Así funciona el motor del F-35B, el caza que necesita la Armada española, para lograr el despegue y aterrizaje vertical

El F-35, el caza de quinta generación estadounidense es, para muchos, el mejor avión de combate del mundo y cada vez es mayor el número de países que lo está adquiriendo para sus fuerzas armadas, mientras España se lo piensa, antes de tomar una decisión. Sin embargo, lo que sí parece claro es que la Armada española necesita el F-35B, la versión capaz de llevar a cabo despeje y aterrizaje vertical, único avión que podría operar desde el LHD Juan Carlos I en sustitución de los obsoletos Harrier que aún prestan servicio y que se encuentran al final de su vida operativa.

Pero, ¿es en realidad muy distinto el F-35 o el F-35C del F-35B? Se trata, sin duda, de un avión con una ingeniería muy especial. Rolls Royce, fabricante del motor LiftSystem que equipa estos aviones, explica que su "rendimiento inigualable proviene en parte de lo último en control digital y tecnología de sistemas de ventilación para ofrecer una capacidad de respuesta, precisa y potente de despegue corto y aterrizaje vertical (STOVL) con un impacto mínimo en el peso total del fuselaje".

El sistema es un descendiente del motor Pegasus, compuesto por el Rolls‑Royce LiftFan, el eje de transmisión, el módulo giratorio de tres rodamientos (3BSM, una boquilla de vectorización de empuje en la parte trasera de la aeronave que dirige el escape del motor para que pase directamente con capacidad de recalentamiento para el vuelo hacia adelante o para que se desvíe hacia abajo para proporcionar sustentación) y los postes antivuelco. No hay que olvidar que este fabricante ha sido el líder de la industria en tecnología de despegue corto y aterrizaje vertical (STOVL) durante 60 años.

El eje de transmisión y el embrague de este motor ofrecen hasta 29 000 caballos de fuerza en el eje desde el motor principal hasta el LiftFan, lo cual proporciona la conversión necesaria para llevar los aviones de combate del vuelo convencional a las capacidades STOVL, que son las que requiere la Armada española para conseguir que los F-35B puedan aterrizar y despegar desde la cubierta del portaaeronaves españoles, pues otro tipo de cazas convencional no tienen pista de rodadura suficiente por las dimensiones del Juan Carlos I.

El elemento clave, el denominado LiftFan, es capaz de dotar al motor de un empuje en frío de 20.000 libras, gracias también a un ventilador contrarrotante de dos etapas de 50 pulgadas de diámetro con tecnología de disco de hoja hueca líder en el mundo.

Cuando se diseñó el F-35B estaba claro que el avión tenía que tener una capacidad supersónica y se necesitaba un sistema de elevación vertical adecuado que no comprometiera esta capacidad para la variante STOVL. Este requisito fue cumplido por el Rolls-RoyceLiftSystem, desarrollado a través de un contrato de desarrollo y demostración de sistemas (SDD) 1.300 millones de dólares de Pratt & Whitney. Este requisito se cumplió el 20 de julio de 2001.

En lugar de usar motores de elevación independientes, como el Yakovlev Yak-38 , o boquillas giratorias para el aire de derivación del motor, como el Harrier, el "LiftSystem" tiene un ventilador de elevación accionado por eje, diseñado por Lockheed Martin y desarrollado por Rolls-Royce, y una tobera de vectorización de empuje para el escape del motor que proporciona sustentación y también puede soportar temperaturas de poscombustión en vuelo convencional para alcanzar velocidades supersónicas. El sistema de elevación/propulsión con su boquilla de conducto giratorio de tres rodamientos (3BSD) se parece más a los planes del Convair Model 200 Sea Control Fighter de 1973 que a la generación anterior de diseños STOVL a la que pertenece el Harrier.

El equipo responsable de desarrollar el sistema de propulsión incluyó a Lockheed Martin, Northrop Grumman, BAE Systems, Pratt & Whitney y Rolls-Royce, bajo el liderazgo de la Oficina del Programa de Cazas de Ataque Conjunto del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Paul Bevilaqua, ingeniero jefe de Proyectos de Desarrollo Avanzado de Lockheed Martin, inventó el sistema de propulsión del ventilador de elevación.

El Departamento de Defensa de EE. UU. (DOD) adjudicó a General Electric y Rolls-Royce un contrato de 2.100 millones de dólares para desarrollar conjuntamente el motor F136 como alternativa al F135. El LiftSystem fue diseñado para usarse con cualquier motor. Tras la terminación de la financiación del gobierno, GE y Rolls-Royce terminaron el desarrollo adicional del motor en 2011.

Rolls-Royce administró el programa general de desarrollo e integración en Bristol, Reino Unido , y también fue responsable de los diseños de turbomaquinaria LiftFan, 3BSM y Roll Post. Rolls-Royce en Indianápolis proporcionó la caja de cambios, el embrague, el eje de transmisión y la boquilla y realizó las pruebas de construcción y verificación del LiftFan.

Para el vuelo vertical, 29 000 caballos de potencia se transfieren mediante un eje de extensión en el ventilador del motor usando un embrague y una caja de engranajes cónicos a un ventilador elevador contrarrotante ubicado adelante del motor. El flujo de aire del ventilador (aire sin calentar a baja velocidad) sale a través de paletas de vectorización de empuje en la parte inferior de la aeronave y equilibra la sustentación desde la boquilla trasera. Para la estabilidad lateral y el control de balanceo, el aire de derivación del motor se usa en una boquilla de poste de balanceo en cada ala. Para el control de inclinación, las áreas de la boquilla de escape y la entrada de LiftFan varían mientras se mantiene constante la elevación total. El movimiento hacia adelante y hacia atrás se controla inclinando el 3BSM y las paletas en la boquilla de la caja de paletas de área variable de LiftFan.

En comparación, el empuje máximo del Rolls-Royce Pegasus 11-61/F402-RR-408, la versión más potente que se utiliza en el AV-8B , es de 23 800 libras-fuerza (106 kN). El peso del AV-8B es aproximadamente el 46% del peso del F-35B.

"Esta potencia genera el empuje descendente necesario para permitir la capacidad de “planeo” y el aterrizaje vertical. Un F-35B tiene lo que parece una puerta o abertura cuadrada en la parte superior del fuselaje, detrás del piloto y encima del ventilador de elevación, para maximizar el flujo de aire descendente", explica la web Israel Militar.

Los ingenieros explican que el enorme empuje, suficiente para propulsar el avión a velocidades superiores a la barrera del sonido, es el resultado de un cuádruple proceso. Los conductos de aire situados a ambos lados del morro “aspiran” aire hacia el motor, el aire se comprime antes de encenderse con gas, generando lo que parece una explosión controlada de fuego que sale de la parte trasera. La fuerza generada a través de este proceso, permite la velocidad, maniobrabilidad y aceleración del avión.

Por todos estos motivos, la Armada considera que este avión es la única alternativa para sustituir a los Harrier de despegue y aterrizaje vertical a bordo del “Juan Carlos I”, aunque tienen el inconveniente de su elevado precio.

Pero, cómo ¿es este avión de combate polivalente que presta sus servicios en algunos de los principales ejércitos occidentales, entre ellos Estados Unidos, Reino Unido, Israel, Noruega o Italia?

El F-35, fabricado por Lockheed Martin, es una aeronave de quinta generación, monoplaza y con capacidad furtiva, desarrollado bajo el programa Joint Strike Fighter para reemplazar al F-16, A-10, F/A-18 y al AV-8B en misiones de ataque a tierra, reconocimiento y defensa aérea. Fue diseñado en tres versiones distintas: el F-35A para despegue y aterrizaje convencional (CTOL), el F-35B capaz de realizar despegues cortos y aterrizajes verticales, que es el que necesita la Armada española para su buque “Juan Carlos I”, y el F-35C que es una variante naval capaz de operar en portaaviones.​

En lo que se refiere al modelo concreto que quiere la Armada, el F-35B STOVL, actualmente presta servicio en la Marina de Estados Unidos y en la de Reino Unido, teniendo sus bases en las bases aéreas de Yuma (Arizona) y Beaufort (Carlonia del Sur), en el caso estadounidense. La Fuerza Aérea italiana también ha incorporado algunos de estos aparatos.

El F-35 es un caza de peso medio y monomotor, similar a una versión más pequeña, más convencional y con un solo motor, del Lockheed Martin F-22 Raptor pesado y bimotor, y de hecho ambos modelos comparten muchos elementos comunes.

La versión STOVL F-35B está diseñada para reemplazar a la segunda generación del Harrier, que fue el primer avión operacional de aterrizaje vertical y despegue corto, cuya participación en la Guerra de las Malvinas en 1982 demostró su efectividad en las operaciones de guerra desde portaaviones ligeros.

La RAF y la Armada Británica utilizarán este avión para reemplazar a los Harrier GR9 en sus portaaviones, mientras que el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos usará los F-35B para sustituir a los AV-8B Harrier II y a los F/A-18 Hornet.

El F-35B es similar en tamaño al F-35A de la Fuerza Aérea estadounidense, pero carece del cañón automático, que es opcional y debe ser transportado externamente en un contenedor bajo el fuselaje, ya que su lugar tras la cabina del piloto está ocupado en el F-35B por el impulsor vertical, innovación que fue uno de los factores decisivos en la selección del diseño ganador del programa JSF.

Durante el diseño, se utilizaron dos estructuras para realizar las pruebas de esta versión: el Lockheed X-35A (que más tarde sería convertido en el X-35B) y el X-35C, de mayor envergadura. 55​ Una de las primeras demostraciones de la capacidad del X-35 fue durante las pruebas de vuelo para la calificación en el programa JSF, en LAS que el X-35B despegó tras una carrera de menos de 150 metros, alcanzó velocidad supersónica y aterrizó verticalmente. Un logro que el modelo de Boeing no pudo igualar.​

El F-35B realizó su primer vuelo el 25 de febrero de 2009 y el 3 de octubre de 2011 comenzó sus pruebas iniciales de toma vertical sobre la cubierta del buque de asalto anfibio, de tipo LHD, USS Wasp.57​58​

Sin embargo, el avión, a pesar de sus características, ha recibido numerosas críticas, entre otras cosas por su elevado coste, ya que los costes del proyecto se dispararon. De hecho, uno de los mayores inconvenientes de este avión, al menos para España, es su elevado precio, pues cada unidad costaría entre 90 y 130 millones de euros, sin contar el motor, y la Armada no compraría más de una docena de aparatos. Por este motivo, el Ejército del Aire estudia si se une a la compra y lo incorpora también a su flota, con el objetivo fundamental de sustituir a los F-18.

Características

Tripulación: 1 piloto

Longitud: 15,67 m

Envergadura: 10,7 m

Altura: 4,33 m

Superficiealar: 42,7 m²

Pesovacío: 13 300 kg

Pesocargado: 22 470 kg

Pesomáximo al despegue: 31 800 kg

Plantamotriz: 1× turbofán con postquemador Pratt & Whitney F135.

Empujenormal: 28 000 lbf (125 kN) de empuje.

Capacidad interna de combustible: 8.382 kg

Rendimiento

Velocidad máxima operativa (Vno): 2 205 km/h (1 370 MPH; 1 191 kt) (Mach 1,8)

Autonomía: 2 220 con combustible interno

Techodevuelo: 18 288 m (60 000 ft)85​

Empuje/peso: 0,87

Límite de fuerzas soportadas: 9 G

Armamento

Cañones: 1× cañón rotativo de 4 cañones General Dynamics GAU-22/A Equalizer de calibre 25 mm, montado internamente con 180 proyectiles

Puntos de anclaje: 6 pilones subalares con capacidad para 6.800 kg y 2 bodegas internas con cuatro pilones cada una con una capacidad total de 8.100 kg para cargar una combinación de bombas de propósito general: Mark 82, Mark 83 y Mark 84; bombas de racimo: Mk 20 Rockeye II, con capacidad de guiado WCMD; bombas guiadas por láser de la serie Paveway; bombas guiadas por satélite de la serie JDAM; GBU-39 Small Diameter Bomb; bomba nuclear B61

Misiles aire-aire:

De corto alcance: AIM-132 ASRAAM, AIM-9X Sidewinder e IRIS-T

De medio/largo alcance: AIM-120 AMRAAM, MBDA Meteor (pendiente de ser integrado) y el futuro JDRADM (a partir de 2020)

Misiles aire-superficie:

Misiles de crucero: AGM-154 JSOW, AGM-158 JASSM y SOM (Turquía)

Misiles antitanque: Brimstone

Misil antibuque JSM