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José María Rebés

El Monstruo del Mar Caspio (Ekranoplanos)

Topic started
1-11-2014 19:39:11
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En el Mar Caspio habita un monstruo, para el que no hay que usar buscadores de profundidad como en el Lago Ness, ni revelar poco fiables fotografías en busca de lo que uno quiere ver. Este monstruo está aparcado a la luz del día, a los ojos de los satélites de observación, al alcance de la vista de cualquier curioso que cuente con un mapa por satélite: se trata del avión más extraordinario que haya nunca sobrevolado ese y otros mares, se trata del Ekranoplano más famoso, bautizado como el "Monstruo del Mar Caspio" por evidentes razones. Un aparato de más de 500 toneladas de peso y 95 metros de longitud (usando la típica comparación, un campo de fútbol debe ser de 90 a 120 metros en longitud) que vuela a pocos centímetros de la superficie del agua, sin tocarla pero sin despegarse de ella.

http://goo.gl/maps/DrJAp

¿Qué es un Ekranoplano exactamente? Para comenzar es una palabra rusa, o con una parte rusa: "ekrano", que proviene del nombre del "efecto suelo" en ruso: "ekrannyy effekt". Esa es la base de este aeroplano: el efecto suelo, que le permite viajar a una elevada velocidad por el hecho de hacerlo a ras de suelo (de agua en este caso). Vamos a explicar un poco los fundamentos del efecto suelo, algo que seguramente sonará a carreras de Fórmula 1.

Imaginemos un colchón de esos denominados "de espuma", sin armazón interno. Si lo sometes a presión normal disminuirás su altura, aumentando la densidad (por ejemplo cuando te tumbas en él), pero sometido a una cierta presión límite, mediante una prensa, su densidad ya no podrá aumentar, su altura ya no disminuirá. Algo así pasa con el aire, sometido a una determinada presión se comporta de una manera diferente a como se comporta a densidades menores, o sea, a presiones menores. Se convierte en una tabla en la que es más fácil deslizarse de lo que lo era a una presión ligeramente inferior: ha aparecido el efecto suelo.

Técnicamente se explica que el fenómeno conocido como efecto suelo se produce cuando hay una diferencia de presiones importante entre la que hay sobre un cuerpo en movimiento horizontal y la que hay bajo el cuerpo, siendo la inferior más elevada que la superior, estando el cuerpo muy cerca del suelo (o del agua). Con un escenario como éste el flujo del aire se ve alterado con respecto al flujo que se observa con distancias al suelo superiores.

En el caso de la Fórmula 1 el efecto que se busca es justamente el contrario: zona de bajas presiones por debajo y zona de altas presiones por encima del bólido, para pegar el automóvil al suelo. En el caso de los helicópteros el llamado efecto suelo tiene el mismo significado que el descrito para los ekranoplanos. En este caso, en la proximidad al suelo los vórtices generados en los extremos de las palas del rotor principal se reducen de tamaño considerablemente, y las líneas de flujo de aire generadas por el rotor, que habitualmente podríamos dibujar como flechas perpendiculares a tierra, se aplastan y curvan por debajo del helicóptero, adoptando una forma que recuerda a la peana de una copa, por ejemplo. El resultado es una sustentación aumentada cuando el helicóptero está más o menos a una distancia del suelo de la mitad del diámetro del rotor.

Y hay que hacer un inevitable inciso aquí para aclarar por qué un "hovercraft" (aerodeslizador) no está en la categoría de los aparatos de efecto suelo: un hovercrafat produce la presión bajo su superficie de forma directa, elevándose sobre el empuje que ejerce contra la superficie bajo él, y usando otro dispositivo (motor o rotor) para su desplazamiento, mientras que un avión que aprovecha el efecto suelo no deja de ser un avión impulsado de una forma tradicional, pero que se aprovecha del efecto suelo al volar bajo.

Volviendo a los aviones, es evidente que para conseguir un efecto suelo las alas del avión en vuelo raso deben aproximarse lo más posible al suelo, y de tal manera que la superficie de las alas sea homogénea por debajo, lo que implica el uso de motores por encima de los planos. Si los motores estuvieran por debajo entonces la distancia entre los planos y el suelo podría no ser la requerida para el efecto suelo, y además provocarían alteraciones indeseables en el flujo del aire. Así es que ya tenemos una primera conclusión acerca del diseño de un ekranoplano: alas muy bajas, a la altura de la parte inferior del fuselaje, y motores elevados. Si se quiere utilizar estos aviones por encima del mar lo mejor es que sean hidroaviones, lo que impide que los planos estén a la altura de la parte inferior del fuselaje (en forma de quilla), sino ligeramente por encima, y que los planos tengan por debajo estabilizadores para el amerizaje.

Sobre el papel parece conveniente que las alas sean totalmente horizontales, no en ángulo con respecto al fuselaje, pero eso sería óptimo si esos aparatos volaran exclusivamente en vuelo rasante. Si se quiere que pueden elevarse como un avión normal es probable que entonces se opte por un ángulo variable. O quizás simplemente lo mejor sea dotar al avión de dos juegos de alas, como en el caso del Beriev Be-2500, un aparato con alas por encima del fuselaje, que salen inmediatamente detrás de la cabina de pilotaje en delta hacia atrás, y con motores por encima de las alas, y alas posteriores por debajo del fuselaje, para el vuelo que aprovecha el efecto suelo.

En el enlace del inicio de este artículo se puede ver un ekranoplano de tipo "Lun" (1989). En la parte inferior de la imagen está el morro y 8 turbinas dispuestas 4 a 4 a cada lado, de tal forma que el conjunto parece formar unas cortas alas. En el centro del avión se aprecian las alas de efecto suelo, y en la parte trasera del avión los estabilizadores horizontales. Este "Lun" (gavilán en ruso) tiene además 6 bahías para misiles antibuques por encima del fuselaje (es un diseño del final de la guerra fría). Con una longitud de 74 metros, un peso vacío de 286 toneladas y un desplazamiento de 350 toneladas, su velocidad máxima era de 500 km/h con respecto al suelo. Como curiosidad su techo de servicio es de 5 metros nada más, y su alcance de 2000 km [nota: corren muchas cifras por Internet sobre las especificaciones de estos aparatos, me baso en las dadas por un documento científico, no en las encontradas en enciclopedias populares, como Wikipedia, o en páginas webs de aficionados a la aeronáutica]. Merece la pena echarle un vistazo a este vídeo sobre el Lun: http://www.youtube.com/watch?v=pFA9q6wHGNc

No fue el primer ekranoplano construido. El precedente fue el Orlyonok (1979), que en ruso significa aguilucho, con 58 metros de longitud, una velocidad máxima de 350 km/h con respecto al suelo y un techo de 3-4 metros sobre el suelo, con un alcance de 1000 km, desplazando 120 toneladas. Fue operado durante unos 10 años, con más de 400 operaciones, unos 500 despegues y amerizajes con oleajes de un máximo de 2,5 metros, acumulando alrededor de 300.000 km de desplazamientos. Lo podéis ver evolucionando es estos vídeos: http://www.youtube.com/watch?v=PTHkJ99ecsY y http://www.youtube.com/watch?v=AHcxmZ0qI7Y

El Beriev es un avión de transporte anfibio, que puede aterrizar como avión o amerizar como hidroavión. El MTOW previsto era de 2500 toneladas, cifra que da una parte del nombre del modelo.

Y nos hemos dejado para el final al Monstruo del Mar Caspio, con el que abrimos el artículo. Su nombre técnico era "KM" (Korabl Maket, pero conocido también como "Kaspian Monster", que son las mismas iniciales), construido en 1966. El curioso nombre de Monstruo del Mar Caspio proviene de los servicios de inteligencia occidentales, que incapaces de entender lo que desarrollaban los soviéticos en el Mar Caspio, y dado el tamaño del aparato y su vuelo cercano al mar, le adjudicaron un sobrenombre de trabajo que fuera fácil de memorizar. Los datos de este aparato varían según las fuentes, pero la longitud venía a ser más o menos de poco más de 90 metros, su peso en vacío de 240 toneladas y su MTOW de algo más de 500 toneladas, con una velocidad de vuelo de 460 km/h con respecto al suelo, un altitud de servicio de 14 metros y un alcance de 1500 km. Se construyó, siendo en su época el avión más grande del mundo, hasta la aparición del Antonov An-225. El año 1980 sufrió un accidente, por culpa dicen del piloto, y por los costes que implica reflotarlo se abandonó el aparato bajo el mar. Aquí lo tenéis, majestuoso e increíble: http://www.youtube.com/watch?v=V8Nu94khHoo

No sé lo que pensaréis de todo esto, pero a mí ver un aparato de 500 toneladas volando pegado al mar a 460 km/h me produce un vértigo terrible, una sensación de irrealidad.

Se construyeron otros aparatos más en aquél lejano Este basados en el efecto suelo, ambos embarcaciones de pasajeros:

- Amphistar, con un peso de 1900 Kg y un MTOW de 2200 Kg, desplazándose sobre oleajes de máximo 0,3 metros a 148 km/h y con un rango de 400 km. Se trata de un avión de recreo de 4 pasajeros, que parece deslizarse apoyado en el mar. Es fácil encontrar imágenes e información sobre él en Internet. Aquí tenéis un vídeo en el que se ve muy bien su ágil desplazamiento: http://www.youtube.com/watch?v=bgfQ2DwPIzo
- Volga-2. Construido en 1986 es algo mayor que el Amphistar, con un peso de 2700 Kg y un MTOW de 3500 Kg, pudiéndose desplazar sobre oleaje de 0,5 metros a 110 km/h, con un alcance de 500 km y un máximo de 10 personas a bordo. Lo podéis ver en estas imágenes: http://www.youtube.com/watch?v=13wpQ9xxpTU

Hasta aquí los ekranoplanos del Este, los que nos hacen soñar con otras tecnologías y otra capacidad de inventiva. Occidente también trató de apuntarse a los vuelos de efecto suelo, con desarrollos paralelos en el tiempo, siempre de tamaños inferiores a los soviéticos. Modelos como el X-112 y el X-113 son fáciles de encontrar en Internet. En este Occidente se les bautizó de otras maneras, la más habitual WIG ("Wing-in-ground-effect"). Esta es una lista de algunos de los proyectos occidentales:

- Jörg IV, alemán, de 1981, con 740 kg de peso y desplazando 200 más a 124 km/h y un rango de 200 km.
- Jörg V, alemán, de 1987, con 3500 kg de peso y desplazando 500 más a 148 km/h y un rango de 500 km. Para 8 pasajeros.
- Jörg VI, alemán, de 1991, con 3150 kg de peso y desplazando 800 más a 124 km/h y un rango de 400 km.
- Airfish-3, alemán de 1990, con 650 kg de peso y desplazando 190 más a 120 km/h y un rango de 370 km.
- VT-01 Hoverwing, alemán de 1997, con 915 kg de peso y velocidad de 120 km/h.
- X-112, norteamericano de 1963, con 327 kg de peso y desplazando 160 kg a 120 km/h. Su patente fue utilizada para el desarrollo de otros modelos, como los X-113, X-114 y Airfish-3.
- X-113, alemán de 1970, con un MTOW de 360 kg y una velocidad de 157 km/h.
- X-114, alemán de 1977, con 1500 kg de peso y desplazando 500 kg más a una velocidad de 185 km/h.
- L-325 Flarecraft (otra forma de decir ekranoplano), norteamericano, velocidad de 120 km/h, llevando a 4 pasajeros. No he encontrado más datos fiables sobre él, aunque es fácil encontrar imágenes y divulgaciones sobre él en Internet.

Algunos de estos occidentales están es esta página web (las especificaciones varían de una web a otro, como indiqué más arriba): https://sites.google.com/site/hoverwingwigcraft/publications

No siendo occidental, pero tampoco del Este, encontramos un ejemplo chino:

- Ram Wing Vehicle 902, de 1984, de 385 kg de peso desplazando 105 kg más a 120 km/h, con un único asiento, el del piloto. Un avión experimental.

Boeing se quiso apuntar a esta tecnología con el diseño llamado "Boeing Pelican ULTRA" ("Ultra Large TRansport Aircraft", es decir, "Aeronave extragrande de transporte"). El anuncio en 2002 del inicio del proyecto causó mucha expectación, pero el tiempo ha pasado y Boeing no ha vuelto a hablar del tema. Las especificaciones conocidas son: 122 metros de longitud, 152 metros de envergadura (más del doble que un Boeing 747), 1400 toneladas de MTOW.

http://www.boeing.com/news/frontiers/archive/2002/september/i_pw.html

Pero en realidad no se trata de un ekranoplano, es decir, no se aprovecha del efecto suelo para volar de la misma manera que los comentados más arriba. El diseño de sus alas no es en planos horizontales, ni están a la altura de la parte inferior del fuselaje, sino que arrancar desde la parte superior del fuselaje, con una parte horizontal y una parte en ángulo que hace que la punta de las alas esté a la altura de la parte inferior del fuselaje. Se tata de un avión enorme, pero un avión, que se aprovecha del efecto suelo en una medida inferior a los ekranoplanos.

Me dejo para el final el Beriev Bartini VVA-14, un avión que tampoco es exactamente un ekranoplano, a pesar de ser del Este, sino que se aprovecha, como el teórico Boeing Pelican, del efecto suelo en una de sus configuraciones de vuelo. Puede despegar desde el mar y volar a altitud de crucero elevada en vuelo normal, pero también se le dotó de capacidad de vuelo cerca del suelo o del agua. Uno de los dos prototipos está en pésimas condiciones en el Museo de la Fuerza Aérea Rusa en Monino.

Para los interesados en la teoría del efecto suelo en aeronáutica, este documento de 87 páginas del Centro de la Tecnología de Diseño de Aeronaves Sir Lawrence Wackett y del Instituto Real de Tecnología de Melburne (en inglés, Febrero 1999): http://www.dsto.defence.gov.au/publications/2058/DSTO-GD-0201.pdf

Espero que haya sido de vuestro interés este pequeño artículo sobre estos grandes ingenios. Saludos,

José María Rebés

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Modificado el 12/01/2014 21:19:45

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