«Barras y Estrellas»: ORIGENES DEL NORTHROP F-5 (1° Parte)

Por: Jet Jet

Con unas prestaciones y una capacidad notables, el F-5 fue uno de los grandes aciertos de Northrop y un próspero producto de exportación de la industria aeroespacial estadounidense. Suministrado a veces bajo los términos del Programa de Asistencia militar (MAP) y otras veces comercializado en virtud del Foreign Militay Sales (FMS), llegó a operar con mas de 30 fuerzas aéreas alrededor del mundo; habiendo sido producido en un número superior a las 2600 unidades en los EEUU, Canadá, España, Suiza, Corea del Sur y Taiwán.

Aprendiendo a volar: N-102 “Fang»

A principios de los cincuenta, las crecientes urgencias por la carrera armamentista de la Guerra Fría había colocado a las empresas dedicadas a la defensa en una precaria posición. En materia aeronáutica, muchos diseños estadounidenses se esforzaron por lograr el máximo rendimiento durante toda la vida útil del sistema, con total presidencia del costo necesario para lograrlo. Esto condujo a una serie de aviones de combate que resultaban extremadamente onerosos de adquirir y mantener, quedando al alcance de un puñado de naciones.

Diseñar y construir un sistema de armas modernos ya no era una tarea que pudiera llevarse adelante en solitario, y la tendencia de la industria para la defensa se inclinaba hacia la formación de empresas conjuntas capaces de absorber los enormes costos de R&D.

En ese contexto, Northrop debió asumir la necesidad de un cambio para no perder competitividad. Ese cambio vino de la mano de una re-estructuración corporativa y de una modificación en la forma en que se vislumbraban las oportunidades de negocio a futuro. Aunque se consideraba que las ventas militares serían la columna vertebral de la empresa, existía un enorme peligro derivado de la dependencia exclusiva de un único cliente y fue así como se comenzó a considerar con un mayor detenimiento las oportunidades de venta en el extranjero, y no solo dentro de los EEUU.

Sin Jack Northrop en el liderazgo del equipo de diseño de la compañía, a partir de diciembre de 1952 Edgar Schmued se convirtió en vicepresidente a cargo de ingeniería y con él se inició un proceso en virtud del cual se disparó la búsqueda de lo que se dio en llamar caza de “nueva generación”.

Por esa época los aviones pesados, potentes y complejos estaban a la orden del día, pero el equipo directivo de Northrop decidió ir por un camino muy diferente, refinando la idea de un diseño de caza ligero, simple y, lo que es más importante, económico. El aumento en la complejidad y los costos operativos de muchos aviones de combate modernos y sus sistemas resultaba preocupante, y se preveía que muchos países no podrían pagarlos o, si podían, solo adquirirlos en cantidades muy pequeñas.

El logro de la solución menos onerosa y compleja para los problemas de defensa se convirtió en un  gran desafío, el cual se abordó con aplicación de tecnología avanzada para proporcionar la máxima efectividad de la fuerza al mínimo costo.

Los trabajos de Northrop Corporation se enfocaron en mantener contenido el tamaño y el peso del nuevo modelo, aunque debía igualar o mejorar las prestaciones del F-89. El pequeño caza seria diurno, supersónico, liviano, de mantenimiento sencillo y bajo costo. Su planta motriz debía proporcionar una alta relación empuje peso, y con ello se garantizaría un gran régimen de ascenso y capacidad de operar a gran altitud. A pesar de que por ese momento Northrop producía a gran escala el F-89 “Scorpion”, el diseño había demostrado sus debilidades y se pretendía ir un paso más allá adaptando nuevas soluciones aerodinámicas y de diseño, nuevos materiales y un concepto de mantenimiento y operación que se alejaba sustancialmente de aquel con el que la USAF operaba todos sus medios aéreos por aquel entonces.

El momento era más que propicio para dar por tierra con aquellos paradigmas que se asumían como verdades inamovibles, y Northrop buscó afanosamente respuestas en una serie de estudios concentrados para un nuevo tipo de sistema de armas tripulado.

Rápidamente se comenzó a trabajar en varias propuestas de cazas mono y biplazas. Dos de estos diseños fueron el caza diurno N-102 «Fang» y el posterior N-156, el cual se pensó con una y dos cabinas.

Una palabra podía definir perfectamente al N-102: “Innovación”; algo de lo que Northrop sabía muchísimo. A fines de 1952 Edgar Schmued, vicepresidente a cargo de ingeniería, dio el puntapié inicial del programa, el cual recibió el nombre de “Fang”, y Welko Gasich encabezó el equipo de diseño preliminar.

Cuando vio la luz en el tablero de dibujo, el “Fang” exhibía características tan novedosas que en algunos aspectos superaba considerablemente a los diseños tradicionales y fue visto como una solución económica para los requisitos de la USAF a corto plazo.

De pequeñas dimensiones y peso (no superaba los 14 metros de largo y las 9 toneladas de peso normal al despegue), presentaba un tren triciclo retráctil, una configuración de alta ala en delta con cola y estaba propulsado por una única planta motriz alimentada por una toma de aire ventral. El fuselaje era de construcción metálica tipo semi-monocasco, diseñado para un extensivo empleo de remaches de aleación de aluminio, y contaba con revestimientos reforzados, incluidos los de las alas en donde se hacía empleó chapa corrugada (1) para mejorar su resistencia.

(1) La chapa corrugada se suele usar en zonas de paneles estructurales grandes para aumentar la inercia de la chapa con peso reducido.

La facilidad y accesibilidad para las tareas de mantenimiento se enfatizó como nunca antes en un caza y la mayor parte del interior del fuselaje era accesible por medio de paneles o puertas removibles. La proa estaba articulada, exponiendo inmediatamente el radar, la electrónica, el armamento fijo y componentes del sistema hidráulico. El parabrisas y la cúpula de la cabina estaban completamente abisagradas para facilitar el acceso a sus áreas internas y la instrumentación de abordo.

Otra cuestión que se tuvo muy presente fue la facilidad de operación. Por ello, el  reabastecimiento se diseño para ser llevado adelante desde un único punto y los grandes depósitos de carburante situados detrás de la cabina se podían recargar en solo 2.7 minutos. En una situación de combate típica, en las cuales las operaciones de rearme, carga de oxígeno y reabastecimiento de combustible se llevarían a cabo simultáneamente, el “Fang” podría estar listo para la acción en unos notables seis minutos.

En el N-102 si había algo que no faltaba era la innovación. Su compartimiento motriz se pensó para albergar al menos 5 opciones de motorización diferentes y los trabajos necesarios para ir de una planta propulsora a otra podían ser llevados adelante incluso en bases avanzadas. Este concepto de «paquete de potencia» se logró gracias al diseño de un soporte para el motor el cual hacía que este quedara suspendido de la estructura primaria del fuselaje inferior en lugar de formar parte integral del mismo.

Incluso las opciones de armamento que podría cargar el avión eran altamente configurables, y bajo estándares actuales se podría decir que el “Fang” era un pequeño caza polivalente el cual rápidamente podía ser adaptado para diversos tipos y perfiles de misión.

Las características de su estructura y su pequeño tamaño contribuyeron a que se alcanzara el objetivo de un bajo peso bruto. Esto, sumado a las 14.350 libras de empuje del turborreactor General Electric XJ79-GE-1, resultó fundamental para que los ingenieros pudieran estimar prestaciones de velocidad máxima, régimen de ascenso, techo de combate y maniobrabilidad superiores a las del F-89.

A pesar de las obvias ventajas que presentaba respecto del “Scorpion” y del posterior F-102 “Delta Dagger”, el N-102 no fue bien recibido por la USAF la cual no estaba aún lista para aceptar la idea de un caza pequeño, liviano y de bajo costo. Por otra parte, el diseño en sí mismo termino siendo fuente de problemas ya que su tamaño y diseño monomotor terminaron comprometiendo el alcance de la aeronave y causando una inaceptable elevación de los costos operativos.

Aunque en 1953 se fabricó una maqueta a gran escala del “Fang”, y Northrop buscó enérgicamente apoyo para construir un prototipo, el proyecto no avanzó más allá de esa fase conceptual. La maqueta del N-102 “Fang” se utilizó en la planta de Hawthorne hasta mediados de los 50´s como una especie de tablero para probar para nuevas ideas de ingeniería, y a partir de 1956 comenzó a ser utilizada por el Instituto Aeronáutico de Northrop en la enseñanza de los estudiantes de ingeniería.

Buscando nuevos horizontes: N-156

Entre 1950 y 1953 EEUU se vio inmerso en la guerra de Corea, y el conflicto tuvo profundas implicancias a nivel militar para los americanos. Las lecciones aprendidas obligaron a re evaluar seriamente su postura de defensa, y hubo un fuerte estímulo para la preparación militar. Ello se notaría con gran claridad durante el desarrollo de las acciones militares y particularmente luego de su finalización. en los años posteriores a la finalización del conflicto, como recordaría años más tarde Thomas Victor Jones, quien fuera presidente de Northrop entre 1959 y 1976 y uno de los artífices de las nuevas ideas que se prendía transmitir con el F-5, “El país estaba en un atracón tecnológico”, aunque existían muchísimas alternativas entre las cuales elegir para poner manos a la obra.

De los tableros de dibujo de grandes constructores aeronáuticos como Convair, Douglas, Grumman, Lockheed, McDonnell Douglas, North American, Republic y Vought surgirían diseños icónicos que materializaban el “sumun” de todo el conocimiento y la innovación técnica conocida hasta ese momento.

Pero la aplicación de tales conocimientos e innovación tenía un precio. Los diseños que se materializaron a partir de 1951 eran pesados, potentes y complejos, por lo que sus costos operativos eran enormes y se encontraban al alcance de muy pocas naciones. Era la época de la Serie Century de aviones de combate, la cual comenzó con el North Amercian F-100, y a partir del inicio de dicha serie se produjo una constante ampliación de la brecha técnica entre las capacidades de los cazas de primera línea de Estados Unidos y los viejos aviones de combate de segunda y tercera fila de sus aliados.

Aunque el N-102 había fracasado en llegar a la línea de producción, sus características de diseño se proyectaron de tal manera que resultarían determinantes en el futuro comercial de Northrop en los años posteriores a 1953; influyendo todos los diseños que le seguirían, incluidos el N-156 y finalmente el F-5.

Un caza pequeño, simple y económico no era solo el resultado de un “capricho” de Northrop, sino que también era una necesidad para aquellas naciones incapaces de afrontar las cuantiosas erogaciones necesarias para sostener en operación aeronaves como las de la serie “century”. Fue así que en 1954 la OTAN lanzó una competencia de diseño para logar un caza ligero, y compañías como la italiana AERFER o la británica Folland se embarcaron en programas de investigación destinados a lograr un avión capaz de permitir un poder aéreo asequible y efectivo.

Northrop vio con claridad que su horizonte de negocios se podría expandir más allá del mercado doméstico y que diseños como el N-102 eran una necesidad plausible y real. Al caer en cuenta de las potenciales ventas que podrían lograrse en el extranjero entre los países de la OTAN y SEATO, equipos de ejecutivos y personal técnico de la empresa visitaron las naciones más pequeñas de Europa y Oriente, así como el continente de Australia. Fue un gran esfuerzo de la empresa comprender en profundidad las necesidades militares extranjeras y establecer la credibilidad de las capacidades de Northrop. Al comprender cuales eran las futuras necesidades de las fuerzas aéreas de estas naciones se pudo advertir sin hesitaciones que existía un requisito firme para un avión que fuera extremadamente versátil, fácil y económico de operar y mantener, lo suficientemente resistente para funcionar en condiciones menos que ideales, altamente confiable, seguro y asimismo capaz de contribuir en el entrenamiento de los futuros pilotos de combate.

Una noción resultó fundamental a la hora de tratar de convencer a los aliados de EEUU, que resultaba mucho más ventajoso adquirir un producto de Northrop que de otros constructores aeronáuticos. Dicha noción sería la de “costo de vida”. Acuñada por Thomas “Tom” Jones a principios de los cincuenta, se convertiría en el corazón de una filosofía de diseño que persistiría a lo largo de los años por venir. Jones entendía que el costo de un avión de combate no era el de su adquisición, sino el del total necesario invertido para operarlo durante toda su vida útil. Ciertamente el concepto era radical en los EEUU, que no acostumbraba a efectuar semejante cálculo dada la magnitud de las sumas de dinero que se destinaban a invertir en gastos para la defensa. Sin embargo, el razonamiento de Jones era por demás atractivo para otras naciones que contaban con presupuestos acotados para operar material militar, y por lo tanto estaban obligadas a sopesar numerosas variables a la hora de incorporar al servicio un sistema de armas.

Si bien el N-102 se había demostrado muy adecuado técnicamente, inicialmente era más caro por libra de fuselaje que los diseños tradicionales. No obstante ello, de acuerdo con la filosofía de costo de vida de Northrop, la compañía pronosticó un costo más bajo a lo largo de su vida útil debido a la convertibilidad del diseño. Esto no fue suficiente para captar la atención de la USAF, y el proyecto fue abandonado parcialmente dando lugar a que Welko Gasich focalizara los esfuerzos en otros diseños que parecían más prometedores.

Como no podía ser de otra forma para la compañía oriunda de Hawthorne, California, la innovación era clave. Gasich reunió un nuevo equipo de trabajo que contaba con Robert Katkov y Art Nitikman en la parte aerodinámica; Art Ogness en estructuras; Lee Begin en configuración y George Gluyas en prestaciones. Para encarar el diseño del nuevo modelo se decidió echar mano a la última tecnología disponible, incluida la aerodinámica supersónica de segunda generación, los últimos motores de alta relación empuje-peso disponibles y la última tecnología estructural y de fatiga; combinado todo esto con un diseño de bajo costo de mantenimiento y operación.

El proyecto recibió la denominación doméstica de N-156 y a veces es llamado “Tally-Ho”, habiendo dado lugar al menos a siete diferentes propuestas de configuración mono y biplaza, todas con una propulsión bimotora. De todas estas propuestas, incluida una con cola en “T” para operar desde portaaviones ligeros, solo el N-156F (monoplaza) y el N-156T (biplaza en tándem) se mostrarían viables. Los trabajos de diseño comenzaron aproximadamente en el año 1954 y aprovecharon gran parte de los estudios llevados adelante en el N-102, adicionando todos los avances acaecidos sobre todo en la teoría aerodinámica de segunda generación.

Los ingenieros de Northrop basaron su trabajo en tres pilares fundamentales: la aerodinámica, la propulsión y el costo de operación y mantenimiento.

A principios de los cincuenta las aeronaves desarrolladas coqueteaban con la barrera del sonido, y al acercarse a la misma experimentaban una serie de problemas aerodinámicos producto de la resistencia de onda que aparecía a medida que se producía la formación de ondas de choque en régimen transónico y supersónico.

Por otra parte, el gran salto prestacional que se había producido en los aviones de combate, como consecuencia del empleo de turborreactores, había traído consigo diseños que presentaban deficiencias de rendimiento y problemas importantes en la estabilidad longitudinal y direccional lateral; problemas como cabeceo en modelos con cola en T y fenómenos de acoplamiento de balanceo en aviones con alas de elevada flecha.

Para ser supersónico el N-156 debía solucionar todos estos déficits y contar con un nuevo diseño de fuselaje, alas y superficies de control. Este nuevo diseño permitiría una reducción de la resistencia de onda en régimen transónico; una mejora en las prestaciones de crucero; y se lograban cualidades de vuelo superiores en toda la envolvente de vuelo.

Para un avión supersónico de principios de los cincuenta poco podía hacerse para lidiar con el aumento de arrastre transónico, y los diseños que salían de los tableros de dibujo recurrían a la utilización de motores cada vez más potentes para lograr rebasar la barrera del sonido. Cuando la Fuerza Aérea de los Estados Unidos quiso incorporar su primer caza específicamente supersónico, el F-102 Delta Dagger, pronto descubrió que a pesar de las 17.198 lbf de empuje con poscombustión de su turborreactor Pratt & Whitney J57-P-25, el modelo apenas si lograba una modesta velocidad máxima de Mach 1.2. Los ingenieros de Convair estaban desconcertados por esta falta de rendimiento hasta que un investigador de NACA llamado Dr. Richard Whitcomb estudio en profundidad el tema y formulo una interesante teoría que lo cambiaría todo.

Bibliografía y fuentes consultadas

– AIAA Professional Study Series, «Northrop F-5 Case Study in Aircraft Design«, Presentado por William G. Stuart, Setiembre de 1978.

– Aviation Clasics «Northrop F5 Freedom Fighter» – Nº 19, 2013

– Avion Revue Internacional «F-5 Freedom Fighter» – Edición Especial

– N-156 Limited War Fighter – Northrop Corporation – NORAIR DIVISION Hawthorne California – Bruchure institucional, 1960-1961

– Northrop «An Aeronautical History», A commemorative book edition of airplane designs and concepts, By Fred Anderson, Publicado por Northrop Corporation.

– “Northrop Grumman F-5 Tiger, Freedom Fighter, Tiger II and Tigereye plus T-38 Talon and F-20” by Andy Evans – Sam Publications

– Northrop Corporation F-5A and F-5B, NB 62-73, Setiembre de 1962 -Brouchure

– USAF T-38 Supersonic Jet Trainer –  NORAIR DIVISION – Hawthorne California – NB 61-62, Bruchure institucional.

– “The History of North American Small Gas Turbine Aircraft Engines”, by Richard A Leyes II and William A Fleming, AIAA y Smithsonian Institucion, 1999

CONTINUARÁ