F/A – 22 RAPTOR

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PODER NAVAL
F/A – 22 RAPTOR
PROBLEMAS, PROBLEMAS Y PROBLEMAS
Por Alberto García Pérez
El F/A-22 Raptor es quizás el último caza de combate tripulado. Junto
con el F 3S JSF (Joint Strtke Fighterl) que se fabricara en los Estados Unidos.
Sin embargo, algo no debe ir muy bien con este moderno caza, ya que hasta
ahora no ha sido empleado en combate, lo cual va en contra de la filosofía de la
USAF. Recientemente ha tenido el triste honor de ser el avión de caza que más
tiempo ha permanecido en tierra con prohibición de volar en la historia reciente
militar. En el presente artículo veremos las causas.
principios de los años
ochenta, la Administración norteamericana
buscaba un nuevo tipo
de avión de caza que
pudiera sustituir a los
recién estrenados F-15, que acababan
de incorporarse a sus filas. En un
entorno todavía envuelto en las cenizas
de la guerra fría, la inteligencia militar
norteamericana pensó en uno de
superioridad aérea, que garantizara a
largo plazo la defensa de Estados
Unidos. En 1984 se abre el concurso
de propuestas y dos años más tarde,
aparecen sendos consorcios formados,
por una parte, por Lockheed, Boeing General Dynamics (YF-22) y por otra,
McDonneI Douglas y Northrop, que
proponen el YF-23. El nuevo programa
prometía ser el Rey Midas de la
aviación militar, al tener el mayor
presupuesto de la historia militar de la
nación.
Para la selección definitiva del
candidato ambos consorcios debieron
poner a disposición de la USAF dos
prototipos equipados con dos motores
distintos, desarrollados ésta vez por
Pratt & Whitney (YF-119) y General
Electric (YF-120), para que se pudiera
completar un programa de desarrollo y
validación que habría de durar 54
meses. Hasta la aparición de los primeros propulsores en el año I988, todos
los ensayos con los prototipos se
realizan en el suelo, para evitar retrasos
innecesarios durante el periodo de
evaluación. En abril de 1991, una vez
completadas todas las pruebas en
tierra y en vuelo, se elige como vencedor aI YF-22, que pasaría a partir de
La prohibición de volar va a retrasar las entregas para el año
que viene.
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ese momento a denominarse oficialmente F/A-22 Raptor y propulsado por
la opción de Pratt A Whitney con su
motor F-19.
En ese mismo arto, el régimen
comunista de la Union Soviética cae y
el Gobierno norteamericano reacciona
cancelando los programas del MRF y
AF-X, pero decide proseguir con el F/
A-22 y el F/A-18 E/F. Desgraciadamente, un arto más larde se produce
el primer accidente serlo del Raptor, sin
consecuencias trágicas, debido a
oscilaciones inducidas por el piloto.
Aunque técnicamente no es responsabilidad del aparato, la Administración
decide cancelar el programa de vuelos,
tras haber completado ya el 95 por
ciento de los ensayos previstos, y decide entrar en la fase de aceptación del
producto. En 1993, la USAF lanza una
propuesta de compra de 648 unidades
por un precio unitario de 84 millones
de dólares.
Pero como el nuevo orden
mundial parecía dirigirse hacia
senderos no previstos de estabilidad,
el Gobierno revisó ampliamente sus
programas militares y, apenas un año
más tarde de la petición inicial del Raptor, se reduce la cantidad a 442
F-22 Raptor en pleno vuelo.
aviones, con un precio unitario de 91
millones de dólares.
En 1995 comienza la fabricación, aunque, a mediados de 1997, el
estamento militar vuelve a revisar a la
baja la cifra toral hasta las 339 unidades, a la vez que reduce la entrega
inicial de aeronaves de 70 a 58,
ralentizando el ritmo de entrega de 48
a 36 aviones por año. Tras una extensa
campaña de vuelos de aceptación, que
abarca hasta abril de 2005, el F/A22
entra finalmente en producción, con la
entrega del primer ejemplar al Ala de
Caza Nº 1, que, casualmente, también
habla recibido el primer ejemplar del
F-15, avión al que el F/A-22 está
destinado a sustituir progresivamente
hasta 2013.
A pesar de las continuas
reducciones, el Raptor es todavía un
producto rentable para sus fabricantes
y emplea a más de 60.000 personas
de forma directa.
El avión
Sobre el papel, el Raptor no
es un avión muy rápido, ya que posee
una velocidad máxima de Mach 1,7,
impuesta por la selección de materiales
F/A - 22 Raptor
empleados en su construcción y por el
hecho de que sus motores tengan una
loma aerodinámica de geometría fija.
Sin embargo, en la práctica, resulta el
caza más rápido en la actualidad, si se
matiza que es capaz de alcanzar esta
velocidad con todo su armamento y el
máximo de peso de combustible al
despegue. Además, con sus + 9 g de
capacidad de maniobra, ha llegado al
límite físico que el cuerpo humano
puede soportar. Por encima de estas
fuerzas en vuelo tendríamos que
pensar ya en un vehículo no tripulado
de combate UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle), que, hoy por hoy,
no tiene la madurez necesaria para su
entrada en servicio.
La carlinga del F/A-22 no es
laminada, como la del F-16, ya que,
aunque esta opción ofrece una mejor
protección al impacto de pájaros, es
más pesada y dificulta la visión desde
el interior. Para el Raptor se ha elegido
una superficie transparente de
policarbonato a la que se ha añadido
un peso asimétrico para que, en el caso
de eyección del piloto, ésta caiga
prácticamente a 90° grados y evite el
golpe contra el aviador. En cuanto a
capacidad de carga, se han incorporado cuatro puntos de anclaje, capaces
cada uno de soportar hasta 2.270 kg.
En su configuración de ataque aire-aire
puede transportar seis misiles AIM120C y dos AIM-9, mientras que en la
modalidad de ataque a tierra lleva dos
bombas de 1.000 libras del tipo JDAM,
dos misiles AIM-I20C y dos AIM-9.
Éstos dos últimos ingenios se hayan
situados a ambos lados de la toma de
los motores, de tal manera que en el
momento del lanzamiento un mecanismo sitúa al misil fuera del avión y lo
lanza.
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Hay que resaltar que toda la
carga se encuentra carenada en tanto
no es utilizada, con el fin de reducir la
firma al radar que suponen las grandes
superficies metálicas del armamento,
con siguiendo así su capacidad stealth.
La información al piloto se presenta en
seis pantallas de cristal liquido, que se
pueden leer incluso cuando los rayos
del sol impactan directamente sobre
ellas.
Todos los datos se coordinan
por medio de un procesador integrado
común redundante, con más de 1,7
millones de líneas de código y capacidad de crecimiento de hasta un 25
por ciento. Como la aviónica siempre
ha sido uno de los pilares fundamentales en la modernización de cualquier
avión y donde el escaso espacio
disponible lleva a complejas modificaciones, el Raptor tiene la capacidad de
incrementar sus recursos computacionales hasta un 200 por ciento,
gracias a que se ha dejado espacio
suficiente como para incorporar otra de
estas unidades de proceso, por si es
necesario en el futuro.
El nivel de integración y
computación es tal en la versión actual
que basta citar el ejemplo de la palanca
de mandos que es capaz de manejar
hasta 60 funciones distintas, permitiendo reducir las distracciones para
que el piloto se concentre en su misión
en todo momento. El radar del Raptor
es otra de las joyas que incorpora, con
barrido electrónico y capacidad de
detección por encima del rango visual,
es capaz de detectar otras aeronaves
antes de que estas puedan hacerlo con
él. Puede cambiar la frecuencia, la
potencia de emisión y la dirección de
los 2.000 haces que lo conforman, lo
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que consigue que su localización se
haga muy compleja.
Innovaciones
Las nuevas técnicas de
fabricación y de monitorización del
avión permiten que se hayan
conseguido índices de fiabilidad sin
precedentes. La mayor disponibilidad
de la aeronave permite un mayor
número de salidas y. por tanto, necesita
tener más pilotos a su cargo. Mientras
que en un caza convencional el número
de pilotos por avión es del 1,5, en el
nuevo F/A-22 esta cifra asciende hasta
2,5. La disponibilidad de la aeronave
permite que un piloto termine su misión
de entrenamiento, se baje del avión y,
acto seguido, otro realice una acción,
aumentando de esta forma el número
de misiones que se pueden realizar. De
hecho, la USAF intenta sustituir hasta
850 cazas del tipo F/A-l5 con sólo 339
F/A-22, así como reducir los equipos
de apoyo en tierra a la mitad.
EI Raptor también posee
ciertas características de invisibilidad,
que reducen significativamente su
huella de radar. La carlinga, que es una
de las fuentes principales de señal del
sensor, debido a la geometría llena de
aristas del cockpit (cabina de pilotaje)
y repleta de componentes metálicos,
está dotada de una película protectora
que permite el paso de hasta el 85 por
ciento de la luz, pero que absorbe en
gran medida la energía de las ondas
del radar. El timón de dirección, por su
parte, está inclinado para facilitar el
apantallamiento del calor producido por
los motores y reducir la firma, devolviendo la señal en una dirección distinta
a la de emisión. La firma infrarroja de
los propulsores también se ha
minimizado mediante el uso de toberas
rectangulares y muy alargadas. Esta
geometría permite que la distancia entre el aire que rodea al motor y el centro
de la tobera sea mínima v. por tanto,
que la disipación del calor sea más
rápida que con otras configuraciones,
como la circular, que es la empleada
habitualmente en los cazas.
A pesar de las innovaciones
anteriores, en cuanto a la selección de
los materiales se refiere, el Raptor es
relativamente conservador, con un 67
Del F - 22 se fabricarán 339 unidades, de las que 170 ya estan operativas.
F/A - 22 Raptor
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La palanca de mandos es capaz de manejar hasta 60 funciones distintas.
por ciento del peso correspondiente a
titanio, un 22 a aluminio y un 11 a materiales compuestos. La palanca de
mando de los aviones, en especial de
los cazas, es cada vez más compleja,
permitiendo controlar varios sistemas
desde ella. El Eurofighter por ejemplo,
tiene 12 interruptores, mientras que el
F-22 permite controlar hasta 60
sistemas. Esta capacidad es especialmente importante en los cazas, ya que
una distracción en el piloto para activar
un equipo puede suponer la diferencia
entre la vida y la muerte.
Sin embargo, un vehículo tan
complejo como el F-22 no está exento
de problemas, como así se sospecha
desde hace tiempo, ya que este
moderno caza todavía no ha sido
empleado en ningún conflicto militar, lo
cual es contrario a la filosofía habitual
El F-22 lleva ya acumulados más de 12 incidentes relacionados con la hipoxia.
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de la Fuerza Aérea norteamericana.
Quizá el problema más visible de cara
a la opinión pública haya sido el
accidente de un Raptor el 16 de
noviembre de 2010 en Alaska, donde
hubo que lamentar la pérdida de su
piloto al no eyectarse a tiempo.
Rápidamente toda la atención
mediática se centró en este avión, del
cual ya se sospechaba que pudiera
tener problemas. Inicialmente, la USAF
restringió la operación de toda la flota
por encima de los 25.000 pies de altura,
debido a la aparición de incidentes de
hipoxia causados por la falta de
suministro de oxígeno a los pilotos bajo
ciertas condiciones de maniobras en
vuelo. Finalmente, la flota de 170 F-22A
se quedó en tierra el pasado 2 de mayo
de 2011, después de que se
acumularan 12 incidentes relacionados
con la hipoxia y se confirmara que
existía un problema de diseño.
La hipoxia y sus efectos
La hipoxia, también conocida
como el mal de montaña, es una
enfermedad en la cual el cuerpo o una
parte de él se priva del suministro
adecuado de oxígeno y produce
distintos síntomas, dependiendo de la
gravedad y la velocidad del ataque. En
los seres humanos puede producir
dolores de cabeza, fatiga, náuseas,
inestabilidad y, a veces, incluso ataques
y coma, con un cambio progresivo del
color de las células sanguíneas que se
vuelven poco a poco azuladas. El ojo
humano también es muy sensible a la
presión de oxígeno y pierde
rápidamente la capacidad de percibir
la intensidad de los colores.
La hipoxia puede aparecer
cuando se realiza ejercicio en altura,
típico de los montañistas, en el buceo
y, por supuesto, en la aviación, cuando
se vuela a gran altura. En este caso
particular, conforme aumenta la altura
se reduce tanto la presión del aire como
la capacidad del cuerpo humano para
absorber oxígeno. A 10.000 pies se
necesita normalmente aporte extra de
oxígeno y, a nivel de crucero, unos
36.000 pies, la presión y la densidad
del aire son una cuarta parte de sus
valores a nivel del mar, siendo
imprescindible que el aporte de aire en
cabina sea, además, presurizado. A
50.000 pies se necesita además un
traje especial para contrarrestar la
presión interna del oxígeno y a 63.000,
si no se usa traje, la temperatura de
ebullición del agua coincide con la del
cuerpo, por Io que la sangre tiende a
evaporarse de forma natural, con las
consecuencias trágicas que todos
podemos imaginar.
La presurización de la cabina,
por tanto, permite compatibilizar la
supervivencia del ser humano con las
altas cotas de vuelo necesarias para
tener una baja resistencia aerodinámica y por tanto, un menor consumo
de combustible. Sin embargo, no esta
exenta de problemas. La diferencia de
presión entre el interior y el exterior
aumenta las cargas estructurales del
fuselaje, lo que incrementa el peso de
la estructura y reduce las prestaciones
del avión. En las aeronaves comerciales la presurización completa de la
cabina resulta imprescindible para
facilitar el vuelo a los viajeros, siendo
en crucero normalmente la equivalente
a 2.500 m de altura, aunque este valor
depende de la fase. La renovación del
aire en cabina se suele realizar entre
20 y 30 veces por hora, el mismo
número que en el quirófano de un hos-
F/A - 22 Raptor
pital, solo que, además, es necesario
proporcionar el aire a la presión,
temperatura y humedad relativa
idónea.
La apertura de cualquier orificio
en la cabina durante el crucero, por
ejemplo, la rotura de una ventana, produce una despresurización explosiva y
una rápida desaparición de oxigeno.
Los efectos son casi inmediatos en el
ser humano, produciendo la perdida de
conciencia. A 25.000 pies, el tiempo
para ésta ronda los 2-3 minutos,
mientras que a 40.000 es únicamente
de 15 a 30 segundos. Por ello, es
importante que el pasaje se ponga las
mascarillas de oxigeno lo antes posible
y que el piloto realice un descenso de
emergencia hasta una altura respirable. A los efectos de la ausencia de
oxigeno en altura, es necesario añadir
además las bajas temperaturas del
aire, que pueden llegar a 60º bajo cero,
lo que hace la situación aún más
desagradable.
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En los aviones de caza la
presurización completa de la cabina
plantea numerosos problemas. Por una
parte, el refuerzo estructural necesario
reduce las prestaciones en vuelo, que
resultan críticas para este tipo de aeronaves. Por otra parte, la posibilidad de
impacto de bala en condiciones de
combate es alta y podría afectar
estructuralmente el efecto de rotura
explosiva que se produciría. Para evitar
esta situación potencialmente dañina,
reducir el peso estructural adicional y
aumentar así las prestaciones en vuelo
se recurre al uso de máscaras de
oxigeno, que, además de proporcionar
oxigeno a los pilotos, también les
ayudan a respirar en situaciones de
altas aceleraciones (elevados números
g), ya que los músculos del pecho
pueden que no tengan suficiente fuerza
para izar los pulmones. Las máscaras
inyectan aire a estos a una presión no
muy alta para evitar reventar los
pulmones, pero suficiente para ayudar
a respirar al piloto.
Una posible causa de la Hipoxia a podido ser el retardo en la apertura de una válvula del sistema OBOGS.
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Revista de Publicaciones Navales
El análisis del problema
Los problemas de hipoxia entre los pilotos de los cazas actuales
parecen haber aumentado, según un
estudio realizado por la US Navy, que
señala que el número de incidentes
donde se ha perdido la aeronave o al
piloto o los daños han superado el
millón de dólares se han multiplicado
por 10 entre 2001 y 2004 respecto de
los datos existentes en el periodo I9802000, De hecho, es de sobra conocido
que aviones como el F/A-18C/D Hornet han sufrido de varias alertas de
seguridad relacionadas con hipoxia y
la falta de oxigeno en vuelo. De hecho,
las causas de estos episodios de
hipoxia en el F-22 Raptor, que producen la pérdida de conciencia de los
pilotos, no parecen claras. Algunas
fuentes citan el OBOGS (On Board
Oxyticn-Generation System) o incluso
un posible problema con el sellado de
la mascara de oxigeno. El primero es
un sistema relativamente sencillo que
proporciona oxigeno al piloto y cuyo
flujo se modifica en función de la
maniobra realizada en vuelo. De hecho,
tanto el OBOGS del F-22 como el del
F/A-18 trabajan bajo el mismo principio,
aunque estén desarrollados por
distintas empresas: Honeywel en el
Reino Unido en el primer caso y la
norteamericana Cobham en el
segundo.
En ambos se suele extraer aire
del compresor de alta presión de los
motores para presurizar la cabina de
la aeronave al equivalente a 2.000 ó
3.000 m. de altura, ya que en esta
presión pueden respirar adecuadamente la mayoría de las personas, pero
sin introducir tanto peso estructural
como obligaría el diseño a nivel del mar.
Además de regular la presión, es
necesario controlar la temperatura de
salida del aire, ya que cuando se extrae
del compresor puede rondar los 4Q0ºC
(demasiado caliente para cualquier
persona). Se hace pasar por el sistema
OBOGS, que posee un generador molecular de oxigeno que absorbe el
nitrógeno y otros gases, proporcionando oxigeno casi puro al piloto.
Todos los OBOGS modernos
poseen ya un sistema de monitorización de los niveles de oxigeno
proporcionados al piloto, con el fin de
advenirle si aparece algún problema.
Los primeros estaban basados en una
tecnología electroquímica exportada de
los laboratorios médicos, pero que eran
proclives a descalibrarse con el tiempo,
además de tener una vida muy limitada.
Para evitar estos inconvenientes, los
modernos poseen un sistema redundante, con toma de aire especifica en
el compresor del motor e incluyen un
sistema de monitorización que analiza
la presión y la concentración del
oxigeno suministrado el piloto. Otros
aviones, como el F-18, han incorporado
adicionalmente un catalizador que
convierte el monóxido de carbono en
dióxido de carbono, que no es letal
como el primero.
Aunque el funcionamiento es
sencillo, el problema puede aparecer
durante maniobras de vuelo que
impliquen altas aceleraciones (altos g),
ya que el sistema debe aumentar
rápidamente el aporte de oxigeno al
piloto. En el caso del Raptor, parece
que alguna de las válvulas que
componen el sistema podría tener un
tiempo de reacción menor del
especificado, especialmente en la parte
alta de la envolvente de vuelo, donde
F/A - 22 Raptor
la cabina se encuentra a baja presión
ambiente, dando lugar a la reducción
del aporte de oxigeno al piloto. Otra
posible causa podría ser una fuga en
la máscara de oxigeno o en el traje de
contrapresión que lleva puesto el
aviador. Este traje permite, por ejemplo,
realizar una respiración con presión
positiva bajo condiciones de maniobras
con altos g o en el caso de despresurización de la cabina. Con el fin de
evitar que los pulmones del piloto se
expandan bajo la presión e impidan la
circulación de la sangre, el traje se infla
con oxígeno y comprime el tórax del
piloto.
A pesar de los numerosos
ensayos en vuelo realizados con el F22, los ingenieros todavía no han
logrado reproducir las condiciones de
hipoxia experimentadas por ciertos
pilotos.
Sin embargo, el 20 de septiembre de la USAF anunció que volvía a
permitir el vuelo de la flota de F-22,
aunque reconociendo pública-mente
que el problema no había sido resuello
completamente. Para mantener la
seguridad en el aire de los pilotos,
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llevarán a bordo equipos adicionales y
habrán completado pruebas fisiológicas encaminadas a comprobar su
resistencia ante la falta de oxígeno.
Esperemos que conforme pasen las
semanas sepamos sobre este problema y cómo se está resolviendo, aunque
la USAF está restringiendo bastante la
información. Lo que si sabemos es que
la parada de la flota ha tenido efectos
colaterales y ha retrasado la cadena de
producción de los aviones que se están
construyendo en la actualidad para el
año que viene, con el fin de incorporar
ya las modificaciones. En mayo de
2012, varios pilotos incluso han hecho
público su miedo a seguir volando el
avión. Seguiremos informando.
Finalmente, a mediados 2012
de junio de se ha hecho público que
los pilotos en misiones de entrenamiento no deben llevar los trajes de
presurización, fruto de la investigación
que se está llevando a cabo. Esperemos que la USAF esté cerca de
encontrar una solución.
DE “FUERZAS DE DEFENSA Y
SEGURIDAD”,
Nº 411/412/JUL/AGO/2012
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