A pesar de los accidentes en los aterrizajes se llegó a la conclusión de que el avión era gobernable en vuelo y por esta razón se decidió pasar al segmento principal del programa de pruebas: el vuelo con el motor reactivo activado. Con este fin se preparó un tercer ejemplar con motor conocido como “346-3”.
Prototipo “346-3”
El ensamblaje del “346-3” culminó en mayo de 1950. Se diferenciaba del “346-1” en la forma de los planos de cola con mayor aflechamiento y perfil más delgado. Como resultado de estos cambios la velocidad calculada del "346-3" creció hasta Mach 0,9.
En este ejemplar se realizaron las pruebas en tierra del motor reactivo. Los resultados obtenidos permitiron obtener la aprobación para realizar las pruebas de vuelo con motor. Durante la preparación para estos vuelos se apreció un alto deterioro de los tanques, las tuberías y la estructura, debido la acción del ácido utilizado como oxidante. El OKB-2 desarrolló importantes trabajos encaminados a estudiar las causas de la corrsión del ZhRD y la búsqueda de soluciones tecnológicas para enfrentarla.
Para las pruebas del “346-3” a unos 100 km al suroeste de Moscú, cerca de la ciudad Lujovits, comenzó la construcción de un nuevo aeródromo fabril. La preparación de este nuevo aeródromo y el traslado hacia allí de la técnica necesaria tomó varios meses.
Es de destacar que las pruebas del “346” se realizaron en condiciones extremadamente difíciles debido a que el nuevo aeródromo fabril en Tretyakov (Lujovits), carecía de los más elementales servicios: no existían hangares ni talleres, no existía suministro de energía eléctrica o agua, extremadamente necesaria para el trabajo con un motor caprichoso y basado en el uso de ácido. Por otro lado la pista de aterrizaje carecía de recubrimiento y era extremadamente corta (a pesar de ser algo más larga que la anteriormente utilizada), lo que complicaba las pruebas, pues el piloto se veía obligado a realizar aterrizajes muy precísos.
A inicios de 1951 y luego de regresar del hospital, Ziese comenzó a realizar entrenamientos de vuelo en el planeador “346-P” y el día 6 de abril realizó un primer vuelo en el “346-3” sin encendido del motor desde el B-29.
El 15 de agosto de 1951 se realizó el primer vuelo con el motor encendido. Debido a las limitaciones impuestas por el TsAGI en relación a la velocidad máxima sólo se activó una de las cámaras de combustión, por lo que el empuje máximo alcanzó sólo 1570 kg. El motor reactivo fue activado a la altura de 7000 metros, un minuto y 40 segundos posteriores al desprendimiento del motor reactivo y trabajó durante 1 minuto y medio, luego se realizó el vuelo de planeo y el aterrizaje.
El vuelo fue extremadamente difícil. Al encenderse el motor se apreció una acusada inestabilidad lateral. Ziese se vio obligado a mantener un férreo control soble los alerones. La situación se hizo más insoportable debido al mal trabajo del sistema de regulación de temperatura de la cabina que motivó que su valor subiera por encima de los 40ºC.
Luego del vuelo se realizó un trabajo en el sistema de ventilación de la cabina. El segundo vuelo con motor se realizó sin grandes complicaciones el 2 de septiembre de 1951.
Accidente
El 14 de septiembre de 1951, el tercer vuelo planificado terminó en un accidente. Ziese se desprendió del avión nodriza a una altura de 9300 metros. Luego del encendido del motor el avión continuó su ascenso con incremento de velocidad. Después de dos minutos de trabajo del motor la velocidad superó los 900 km/h, un momento después Ziese informó por radio que el avión perdió el control y comenzaba a caer. Por orden del control en tierra se le orientó abandonar el avión. El sistema de emergencias funcionó perfectamente. La cabina se desprendió del resto de la aeronave a una altura de 6500 metros y el paracaídas de estabilización se abrió sin problemas. El sistema automático permitió a Ziese catapultarse al alcanzar los 3000 m y tomó tierra, dañándose una pierna. El avión cayó a tierra y ardió en llamas cerca de la aldea Smolenskie Borki. Poco tiempo después Ziese enfernó de gravedad y murió, siendo enterrado en la aldea Ivankovo. Más tarde su madre solicitó el traslado de sus restos a Alemania.
Los especialistas que participaron en la investigación del accidente no lograron una conclusión única. Un grupo de especialistas concluyó que el avión entró en barrena debido a un error humano del piloto, mientras que otro grupo consideraba que Ziese alcanzó la velocidad máxima permisible para el diseño por lo que aumentó de manera considerable la presión sobre el ala y la cola que provocó la pérdida de control de la aeronave.
Debido a que se había alcanzado la velocidad de 900 km/h utilizado menos de la mitad de la potencia motriz se podía suponer sin margen de error que podía ser superada la velocidad del sonido, pero las limitaciones estructurales y aerodinámicas no permitían lograr estos valores.
Conclusiones
A pesar del accidente se consideró que las tareas investigativas planteadas al “346” fueron cumplidas. Al alcanzar velocidades cercanas a Mach 0,9 se demostró:
- La efectividad de trabajo de los motores reactivos tanto en tierra como en vuelo.
- La excelente respuesta del sistema de emergencias.
- La posibilidad de pilotar el avión desde posición decúbito prono, permitiendo soportar mejor grandes sobrecargas sobre el organismo del piloto, en relación a la posición normal.
- La posibilidad de aterrizaje el avión a velocidades de hasta 330 km/h utilizando un tren de esquís y sobre la pista de aeródromos no preparados.
- La excelente velocidad ascensional con el uso del ZhRD a todas las alturas de vuelo.
En el transcurso de las pruebas se alcanzaron los valores de 12000 – 13000 metros como techo y una velocidad máxima de 950 km/h. La velocidad de acsenso máxima alcanzada fue de 100 m/s. La velocidad de picado durante el accidente se calculó superior a la velocidad del sonido.
Luego del accidente el programa de pruebas continuó, pero pronto fue cerrado. A pesar de los resultados positivos y de contar aún con un ejemplar ("346-1") con capacidad de vuelo, se decidió no continuar las pruebas debido a que se consideraba que no arrojarían ningún resultado adicional de relevancia. Todos los resultados posible (dado las limitaciones tecnológicas del TsAGI en la época) habían sido obtenidos.
El desarrollo del “346” fue le programa experimental más caro desarrollado en la Fábrica No.1. En el período comprendido entre abril de 1946 a septiembre de 1951 se emplearon en este proyecto 55 millones de rublos. Comparado con los similares proyectos norteamericanos Bell X-1 y Douglas D-558-1 el proyecto soviético fue mucho menos exitoso pues los especialistas aeronáuticos soviéticos se contentaron con obtener altas velocidades subsónicas en un avión diseñado para volar a velocidades de Mach 2.
Varias partes y componentes del “346” fueron donados al Instituto de Aviación de Moscú.
El OKB-2 en abril de 1951 fue trasladado a la Fábrica No.492 en Savielov. A fines de 1953 el OKB-2 fue cerrado. Todos los especialistas alemanes fueron repatriados a la RDA.
Versiones
- DFS-346 – Primer prototipo construido en las facilidades de la firma Siebel en Halle por un grupo de especialistas dirigido por Hans Rössing y trasladado a la URSS en 1946. Fue usado para un conjunto de pruebas por el LII y el TsAGI y finalmente destruido durante el desarrollo de las pruebas de resistencia estática.
- 346-P – Modelo sin motor construido en el OKB-2 y utilizado para pruebas de lanzamiento desde el avión nodriza y comportamiento en vuelo. Externamente era idéntico al DFS-346 a excepción del carenado aerodinámico del tren de aterrizaje, eliminado con el fin de disminuir el peso. Carecía de cabina presurizada, tanques de combustible y planta motriz.
- 346-1(A) – Versión con pequeñas modificaciones en el timón y diseño de cola y una maqueta del motor reactivo. Resultó dañado en su primer vuelo.
- 346-2(D) – El 346-1 luego de la reparación con motor reactivo instalado. Nunca fue probado con el motor.
- 346-3 – El único ejemplar probado en vuelos con motor reactivo. Resultó destruido durante el tercer vuelo luego de superar los 950 km/h.
Operadores
Modelos similares
- Bell X-1
- Douglas D-558-1 Skytreak
- Bisnovat 5
Especificaciones Técnicas
- Tipo: “346-3”
- Función: Avión experimental supersónico
- Año: 1946
- Planta motriz: Dos motores reactivos Walter HWK 109-509C de 2000 kg de empuje
- Acomodación: 1
- DIMENSIONES
- Envergadura: 9,0 m
- Longitud: 13,45 m
- Altura: 3,54 m
- Superficie alar: 19,87 m2
- Aflechamiento alar: 45°
- PESOS
- Peso vacío: 3180 kg
- Peso en despegue: 5230 kg
- Peso del combustible y oxidante: 1900 kg
- PRESTACIONES
- Velocidad máxima registrada: 950 km/h
- Velocidad de aterrizaje: 330 km/h
- Techo de vuelo: 12000-13000 m
- Velocidad de ascenso: 100 m/s
- Alcance: 50 km
Fuentes
- Prototypes_com-Les intercepteurs à moteur-fusée-XV_ ANNEXE Le DFS 346.
- История конструкций самолетов в СССР 1951-1965 гг. Гр. авторов, М., «Машиностроение», 2000.
- Самолеты Мира. Ивнамин Султанов. Немецкие ОКБ по самолетостроению в СССР
- Уголок неба
- Test Pilot
- Создание реактивных самолетов с участием немецких специалистов (ОКБ-1 и ОКБ-2)
