lunes, 29 de enero de 2018

Comparativa de prestaciones de cazas ligeros

Desde hace tiempo suele encontrarme con noticias a favor y en contra de los diferentes cazas ligeros disponibles en el mercado. Hoy en día este tipo de aviones son muy útiles porque se pueden combinar como aviones de entrenamiento y combate, y su coste es menor que a otros modelos de gama alta, como los F-15 y Flanker, de enorme alcance y pegada. En el mercado hay hasta 4 modelos diferentes, por lo que hay mucha competencia.

Algunas comparativas me llaman la atención. Por ejemplo, un medio indio criticaba al Tejas porque su alcance era  hasta 3-4 veces menor que el de otros modelos. Para quien conozca el mundillo de la aviación militar le puede resultar un poco extraño, porque es bien conocido que todos estos cazas (Gripen, T-50, JF-17 y Tejas) son todos de unas dimensiones similares, y 3 de ellos utilizan la misma turbina F404 en versiones diferentes. Para comparar con más detalle las características hice la tabla que se ve abajo. A la derecha he colocado datos para el MiG-21bis, caza ligero y de bajo coste por excelencia; y del nuevo Gripen NG. Esta versión tiene más combustible interno y un motor General Electric F414 más potente. No he encontrado datos de combustible para comparar.

Tabla 1: Comparativa de cazas ligeros, hacer click para agrandar. 
 
Las dimensiones físicas del JF-17, Gripen, T-50 y Tejas son muy similares. En combustible interno el KAI T-50 es algo menor (1), pero su versión de caza tiene más capacidad. La superficie alar del Tejas es algo más alta por si configuración de doble ala delta. La del Gripen quedaría a medio camino si se incluyen los canards.

Si el combustible interno y el motor es el mismo (2), no va a haber grandes diferencias en el alcance. Es evidente que las configuraciones de estos modelos tienen ventajas y desventajas. Es bien conocido que el ala delta ofrece más resistencia a velocidades subsónicas y menores a supersónicas, pero no va a suponer una penalización del 300-400%. Esto último quizás se deba a que cierto modelo todavía no está certificado para volar con varios depósitos externos.

Fuentes y enlaces de interés:
- https://saab.com/gripen-fighter-system

(1) Esta cifra está calculada utilizando una densidad típica y multiplicando por el volumen.
(2) Los datos de consumo es para el principal modelo del F404, ya que no hay para todas las variantes.

16 comentarios:

  1. Off tópic, esta noticia me parece bastante interesante: https://elpais.com/internacional/2018/01/29/estados_unidos/1517182703_981640.html

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  2. Hay un pequeño aumento en la superficie alar en el caso del Gripen E.
    Pasa de 323 a 334 ft²; de 30 a 31mt².

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    1. Que promocionen el aumento de fuel interno en el Gripen NG es fantasía.
      Sigue siendo un avión pequeño y el aumento alar no hace la diferencia para un "aumento " de fuel.

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  3. lo que no se entiende es por que MIG abando este sector del mercado..

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    1. Básicamente porque en la VVS decidieron pasar a tener sólo cazas medios y pesados abandonando los cazas monomotores. Y debieron estimar que no merecía la pena desarrollar un caza ligero sólo para la exportación.
      De hecho abandonaron el desarrollo del Izdeliye 33 el "F-16 soviético".

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    2. El MiG-29 es bastante más grande que cualquiera de los cazas en esta comparación; el JF-17 usa el mismo motor que el MiG-29, solo que uno en vez de dos. Rusia no tiene nada en esa categoría desde el MiG-21.

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    3. Por otra parte, tampoco hay tanto mercado porque estos cazas compiten con modelos más grandes de segunda mano. Muchos de esos clientes, sobre todo los de Europa central, no van a comprar aviones de combate a Rusia. La idea de ofrecer un caza económico con el MiG-29 me parece bien, porque es un modelo amortizado. Saludos.

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  4. Pienso que faltaron el J-10 y el F-16

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  5. Hola,
    unas preguntas:

    * Que dice la superficie alar sobre un avión? En que sentido es relevante?

    * Hay alguna manera visual de saber si un caza es agil o no?
    Creo que una vez escuche algo sobre relacion superficie alar/peso o algo por el estilo... no me acuerdo bien.

    Gracias.

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  6. Juan, no soy ingeniero aeronáutico ni nada por el estilo, pero intentaré dar una respuesta a tus preguntas con lo poco que sé (el que sepa más, que agregue o me corrija):
    1- cuanto más grande la superficie alar, más grande la sustentación, y por lo tanto mejor la maniobrabilidad pero peor las prestaciones a alta velocidad, eso simplificando mucho porque hay otros factores que considerar (como geometría y perfil). Como gran parte, sino la mayoría, del combustible es cargado en las alas (con muy pocas excepciones como el F-104, que tenía el perfil de alas tan fino que no permitía tanques ahí), también da una idea de la autonomía.
    2- depende de muchos factores, pero realmente no entiendo como la inteligencia occidental pensó, al ver el Su-27 por primera vez (de cerca en el célebre episodio de la interceptación del P-3 noruego en 1987), que se trataba de un interceptor rápido pero poco maniobrable como el Su-15, cuando el Su-27 tiene varias indicaciones de la importancia que tenía la maniobrabilidad, como el fuselaje sustentador, la fusión ala-fuselaje y los enormes LERXs (que generan sustentación a altos ángulos de ataque), esos son indicios seguros de agilidad. De ahí la sorpresa (que a mí también me marcó) en 1989 cuando vieron el Su-27 hacer la maniobra Cobra en Le Bourget. Hoy en día el vectorización de empuje y sistemas avanzados de fly-by-wire son otros indicios.

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  7. Otro caso en que la inteligencia occidental se equivocó al mirar fotos fue respecto al MiG-25: vieron un aparato con alas grandes y pensaron que sería maniobrable, de ahí que diseñaron el F-15 como respuesta, un avión pesado y grande, pero rápido y ágil. Recién cuando examinaron el avión de Belenko en 1976 se dieron cuenta que las alas son grandes porque se trata de un aparato muy pesado por estar construido casi enteramente de acero (para resistir las altas temperaturas).

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  8. Hola Juan, a lo que comenta Carlo se puede añadir que la superficie alar es la geometría de referencia que se suele utilizar para calcular la resistencia aerodinámica de un avión. A mayor superficie mayor resistencia -aunque también depende del tipo de ala-. Saludos.

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  9. Alejandro y Carlo,

    muchas gracias por vuestra información. Con respecto a la resistencia del aire creo que eso simplemente se puede deducir de la velocidad maxima y por lo tanto no hay que romperse el coco al respecto, no?

    Hago un resumen de los detalles visuales que indican que un caza puede tener una buena maniobrabilidad en combates cerrados.

    - Mayor superficie alar (Teniendo en cuenta la velocidad maxima y alcance)
    - Fuselaje sustentador
    - Fusión ala-fuselaje
    - LERXs
    - Empuje vectorial
    - Fly-by-wire
    - Algo más?

    Unas preguntas más:
    * Como afectan los distintos tipos de alas (Delta, ala con geometria variable, etc,...) con respecto a la maniobrabilidad?
    * Que pasa con las alas canards?
    * La posicion de la entrada de aire y numero de los motores afecta la maniobrabilidad?
    * El numero de timones de cola tiene algun efecto?
    * Afectan medidas furtivas la maniobrabilidad?

    Gracias

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    1. Las tomas de aire a partir de la cuarta generación son cuidadosamente diseñadas para no cortar el flujo en ángulos de ataque muy elevados, cosa que sí sucedía en generaciones anteriores y hasta en algunos de 4a como el F-14A.
      Sobre las otras preguntas:
      1 y 2- alas en delta son excelentes para altas velocidades, pero generan poca sustentación a bajas velocidades y entran en pérdida a velocidades relativamente altas (los pilotos brasileños llamaban el Mirage III "plancha de ropa", por la forma de las alas y por ser pesado y poco ágil en velocidades subsónicas). Este problema se puede mitigar con canards, que es la solución usada por los europeos hasta hoy (EF-2000, Gripen, Rafale), aunque los ingenieros rusos y estadounidenses prefieran otras soluciones y nunca la hayan aplicado más allá que en el Tu-144 (MiG en los 60 modificó un MiG-21 con canards y enradas de aire ventrales, el Ye-8, que parece un ancestro del EF-2000).
      3- Sí, las tomas de aire ventrales (MiG-29, Su-27, F-16, EF-2000) o cubiertas por LERX (F/A-18, Rafale) garantizan major el flujo de aire a altos ángulos de ataque, aunque también las haya laterales (F-15, F-22). Dos motores bien separados, con TVC y un sistema avanzado de FBW permiten empuje diferenciado que aumenta radicalmente la maniobrabilidad, como vemos en el Su-35S.
      4- Sí, dos timones bien separados garantizan mejor el flujo de aire a altos ángulos de ataque, uno solo en el medio del fuselaje puede entrar en el vácuo y perder efectividad. Hay excepciones, como el F-16.
      5- Difícil saberlo con exactitud, pero parece que hasta un cierto punto sí. Los rusos prefirieron mantener (aunque atenuándolo) en el Su-57 el diseño básico desarrollado por el TsAGI a fines de los 70 e implementado en el MiG-29 y el Su-27: LEVCONs (una mezcla de canard con LERX), entradas de aire ventrales y motores bien separados, con fuselaje sustentador. El espacio entre los motores tiene que generar un mayor eco radar que una superficie plana (como en el F-22), pero los rusos habrán pensado que las ventajas aerodinámicas de tener más sustentación (y por ende más maniobrabilidad) vale la pena.

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    2. Carlo,

      muchas gracias, todo un placer leer lo que has escrito y he aprendido mucho.

      Última pregunta:

      Que pasa con con los demas tipos de alas como las basicas (F-15 por ejemplo) y las de geometria variable?

      Gracias

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    3. Las alas de geometría variable eran útiles hace años, cuando se apostaba principalmente por la velocidad. Modificando el ángulo de flecha se podían modificar las características de vuelo según la situación. Hoy en día los motores son mucho más potentes y no vale la pena la complicación extra. El Su-24 y Su-34 es un buen ejemplo.

      En los aviones con ala delta las superficies de control son menos efectivas (elevons), por eso aviones como el MiG-21 manteuvieron una configuración mixta: ala delta pero una cola "estándar".

      Saludos.

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