Cascada de agua

El C2 "Wasserfall" Ferngelenkte Flakrakete ("Cohete antiaéreo teledirigido tipo cascada" ^{[ 1 ] : 77} ) fue un proyecto alemán de misil tierra-aire supersónico guiado de la Segunda Guerra Mundial . Su desarrollo no se completó antes del final de la guerra y no se utilizó operativamente.

El sistema se basó en muchas de las tecnologías desarrolladas para el programa del cohete V-2 . Se requirió un desarrollo adicional significativo, que incluyó el diseño y la prueba de un sistema de guiado eficaz para permitir la interceptación de un objetivo aéreo, la adopción de combustibles hipergólicos para que el misil permaneciera listo para el lanzamiento durante días o semanas, y el desarrollo de una espoleta de proximidad fiable. ^{[ 2 ] 234}

Wasserfall fue esencialmente un desarrollo antiaéreo del cohete V-2 , compartiendo el mismo diseño y forma general. Dado que el misil solo tenía que volar a las altitudes de los bombarderos atacantes, y necesitaba una ojiva mucho más pequeña para destruirlos, podía ser mucho más pequeño que el V-2, aproximadamente 1/4 de su tamaño. El diseño de Wasserfall también incluía un conjunto adicional de alas auxiliares ubicadas en el centro del fuselaje para proporcionar mayor capacidad de maniobra. ^{[ 3 ] : 56–57} La dirección durante la fase de lanzamiento se lograba mediante cuatro paletas de grafito colocadas en el flujo de escape de la cámara de combustión, como en el V-2, pero una vez que se había alcanzado la velocidad suficiente, esto se lograba mediante cuatro timones de aire montados en la cola del cohete. Cada timón y paleta de grafito estaba montado en un eje común operado por un servomotor dedicado.

A diferencia del V-2, el Wasserfall fue diseñado para permanecer listo durante períodos de hasta un mes y disparar a demanda; por lo tanto, el oxígeno líquido volátil utilizado en el V-2 era inapropiado. El Dr. Walter Thiel diseñó un nuevo motor de cohete que utilizaba Visol ( éter isobutil vinílico ) y ácido nítrico ^{[ 2 ]} . Esta mezcla hipergólica se introducía en la cámara de combustión presurizando los tanques de combustible con nitrógeno gaseoso liberado de otro tanque. El nitrógeno presurizado se liberaba a los tanques mediante una válvula pirotécnica. Cuando los tanques alcanzaban la presión adecuada, una serie de diafragmas se rompían, permitiendo que el combustible y el oxidante fluyeran a la cámara de combustión. El oxidante fluía a través de la camisa de refrigeración de la cámara de combustión antes de entrar en la cámara misma. El tiempo de combustión del motor era de 45 segundos y se alcanzaba la velocidad suficiente para mantener otros 45 segundos de persecución sin propulsión. ^{[ 3 ] :58} Wasserfall iba a ser lanzado desde bases de cohetes (nombre en clave Vesubio ) con sistemas de inundación de agua para diluir los combustibles hipergólicos derramados en caso de un problema de lanzamiento. ^{[ 1 ] : 77}

Se estaban desarrollando varios sistemas de guiado, pero ninguno se completó al final de la guerra. El más sencillo (nombre en clave Burgund ) utilizaba un rastreador óptico de objetivos operado manualmente y un rastreador óptico de misiles operado manualmente por separado, cada uno con su propio operador. El operador del rastreador de misiles disponía de un joystick para enviar comandos de guiado al misil mediante una versión modificada del sistema de radiocontrol FuG 203/FuG 230 "Kehl-Straßburg" . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Debido a que el Wasserfall se lanzó verticalmente, en lugar de desde un lanzador inclinado, tuvo que ser dirigido para que se encontrara dentro de la línea de visión entre el operador del sistema de seguimiento de misiles y el objetivo. Esta trayectoria de vuelo fue calculada por un Einlenk Rechner electromecánico analógico ("Computadora de Trayectoria Inicial"). Los primeros seis segundos de vuelo del misil fueron verticales, bajo el control del piloto automático estabilizado por giroscopio interno del misil. Después de esto, el Einlenk , tomando información del sistema de seguimiento óptico de objetivos, guió automáticamente al sistema de seguimiento óptico de misiles (pero no al misil) para describir la trayectoria calculada del misil, tal como la vería el operador del sistema de seguimiento de misiles. El operador del sistema de seguimiento de misiles tuvo que enviar comandos de guiado al misil para mantenerlo dentro de la retícula móvil de su sistema de seguimiento óptico mientras el Einlenk lo ajustaba automáticamente en acimut y elevación , lo que provocó que el Wasserfall siguiera la trayectoria calculada por el Einlenk . Una vez que la mira del sistema de seguimiento de misiles y el misil Wasserfall se encontraban a 0,5 grados de la línea de visión del objetivo, el Einlenk se desacoplaba, lo que permitía al operador del sistema de seguimiento mantener el misil alineado con el objetivo hasta que se completara el ataque. El operador del sistema de seguimiento disponía de un control para detonar la ojiva del misil cuando se alcanzaba el punto de máxima aproximación entre el misil y el objetivo. ^{[ 3 ] :82}

Un sistema de guiado óptico para Wasserfall que utilizaba el sistema de radiocontrol Fug512/E530 Kogge/Brigg, más avanzado, pero que por lo demás era idéntico a Burgund, recibió el nombre en clave Franken. ^{[ 3 ] :87}

El uso nocturno o en condiciones climáticas adversas era considerablemente más complejo, ya que ni el objetivo ni el misil serían fácilmente visibles. Para esta función, se estaba desarrollando un sistema de guiado alternativo, con nombre en clave Elsass . Elsass utilizaba un radar de Würzburg o Mannheim para el seguimiento del objetivo y un sistema de seguimiento de misiles pasivo independiente que captaba una señal de un transmisor de radio (conocido como Ruse ) en el misil. Al igual que con los sistemas de guiado óptico, el ordenador Einlenk dirigía el sistema de seguimiento de misiles para proporcionar al operador una trayectoria que permitiera al Wasserfall , desde el lanzamiento vertical, alinearse con el objetivo. Una vez que el misil se encontraba cerca de la línea de visión entre el sistema de seguimiento y el objetivo, generaba un fuerte pulso en la pantalla CRT del operador. Este utilizaba entonces el joystick para guiar el misil de modo que el pulso que lo representaba se desplazara al centro de la pantalla. El sistema de seguimiento se mantenía apuntando al objetivo mediante las coordenadas proporcionadas por el radar de seguimiento. ^{[ 3 ] :84 [ 4 ] :187}

Un sistema de guiado por radar que utilizaba el sistema de radiocontrol Fug512/E530 Kogge/Brigg , más avanzado, pero que por lo demás era idéntico al Elsass , recibió el nombre en clave Brabant. ^{[ 3 ] :87 [ 4 ] :193}

El trabajo conceptual comenzó en 1941.

El 18 de septiembre de 1942, el inspector de artillería antiaérea, general Walter von Axthelm , emitió un programa para el desarrollo de nueva artillería antiaérea, que fue aprobado por el Reichsmarschall Hermann Göring . ^{[ 1 ] :72}

El equipo de Artillería del Ejército en Peenemünde estudió tres cohetes antiaéreos: el C1 de propulsor sólido, el C2 de combustible líquido y el C3 de dos etapas. El C1 y el C3 no se desarrollaron, y el C2 se entregó a la Oficina de Proyectos Futuros del Dr. Ludwig Roth , bajo la Dirección Técnica del Dr. Wernher von Braun . El desarrollo se llevó a cabo como un proyecto conjunto de Artillería del Ejército y la Luftwaffe ^{[ 2 ] :231.} La arquitectura inicial para el C2 fue producida por Werner K Dahm , quien era miembro del equipo de Roth. ^{[ 5 ]} El diseño inicial (identificado como C2/E1) se presentó al equipo de aerodinámica del Dr. Rudolf Hermann. Requería alas cruciformes sin flecha que eran considerablemente más largas que las aletas de cola. También estaban desplazadas 45 grados de la línea axial de las aletas. Sin embargo, las pruebas de modelos en el túnel de viento supersónico de Peenemünde demostraron que esta configuración presentaba un desplazamiento inaceptablemente grande del centro de presión en función de la velocidad de la estructura. Esto se corrigió desplazando las alas hacia atrás, acortándolas, inclinando el borde de ataque en un ángulo más agudo y ampliando las aletas de cola. Esto dio como resultado alas y cola de forma y tamaño similares. También se observó que el desplazamiento en la línea de las alas y la cola introducía una inestabilidad impredecible a ángulos de ataque elevados, por lo que se eliminó dicho desplazamiento. Estos cambios dieron lugar a la variante C2/E2. ^{[ 6 ]}

Se desarrolló un simulador terrestre que combinaba una computadora analógica electrónica con una pantalla y un joystick para el operador del misil. Este simulador se utilizó para modelar la respuesta del misil a las órdenes del operador y evaluar su respuesta a diferentes comportamientos de control.

Para facilitar la producción, el fuselaje se diseñó para fabricarse en secciones que pudieran ser producidas por distintos fabricantes. Cada sección se diseñó para ser relativamente sencilla de fabricar, a excepción de la sección de cola, que contenía el complejo y altamente clasificado motor, el receptor de radio, los giroscopios, el Mischgerät y los servos de las aletas. Concentrar los sistemas complejos en la sección de cola también garantizaba que fueran accesibles desde tierra sin necesidad de escaleras ni torres. Esta fue una lección aprendida de las dificultades con el V2, cuyo sistema de guiado se encontraba en el morro.

Se evitó el uso de materiales críticos, fabricando la estructura del avión con acero en lugar del escaso aluminio necesario para la fabricación de aeronaves. La disponibilidad de grafito para las paletas de guía era motivo de gran preocupación, ya que los suministros eran limitados y era fundamental fabricar electrodos para el refinado del acero. Se consideraron alternativas como la cerámica, el carburo de silicio e incluso la madera de roble.

Los primeros modelos se estaban probando en marzo de 1943, pero un importante revés ^{[ 7 ]} ocurrió en agosto de 1943 cuando el Dr. Walter Thiel murió durante los bombardeos de la Operación Hydra , el inicio de la campaña aliada contra las armas V alemanas , incluida la producción de V-2.

El primer lanzamiento de prueba tuvo lugar el 29 de febrero de 1944, seguido de un segundo el 8 de marzo de 1944. ^{[ 1 ] :68.} Ambos utilizaron fuselajes C2/E1 de "ala larga" construidos antes de que las pruebas en el túnel de viento revelaran los problemas de dicha configuración. Ambos contaban únicamente con pilotos automáticos básicos de dos giroscopios, diseñados para mantener una trayectoria vertical, y los servos Askania empleados en el misil V2. ^{[ 2 ] :237}

El 12 de mayo de 1944 se realizó un tercer lanzamiento. Este fue el primer fuselaje con configuración C2/E2 en ser lanzado. Transportaba giroscopios y servos Siemens recién entregados de su sistema de piloto automático K12. Estos se conectaron mediante una computadora analógica Mischgerät modificada del misil V2 , que obtenía información de velocidad angular de los servos de actitud y mezclaba las señales para generar una señal de control individual para cada servo del timón. ^{[ 2 ] :237}

El cuarto intento de lanzamiento, el 8 de junio de 1944, fue un fracaso total, ya que el sistema de perno explosivo que liberaba el misil de su carro de lanzamiento no funcionó correctamente. El misil y el carro de lanzamiento se elevaron en el aire, volcaron y se estrellaron en un bosque cercano. ^{[ 2 ] :237}

Se habían completado treinta y cinco lanzamientos de prueba de Wasserfall para cuando Peenemünde fue evacuada el 17 de febrero de 1945. ^{[ 3 ] : 107} Si bien se realizaron vuelos de prueba que incluyeron un operador en tierra que controlaba la trayectoria del misil, no se realizaron pruebas contra objetivos.

El programa de pruebas reveló un defecto de diseño que permitía que el combustible y el oxidante salieran despedidos hacia adelante al apagarse el motor. Al ser hipergólicos, esto provocaría una explosión que destruiría el vehículo de prueba.

Al igual que con el V2, la disponibilidad de servomotores de aleta suficientemente potentes, sensibles y fiables siguió siendo un problema durante todo el desarrollo del Wasserfall . Se estaban desarrollando dos posibles alternativas a las unidades electrohidráulicas Siemens K12. Una era puramente eléctrica, un motor eléctrico con engranajes reductores. La otra era puramente hidráulica, con un suministro de aceite presurizado por el mismo nitrógeno que presurizaba el sistema de combustible. El aceite se purgaba después de su uso y solo se suministraba la cantidad suficiente para los 90 segundos de vuelo del misil. Los últimos cinco vuelos probaron servomotores alternativos, pero solo uno de ellos se consideró exitoso.

La escasez de componentes básicos, como las válvulas de vacío , desvió los esfuerzos hacia la búsqueda de alternativas. Se investigaron amplificadores magnéticos y relés que vibraban a su frecuencia de resonancia como amplificadores de la señal de posición del giroscopio.

El 1 de febrero de 1945, el Dr. Ludwig Roth presentó una propuesta de diseño para un sucesor del Wasserfall de tamaño reducido. Los objetivos del diseño eran requerir solo el 30% del oxidante de ácido nítrico necesario para el Wasserfall y reducir la cantidad de acero aleado requerido en su construcción. Conservaba la forma aerodinámica general del Wasserfall , pero con un ancho de cuerpo de 640 mm y una longitud de 5680 mm, transportaría una ojiva de 80 kg con una carga de destrucción adicional de 20 kg para fragmentar el misil en pequeños pedazos, ya que se utilizaría sobre territorio propio. Como alternativa al tanque de nitrógeno de alta presión utilizado en el Wasserfall, se propuso utilizar el tanque esférico de aire comprimido desarrollado para la bomba volante V1 . El misil requeriría 150 kg de acero aleado, en comparación con los 550 kg requeridos para el Wasserfall . El empuje del motor más pequeño se reduciría a 2900 kg (8000 kg para el Wasserfall ). El alcance máximo se reduciría a 20 km (24 km para Wasserfall ) y la altitud a 12 km (14 km para Wasserfall ). A diferencia de Wasserfall, no había espacio en la nariz para un dispositivo de guiado o una espoleta de proximidad. Como este diseño se presentó apenas unas semanas antes de la evacuación de Peenemünde, no se llevó a la fase de desarrollo. ^{[ 8 ]}

El V2 también se utilizó para probar subsistemas del Wasserfall . El cohete Bäckebo , que se estrelló en Suecia el 13 de junio de 1944, estaba destinado a ser un vuelo de prueba para el sistema de control por radio del Wasserfall .

Según Albert Speer y Carl Krauch, podría haber devastado las flotas de bombarderos aliados. ^{[ 9 ]} Speer, Ministro de Armamento y Producción de Guerra del Reich alemán , afirmó más tarde: ^{[ 10 ]}

A día de hoy, sigo convencido de que un despliegue sustancial de misiles Wasserfall a partir de la primavera de 1944, junto con un uso inflexible de los cazas a reacción como interceptores de defensa aérea, habría frenado prácticamente por completo la ofensiva de bombardeo estratégico aliada contra nuestra industria. Habríamos sido capaces de hacerlo  ; al fin y al cabo, logramos fabricar 900 cohetes V-2 al mes en una época posterior, cuando los recursos ya eran mucho más limitados.

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