Tiltrotors: una capacidad incomparable

Aug 06, 2023

El Dr. Joetey Attariwala experimenta de primera mano el vuelo en un rotor basculante y descubre qué los convierte en una alternativa superlativa a los helicópteros o aviones de ala fija para misiones especiales.

Los aviones Tiltrotor son plataformas asombrosas que combinan las capacidades de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) de un helicóptero con la velocidad, el alcance, el techo de servicio y la comodidad de un avión turbohélice. En pocas palabras, la tecnología de rotor basculante es una tecnología transformadora que proporciona a los operadores una versatilidad increíble en prácticamente todos los regímenes operativos, ya sean austeros o no.

Hoy en día hay dos actores clave que comercializan plataformas de rotor basculante: Bell y Leonardo; y hay una serie de nuevas empresas que están trabajando en su propia tecnología de rotor basculante; sin embargo, la mayoría de estos esfuerzos aún se encuentran en la fase conceptual.

Una de las principales características de venta de los aviones de rotor basculante es su independencia de las pistas de aterrizaje tradicionales. Esta capacidad abre un potencial significativo para que los aviones de rotor basculante se utilicen en una serie de funciones militares y de servicios médicos de emergencia (EMS). Estos aviones también tienen la capacidad de redefinir numerosas misiones como en alta mar, transporte VIP/corporativo, búsqueda y rescate (SAR) y operaciones parapúblicas para usuarios privados, comerciales y gubernamentales.

Uno puede conceptualizar fácilmente los beneficios de los aviones de rotor basculante, sin embargo, la prueba está en el pudín: después de haber volado en un avión de rotor basculante (un MV-22 Osprey del Cuerpo de Marines de EE. UU.), puedo hablar de primera mano sobre la increíble capacidad que ofrecen. El vuelo que realicé partió del aeródromo de Farnborough y lo que inmediatamente me resultó evidente fue la versatilidad que ofrecen los rotores basculantes y su impresionante rendimiento.

Con un simple movimiento del interruptor del pulgar del piloto, un rotor basculante cambia entre modos de vuelo. En el caso del V-22, se mueve hacia adelante y los propropulsores se traducen para generar velocidad, lo cual no se parece en nada a la experiencia de un helicóptero o un avión de ala fija porque, fiel a la capacidad del rotor basculante, es ambas cosas. Una vez en "modo avión", el rotor basculante gana eficiencia a medida que sus alas cortas proporcionan sustentación y los motores impulsan el avión a velocidades de ala fija.

¿Por qué entonces los rotores basculantes aún no están en todas partes? La respuesta simple ha sido el costo, y los fabricantes de equipos originales (OEM) son muy conscientes de que esto debe cambiar para que los rotores basculantes tengan éxito.

"No se puede comparar singularmente el costo o gasto de un rotor basculante con un helicóptero, o un rotor basculante con un ala fija", dijo Kurt Fuller, vicepresidente y director de programa del V-22 en Bell. "Realmente hay que comparar la capacidad de la misión y luego considerar los gastos".

El V-22 Osprey es el primer avión de rotor basculante de producción del mundo y se fabrica en una empresa conjunta 50/50 entre Bell Textron y Boeing. Con más de 700.000 horas de vuelo en toda la flota, el V-22 ha demostrado ser una plataforma extremadamente versátil que puede autodesplegarse en cualquier parte del mundo utilizando combustible interno y capacidades de reabastecimiento aéreo.

El V-22 entró en servicio por primera vez con el Cuerpo de Marines de EE. UU., que utiliza su variante MV-22 como transporte de asalto para tropas, equipos y suministros; Estos aviones están optimizados para operar desde barcos o aeródromos expedicionarios en tierra.

El Comando de Operaciones Especiales de la Fuerza Aérea de EE. UU. fue el segundo operador del Osprey; su variante CV-22 se utiliza para la infiltración, exfiltración y reabastecimiento de largo alcance de fuerzas de operaciones especiales no convencionales. El CV-22 lleva más combustible interno y es un avión más cargado de sensores con la adición de un radar multimodo y un conjunto de guerra electrónica activa integrada que facilita su función de operaciones especiales.

Los operadores más nuevos del Osprey son la Marina de los EE. UU., cuya variante CMV-22 se utiliza en la misión de entrega a bordo del portaaviones (COD); y Japón, que es el primer operador internacional del Osprey; sus aviones están alineados en gran medida con la variante del Cuerpo de Marines.

El V-22 tiene una cabina de dos asientos y una cabina abierta de pasajeros y carga con rampa de carga trasera para fácil acceso. El avión está equipado con controles de vuelo fly-by-wire de triple redundancia, un sistema hidráulico de triple redundancia y motores hidráulicos de triple redundancia que accionan los actuadores que inclinan las góndolas del motor.

© Joetey Attariwala

Dentro de cada góndola hay un motor Rolls-Royce AE 1107C, que produce 6.150 CV. Estos motores comparten muchas piezas y funciones con los motores de la serie AE 2100 que se encuentran en el Lockheed-Martin C-130J. Este enfoque central común proporciona al V-22 beneficios de rendimiento y asequibilidad gracias al suministro común de repuestos, lecciones aprendidas compartidas, capacitación, procedimientos de mantenimiento y herramientas. Ambos motores están conectados entre sí mediante un eje de transmisión interconectado. En operaciones normales con dos motores, solo se transfiere una pequeña cantidad de potencia a través del eje de transmisión de interconexión para impulsar los componentes de la caja de cambios del ala central. Si un motor deja de funcionar, la potencia se distribuye desde el motor restante a ambos propropulsores a través del eje de transmisión de interconexión.

Actualmente, la Fuerza Aérea de EE. UU. está ejecutando un programa de mejora de la góndola para aumentar la preparación, confiabilidad y mantenibilidad del CV-22. Fuller describió la iniciativa: “A medida que llegamos a aproximadamente 400.000 horas de vuelo de operación de rotor basculante, nos brindó una gran cantidad de datos para retroceder y ver qué podemos hacer mejor en relación con la mantenibilidad, y eso realmente se centró en las góndolas V-22. . Entramos y rediseñamos gran parte de la arquitectura y la construcción del cableado, así como algunas mejoras estructurales. Actualmente estamos en ese esfuerzo de actualización con la Fuerza Aérea: hemos hecho alrededor del 20 por ciento de su flota hasta ahora, donde traemos esos aviones de regreso a Amarillo, quitamos las góndolas, las actualizamos y luego colocamos góndolas nuevas en el aviones y devolvérselos al usuario”.

Se han diseñado numerosos sistemas de cabina y carga para el V-22 y están disponibles para satisfacer una variedad de tareas de misión. La cabina y la rampa trasera son capaces de aceptar paletas o contenedores de carga, y el volumen utilizable de la cabina de 739 pies cúbicos está diseñado para transportar hasta 20,000 libras internamente. El suelo de la cabina está equipado con rodillos abatibles y un cabrestante para manipular carga paletizada. La función de transporte de tropas estándar incluye asientos en la cabina a prueba de accidentes para un miembro de la tripulación de vuelo y 24 soldados con equipo completo; la descarga de tropas se puede realizar dentro de los 15 segundos posteriores a la apertura de las salidas. En el avión hay provisiones para la evacuación aeromédica de hasta 12 literas.

Una de las muchas áreas donde brilla el Osprey es en SAR y ayuda humanitaria. Ningún evento demostró más esta capacidad que la Operación Respuesta Unificada tras el terremoto que azotó Haití. En respuesta a ese desastre natural, el Cuerpo de Marines de EE. UU. movilizó numerosos aviones V-22 porque pueden recorrer largas distancias rápidamente y luego asumir una postura de búsqueda utilizando sus sensores o visualmente por la tripulación. Estos V-22 no dependían de pistas o aeródromos para realizar operaciones y operaban en una gran variedad de funciones desde el estudio del sitio; reconocimiento aéreo de centros poblados e infraestructura; reabastecimiento; evacuación de heridos; y transporte, por nombrar algunos.

El Osprey también cuenta con un elevador de rescate que se puede colocar en la parte trasera del avión, en el techo, delante del mamparo del empenaje. El polipasto de rescate se instala como un kit y permite el rescate y/o la inserción/extracción de personal cuando el aterrizaje no es práctico o deseado. El sistema de elevación es capaz de izar dispositivos a la cabina, como una camilla de alimentación, un equipo de rescate de dos hombres, un penetrador forestal de tres hombres o una camilla de alimentación con un dispositivo de flotación adjunto. El polipasto de rescate tiene una capacidad de elevación de 600 libras, una velocidad continuamente variable de hasta 225 pies por minuto y una distancia máxima de 250 pies por debajo de la aeronave. El límite máximo de carga del cable es de 2100 libras.

"Cuando nos fijamos en una misión de evacuación médica con rotor basculante, se combinan las capacidades de VTOL, que proporciona independencia de pista, junto con el alcance y la velocidad de un ala fija", dijo Fuller. “Lo vimos en un reciente despliegue de la Marina del USS Carl Vinson. Tenían un marinero que resultó herido, pero el barco estaba fuera del alcance de un helicóptero para llegar del barco a la costa. La lesión fue tal que el personal médico no consideró que el paciente pudiera sobrevivir a un disparo de catapulta desde el portaaviones, por lo que desplegaron un avión CMV-22, que salió y recogió al paciente del portaaviones y lo llevó directamente a un hospital."

© Joetey Attariwala

El Ejército de EE. UU. seleccionó recientemente el Bell V-280 Valor como la solución para su programa Future Long-Range Assault Aircraft (FLRAA), que forma parte de la iniciativa Future Vertical Lift del Ejército. El premio se basó en el rotor basculante de Bell que fue desarrollado y probado como parte del programa Joint Multi-Role Technology Demonstrator (JMR TD) que comenzó en 2013.

Al momento de escribir este artículo, Sikorsky ha presentado una protesta formal por la decisión del Ejército, por lo que Bell no estaba en condiciones de hablar directamente sobre el V-280; sin embargo, sí hablaron del JMR TD en el que se basa.

Bell explicó que diseñaron el JMR TD basándose en las lecciones aprendidas del V-22. Frank Lazzara, Director de Ventas y Estrategia, Sistemas Avanzados de Elevación Vertical, V-280 Valor/FLRAA, habló sobre este proceso: “El liderazgo de Bell le dijo al equipo aquí que tenemos que diseñar los costos a partir del próximo rotor basculante porque tenemos que hacerlo asequible, fabricable y tenemos que fabricar un avión que pueda mantenerse en el campo con altas tasas de disponibilidad”.

El V-280 está diseñado con puertas laterales, que miden aproximadamente seis pies de ancho, y la cabina tiene aproximadamente entre 300 y 400 pies cúbicos más de espacio que un Black Hawk.

El motor del V-280 es el motor turboeje Rolls-Royce AE 1107F, que es muy similar a los motores AE1107C que impulsan el V-22. Ambas variantes de motores turboeje forman parte de la familia de motores AE y su núcleo común. El diseño del V-280 es tal que sólo los propropulsores se trasladan, a diferencia de toda la góndola como en el V-22. Esto permite a los pasajeros entrar y salir por las puertas laterales de forma segura, sin tener que lidiar con una góndola colgando o con su escape caliente.

"El tamaño y la eficiencia de la plataforma de rotor basculante V-280 nos han permitido utilizar este motor probado en combate a un nivel de potencia reducido, lo que proporciona un mayor tiempo en vuelo", compartió Jena Wright, vicepresidenta sénior de campañas estratégicas de Rolls- Defensa Royce. “Esto también permite un crecimiento inherente para entregar amplia potencia a medida que aumentan la capacidad o las necesidades de las aeronaves. Además, la configuración nivelada y no giratoria de la góndola del motor en el V-280 simplifica la instalación para mejorar la mantenibilidad y la confiabilidad. Nuestro desarrollo de la solución "de extremo a extremo" con Bell incluye el uso de un filtro de barrera de entrada, que mejora significativamente la vida operativa del motor. Esto nos permite lograr un aumento en el rendimiento sin riesgo para el cronograma”.

Lazzara añadió su perspectiva sobre el diseño del avión y dijo: “El ala está diseñada de forma completamente diferente al V-22 para reducir el coste de fabricación y el coste del avión. Las palas proprotor son notablemente más sencillas de producir y más baratas. Enfoques como estos están presentes en todo el avión, porque el esfuerzo de diseño se centró en reducir costos y aumentar los objetivos de sostenibilidad, sin comprometer el rendimiento o la capacidad”.

Bell ha diseñado el V-280 teniendo en cuenta el tamaño, el peso y la potencia (SWAP) y la modularidad para adaptarse a varios conjuntos de misiones. Hablando del potencial de la evacuación médica, la organización dijo que han trabajado con tres empresas para aprender de las aplicaciones civiles de las configuraciones de evacuación médica. "Lo hicimos para asegurarnos de no diseñar algo accidentalmente", dijo Lazzara.

Como primer rotor basculante civil que se certificará, el Leonardo AW609 representa una revolución potencial en el transporte aéreo de punto a punto. El AW609 tiene capacidad para dos tripulantes y nueve pasajeros, y gracias a su largo alcance (700 nm) y alta velocidad de crucero (270 nudos), requiere menos bases para brindar la misma cobertura que los helicópteros tradicionales. Esta capacidad, junto con una estructura de avión compuesta presurizada, un sistema de control de vuelo por cable y un robusto sistema de protección contra el hielo, hace que el AW609 sea ideal para una amplia variedad de misiones que incluyen transporte VIP y ejecutivo, servicios parapúblicos, médicos y de rescate, seguridad nacional y más.

Según Bill Sunick, director de marketing de Tiltrotor de Leonardo, el AW609 está preparado para proporcionar una capacidad revolucionaria al mercado de EMS, ya que reducirá el tiempo de transferencia entre hospitales y, al mismo tiempo, otorgará un área de cobertura más amplia. Al mismo tiempo, se garantiza un alto nivel de atención para salvar vidas gracias a un perfil de vuelo suave con una cabina presurizada diseñada para navegar de manera eficiente a 25.000 pies.

©Leonardo

Un AW609 con equipamiento médico puede transportar hasta cinco miembros del equipo médico y un paciente en camilla. La baja altura del piso de la cabina permite cargar y descargar más fácilmente a los pacientes del avión.

El AW609 está propulsado por dos motores turboeje Pratt & Whitney Canada PT6C-67A. El motor de la serie PT6 es reconocido por su uso en numerosos aviones y helicópteros, siendo esta variante una de las más potentes. Además, para su uso en el AW609, el motor ha sido calificado para funcionar tanto en orientación horizontal como vertical.

El momento de la certificación aún no está definido, pero Sunick compartió lo siguiente: “Nos abstenemos de especular sobre el momento preciso de la certificación, aunque después de haber volado más de 1.900 horas de vuelo definitivamente podemos ver la luz al final del túnel. De hecho, los pilotos de la Administración Federal de Aviación (FAA) volaron recientemente el AW609 por primera vez en preparación para la Autorización de Inspección de Tipo, que verá vuelos adicionales de la FAA a medida que el programa avance a las etapas finales del proceso de certificación”.

No hay duda de que los aviones de rotor basculante ofrecen una capacidad asombrosa. Lo que ha limitado su adopción ha sido el costo, que uno esperaría con una nueva capacidad de transformación. Sin embargo, la capacidad ya está madura y empresas como Bell y Leonardo se centran en hacer que sus plataformas sean más asequibles.

“Los rotores basculantes ya no son algo emergente. Está aquí, es maduro y tiene una capacidad absolutamente probada”, afirmó Lazzara. “¿Será el V-280 más accesible que el V-22? Creo que, absolutamente, la respuesta es sí, y creo que eso realmente cambia la conversación porque la razón por la que el mundo no vuela V-22 es porque es una capacidad bastante costosa de conseguir, y si no lo fuera, todos estarían después, porque la capacidad ha sido probada”.

Operadores como la Guardia Costera de EE. UU. han expresado interés en la tecnología de rotor basculante; sin embargo, el costo y el tamaño son factores que presumiblemente impidieron que el servicio adoptara esta capacidad. Dicho esto, las capacidades de los rotores basculantes se adaptan maravillosamente a la misión de la Guardia Costera, como describió Fuller: “Desde una perspectiva SAR, es necesario recuperar a la gente rápidamente, por lo que los rotores basculantes brindan la velocidad de un ala fija, pero luego se puede convertir al modo helicóptero. y rescatar a las personas que necesitan ser salvadas. La plataforma adecuada depende de la misión; El V-22 puede ser demasiado grande, pero algo más pequeño como un V-280 podría ser una gran solución”.

Mientras tanto, continúa la investigación y el desarrollo de plataformas de rotor basculante. Bell está investigando su iniciativa High Speed ​​VTOL (HSVTOL), cuyo objetivo es proporcionar a la próxima generación de aviones de guerra flexibilidad de pista y mayor velocidad, alcance y capacidad de supervivencia. Esta tecnología combina la capacidad de vuelo estacionario con baja corriente descendente de un helicóptero con las características de velocidad (>400 nudos), alcance y capacidad de supervivencia de un avión de combate.

“Los aviones HSVTOL de Bell son tecnología original de próxima generación, capaces de proporcionar velocidad de elevación vertical, alcance y capacidad de supervivencia. Los aviones están diseñados para reducir significativamente el tiempo de respuesta de rescate y el riesgo de la misión al permitir el acceso a áreas en disputa a velocidades más altas y una mayor capacidad de supervivencia de los aviones”, dijo Lee Anderson, Director de Innovación de Bell.

El Dr. Attariwala se formó como médico y se ha consolidado como un periodista de gran prestigio que colabora en diversas publicaciones aeroespaciales, de defensa, de formación y simulación y de aplicación de la ley en todo el mundo. Es colaborador habitual de la revista AirMed&Rescue.