Aviones propulsados ​​por cohetes

El polímata peruano Pedro Paulet concibió el Avión Torpedo en 1902, una aeronave propulsada por cohetes de combustible líquido con una cabina fijada a un ala delta basculante . Dedicó décadas a buscar donantes para la aeronave mientras ejercía como diplomático en Europa y Latinoamérica. ^{[ 1 ]} El concepto de Paulet de utilizar combustible líquido se adelantó décadas a los ingenieros de cohetes de la época, que utilizaban pólvora negra como propulsor. ^{[ 1 ]} Los primeros informes sobre el concepto de aeronave cohete de Paulet aparecieron en 1927, después de que Charles Lindbergh cruzara el océano Atlántico en una aeronave. ^{[ 2 ]} Paulet criticó públicamente la propuesta del pionero austriaco de los cohetes, Max Valier, sobre una aeronave propulsada por cohetes que completaría el viaje más rápido utilizando pólvora negra, argumentando que su aeronave cohete de combustible líquido de treinta años antes sería una mejor opción. ^{[ 2 ]}

Paulet visitó la asociación alemana de cohetes Verein für Raumschiffahrt (VfR) y, el 15 de marzo de 1928, Valier aplaudió el diseño del cohete de propulsión líquida de Paulet en la publicación de la VfR, Die Rakete , diciendo que el motor tenía una "potencia asombrosa". ^{[ 3 ]} En mayo de 1928, Paulet estuvo presente para observar la demostración de un automóvil cohete del programa Opel RAK de Fritz von Opel y Max Valier, y después de reunirse con los entusiastas alemanes de los cohetes. ^{[ 3 ]} Los miembros de la VfR comenzaron a ver la pólvora negra como un obstáculo para la propulsión de cohetes, y el propio Valier creía que el motor de Paulet era necesario para el desarrollo futuro de los cohetes. ^{[ 3 ]} Pronto, la Alemania nazi se puso en contacto con Paulet para que ayudara a desarrollar la tecnología de cohetes, aunque él se negó a colaborar y nunca compartió la fórmula de su propulsor. ^{[ 1 ]} El gobierno nazi se apropiaría entonces del trabajo de Paulet mientras que un espía soviético en el VfR, Alexander Boris Scherchevsky, posiblemente compartía planes con la Unión Soviética . ^{[ 4 ]}

El 11 de junio de 1928, como parte del programa Opel RAK de Fritz von Opel y Max Valier, el Lippisch Ente se convirtió en el primer avión en volar propulsado por cohetes. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Durante el año siguiente, el Opel RAK.1 se convirtió en el primer avión cohete construido específicamente para volar con el propio Fritz von Opel como piloto. ^{[ 8 ]} El vuelo del Opel RAK.1 también se considera el primer vuelo público mundial de un avión cohete tripulado, ya que tuvo lugar ante una gran multitud y con la presencia de medios de comunicación de todo el mundo.

El 28 de junio de 1931, el aviador e inventor italiano Ettore Cattaneo realizó otro vuelo cohete trascendental , creando un avión cohete de construcción privada. El vuelo y el aterrizaje se realizaron sin mayores problemas. Tras este vuelo, el rey de Italia, Víctor Manuel III, nombró a Cattaneo conde de Taliedo ; debido a su papel pionero en el vuelo de cohetes, su imagen se exhibe en el Museo del Espacio de San Petersburgo y en el Museo de Ciencia y Tecnología de Milán. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

El Heinkel He 176 fue el primer avión del mundo propulsado exclusivamente por un motor cohete de combustible líquido . Realizó su primer vuelo motorizado el 20 de junio de 1939 con Erich Warsitz a los mandos. ^{[ 11 ]} Si bien el He 176 fue presentado al Ministerio del Aire del Reich, no obtuvo mucho apoyo oficial, lo que llevó a Heinkel a abandonar sus esfuerzos en propulsión a cohete; el único ejemplar se exhibió brevemente en el Museo del Aire de Berlín y fue destruido por un bombardeo aliado en 1943. ^{[ 12 ]}

El primer avión cohete producido en masa fue el interceptor Messerschmitt Me 163 Komet , introducido por Alemania hacia los últimos años del conflicto como parte de varios esfuerzos para desarrollar aeronaves propulsadas por cohete eficaces. ^{[ 13 ]} La primera ala de cazas Me 163 de la Luftwaffe, el Jagdgeschwader 400 (JG 400), se estableció en 1944 y su principal misión era proporcionar protección adicional a las plantas de fabricación de gasolina sintética , que eran objetivos prioritarios de los ataques aéreos aliados . Se planeó estacionar más unidades defensivas de cazas cohete alrededor de Berlín , el Ruhr y la Bahía Alemana . ^{[ 14 ]}

Una táctica típica del Me 163 consistía en volar verticalmente hacia arriba a través de los bombarderos a 9000 m (30 000 pies) , ascender a 10 700–12 000 m (35 100–39 400 pies) , y luego descender en picado a través de la formación nuevamente, disparando a medida que avanzaban. Este enfoque le brindaba al piloto dos breves oportunidades para disparar algunas rondas con sus cañones antes de planear de regreso a su aeródromo. ^{[ 15 ]} A menudo era difícil suministrar el combustible necesario para operar los motores cohete. En los últimos días del Tercer Reich , el Me 163 fue retirado en favor del más exitoso Messerschmitt Me 262 , que utilizaba propulsión a reacción . ^{[ 15 ]}    

También se desarrollaron otros aviones alemanes propulsados ​​por cohetes, incluido el Bachem Ba 349 "Natter", un interceptor tripulado de despegue vertical que voló en forma de prototipo. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Otros proyectos nunca llegaron a la etapa de prototipo, como el Zeppelin Rammer , el Fliegende Panzerfaust y el Focke-Wulf Volksjäger . Con un tamaño mucho mayor que cualquier otro proyecto propulsado por cohetes del conflicto, el avión espacial bombardero antipodal Silbervogel fue planeado por los alemanes, sin embargo, cálculos posteriores mostraron que ese diseño no habría funcionado, sino que habría sido destruido durante la reentrada. ^{[ 18 ]} El Me 163 Komet es el único tipo de caza propulsado por cohetes que vio combate en la historia, y uno de los dos únicos tipos de aeronaves propulsadas por cohetes que vieron algún combate.

Japón, aliado de la Alemania nazi, obtuvo los planos de diseño del Me 163 Komet. ^{[ 19 ]} Tras un considerable esfuerzo, logró establecer su propia capacidad de producción, la cual se utilizó para fabricar un número limitado de copias, conocidas como Mitsubishi J8M , que realizaron su primer vuelo propulsado el 7 de julio de 1945. ^{[ 20 ]} Además, Japón intentó desarrollar su propio interceptor propulsado por cohete de diseño nacional, el Mizuno Shinryu ; ni el J8M ni el Shinryu llegaron a entrar en combate. ^{[ 21 ]} Los japoneses también produjeron aproximadamente 850 aviones de ataque suicida propulsados ​​por cohete Yokosuka MXY-7 Ohka durante la Segunda Guerra Mundial; varios de ellos fueron desplegados en la Batalla de Okinawa . Los análisis posteriores a la guerra concluyeron que el impacto del Ohka fue insignificante y que ningún buque capital de la Armada de los Estados Unidos fue alcanzado durante los ataques debido a las efectivas tácticas defensivas empleadas. ^{[ 22 ]}

Otros aviones experimentales incluyeron el Bereznyak-Isayev BI-1 soviético que voló en 1942, mientras que el Northrop XP-79 fue planeado originalmente con motores de cohete pero cambió a motores a reacción para su primer y único vuelo en 1945. Un P-51D Mustang asistido por cohete fue desarrollado por North American Aviation que podía alcanzar 515 mph (829 km/h) . ^{[ 23 ] [ 24 ]} El motor funcionaba con ácido fumárico y anilina que se almacenaban en dos tanques de salida bajo las alas de 75 galones estadounidenses (280 L) . ^{[ 24 ]} El avión fue probado en vuelo en abril de 1945. El motor de cohete podía funcionar durante aproximadamente un minuto. ^{[ 24 ]} De manera similar, la serie Messerschmitt Me 262 "Heimatschützer" utilizó una combinación de propulsión de cohete y a reacción para permitir despegues más cortos, una tasa de ascenso más rápida e incluso mayores velocidades. ^{[ 25 ]}   

Durante 1946, el Mikoyan-Gurevich I-270 soviético fue construido en respuesta a un requerimiento de las Fuerzas Aéreas Soviéticas emitido el año anterior para un avión interceptor propulsado por cohetes para la defensa puntual . ^{[ 26 ]} El diseño del I-270 incorporó varias tecnologías desarrolladas por Sergei Korolev entre 1932 y 1943. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

Durante 1947, el Bell X-1 , propulsado por cohetes, alcanzó un hito clave en la historia de la aviación al convertirse en el primer avión en romper la barrera del sonido en vuelo horizontal, y sería el primero de una serie de aviones propulsados ​​por cohetes de la NACA/NASA. ^{[ 29 ]} Entre estos aviones experimentales se encontraban los diseños North American X-15 y X-15A2, que operaron durante aproximadamente una década y finalmente alcanzaron una velocidad máxima de Mach 6.7, así como una altitud máxima superior a los 100  km, estableciendo nuevos récords en el proceso. ^{[ 30 ]}

Durante la década de 1950, los británicos desarrollaron varios diseños de potencia mixta para cubrir la brecha de rendimiento que existía en los diseños de turborreactores de la época. El cohete era el motor principal para proporcionar la velocidad y la altura requeridas para la interceptación a alta velocidad de bombarderos de gran altitud y el turborreactor proporcionaba una mayor economía de combustible en otras partes del vuelo, sobre todo para asegurar que la aeronave pudiera realizar un aterrizaje propulsado en lugar de arriesgarse a un regreso planeado impredecible. ^{[ 31 ] [ 32 ]} Un diseño fue el Avro 720 , que era impulsado principalmente por un motor cohete Armstrong Siddeley Screamer  de 8000 lbf (36  kN) que funcionaba con combustible de queroseno mezclado con oxígeno líquido como agente oxidante . ^{[ 33 ]} El trabajo en el Avro 720 fue abandonado poco después de la decisión del Ministerio del Aire de terminar el desarrollo del motor cohete Screamer, supuestamente debido a preocupaciones oficiales con respecto a la viabilidad de usar oxígeno líquido, que hierve a -183 °C (90 K) y es un riesgo de incendio , dentro de un entorno operativo. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} 

El trabajo alcanzó una etapa más avanzada con el rival del Avro 720, el Saunders-Roe SR.53 . El sistema de propulsión de esta aeronave utilizaba peróxido de hidrógeno como combustible y oxidante combinado, lo que se consideró menos problemático que el oxígeno líquido del Avro 720. ^{[ 34 ]} El 16 de mayo de 1957, el comandante de escuadrón John Booth DFC estuvo a los mandos del XD145 para el primer vuelo de prueba, seguido del vuelo inaugural del segundo prototipo XD151, el 6 de diciembre de 1957. ^{[ 37 ] [ 38 ]} Durante el programa de pruebas de vuelo subsiguiente, estos dos prototipos volaron 56 vuelos de prueba separados, durante los cuales se registró una velocidad máxima de Mach 1,33. ^{[ 39 ]} Además, desde finales de 1953, Saunders-Roe había trabajado en un derivado del SR.53, que fue designado por separado como el SR.177 ; El principal cambio fue la presencia de un radar a bordo , del que carecían el SR.53 y el Avro 720, ya que no era un requisito de las especificaciones, pero dejaba al piloto dependiendo de su propia visión en lugar de las instrucciones por radio suministradas desde el control de radar terrestre. ^{[ 40 ]}

Tanto el SR.53 como su primo, el SR.177, estaban relativamente cerca de alcanzar la fase de producción cuando factores políticos más amplios afectaron el programa. Durante 1957, se produjo una profunda revisión de la filosofía de defensa aérea en Gran Bretaña, plasmada en el Libro Blanco de Defensa de 1957. Este documento abogaba por la sustitución de los aviones de combate tripulados por misiles , lo que hizo que las perspectivas de un pedido de la RAF se esfumaran de la noche a la mañana. ^{[ 41 ]} Si bien la Marina Real y Alemania seguían siendo clientes potenciales del SR.177, la confianza de ambas partes se vio afectada por esta decisión. ^{[ 42 ]} Otros factores, como los escándalos de sobornos de Lockheed para obligar a naciones extranjeras a encargar el Lockheed F-104 Starfighter , también contribuyeron a mermar las perspectivas de venta del SR.177, lo que provocó la pérdida de clientes potenciales como Alemania y Japón. ^{[ 43 ]}

A lo largo de finales de la década de 1940 y la década de 1950, el Estado Mayor del Aire francés también tenía un interés considerable en las aeronaves propulsadas por cohetes. ^{[ 44 ]} Según el autor Michel van Pelt, los oficiales de la Fuerza Aérea francesa estaban en contra de un vuelo puramente propulsado por cohetes, pero favorecían un enfoque de propulsión mixta, utilizando una combinación de motores de cohete y turborreactores . Mientras que la Société d'Etudes pour la Propulsion par Réaction (SEPR) se disponía a desarrollar los propios motores de cohete nacionales de Francia , el fabricante de aeronaves francés SNCASE era consciente del interés de la Fuerza Aérea francesa por una aeronave interceptora de defensa puntual capaz , y por lo tanto comenzó a trabajar en el SNCASE SE.212 Durandal . ^{[ 44 ]} En comparación con otras aeronaves experimentales francesas de potencia mixta, como el prototipo interceptor SNCASO Trident de la competencia , era una aeronave más pesada, destinada a volar principalmente con su motor a reacción en lugar de su motor de cohete. ^{[ 45 ]} Se construyeron un par de aeronaves prototipo; El 20 de abril de 1956, el primero realizó su vuelo inaugural, inicialmente solo con propulsión a reacción. ^{[ 46 ]} Fue el segundo prototipo el que utilizó por primera vez el motor cohete durante abril de 1957. ^{[ 46 ]} Durante las pruebas de vuelo, se alcanzó una velocidad máxima de 1444 kilómetros por hora (897 mph) a una altitud de 12 300 metros (40 400 pies) , incluso sin utilizar la potencia adicional del motor cohete; esta aumentó a 1667 km/h a 11 800 m mientras el cohete estaba activo. Se realizaron un total de 45 vuelos de prueba antes de que se finalizara el trabajo en el programa. ^{[ 46 ]}    

A petición del Estado Mayor del Aire francés, la compañía aeronáutica francesa SNCASO también desarrolló su propio interceptor de defensa puntual, el SNCASO Trident . ^{[ 44 ]} Estaba propulsado principalmente por un único motor cohete construido por SEPR y complementado con un conjunto de motores turborreactores montados en las puntas de las alas ; operativamente, tanto los motores cohete como los turborreactores se utilizarían para realizar un ascenso rápido e interceptación a gran altitud, mientras que los motores a reacción solos se utilizarían para regresar a la base. ^{[ 44 ]} El 2 de marzo de 1953, el primer prototipo Trident I realizó el vuelo inaugural del tipo ; pilotado por el piloto de pruebas Jacques Guignard, la aeronave utilizó toda la longitud de la pista para elevarse, siendo impulsada únicamente por sus motores turborreactores. ^{[ 47 ]} El 1 de septiembre de 1953, el segundo prototipo Trident I se estrelló durante su primer vuelo después de tener dificultades para ganar altitud tras el despegue y colisionar con un poste de electricidad . ^{[ 48 ]} A pesar de la pérdida, la Fuerza Aérea Francesa quedó impresionada por el rendimiento del Trident y estaba deseosa de tener un modelo mejorado en servicio. ^{[ 49 ]} El 21 de mayo de 1957, el primer Trident II, 001 , fue destruido durante un vuelo de prueba desde el Centre d'Essais en Vol (Centro de Pruebas de Vuelo); esto se debió a que el combustible para cohetes altamente volátil y el oxidante, Furaline (C ₁₃ H ₁₂ N ₂ O) y ácido nítrico (HNO ₃ ) respectivamente, se mezclaron accidentalmente y explotaron, lo que resultó en la muerte del piloto de pruebas Charles Goujon. ^{[ 50 ] [ 51 ]} Dos meses después, se detuvo todo el trabajo en el programa. ^{[ 47 ]}

El avance en la potencia de los motores turborreactores, la aparición de los misiles y los avances en el radar habían hecho innecesario el retorno a la propulsión mixta.

El desarrollo de cohetes y satélites soviéticos fue el motor del programa espacial de la NASA. A principios de la década de 1960, la investigación estadounidense sobre el avión espacial Boeing X-20 Dyna-Soar se canceló por falta de propósito; posteriormente, estos estudios contribuyeron al transbordador espacial , que a su vez inspiró el Buran soviético . Otro programa similar fue el ISINGLASS , un avión cohete lanzado desde un portaaviones Boeing B-52 Stratofortress , con el objetivo de alcanzar Mach 22, pero nunca recibió financiación. El ISINGLASS tenía como objetivo sobrevolar la URSS. No se han publicado imágenes de la configuración del vehículo. ^{[ 52 ]}

El Vehículo de Investigación de Aterrizaje Lunar era un vehículo de propulsión mixta: un motor a reacción contrarrestaba 5/6 de la fuerza debida a la gravedad, y la potencia del cohete era capaz de simular el módulo lunar Apolo. ^{[ 53 ]}

Diversas versiones del motor cohete Reaction Motors XLR11 impulsaron los cohetes X-1 y X-15, pero también los Martin Marietta X-24A , Martin Marietta X-24B , Northrop HL-10 , Northrop M2-F2 , Northrop M2-F3 y el Republic XF-91 Thunderceptor , ya sea como motor principal o auxiliar.

El avión de investigación y prueba EZ-Rocket realizó su primer vuelo en 2001. ^{[ 54 ]} Tras evaluar el EZ-Rocket, la Rocket Racing League desarrolló tres aviones de carreras de cohetes distintos durante la década siguiente. ^{[ 55 ] [ 56 ]}

Durante 2003, otra aeronave propulsada por cohetes de desarrollo privado realizó su primer vuelo. SpaceShipOne funciona tanto como aeronave propulsada por cohetes —con alas y superficies de control aerodinámico— como avión espacial —con propulsores RCS para el control en el vacío del espacio—. Por su trabajo, el equipo de SpaceShipOne recibió el Premio al Logro Espacial. ^{[ 57 ]}

En abril de 2019, la empresa china Space Transportation realizó una prueba de un demostrador tecnológico de 3700 kilogramos llamado Jiageng-1 . El avión, de 8,7 metros de longitud y 2,5 metros de envergadura, forma parte del desarrollo del futuro vehículo de lanzamiento reutilizable Tianxing-I-1, de mayor tamaño , con capacidad de despegue vertical y aterrizaje horizontal. ^{[ 58 ]}