Lockheed P-38 Lightning

P-38 Lightning
Lockheed P-38 Lightning USAF.JPG
Fotografía del Lockheed P-38 Lightning Yippee de las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos, este avión fue el P-38 número 5000 que se fabricó.
Tipo Caza pesado
Fabricante Bandera de Estados Unidos Lockheed
Diseñado por Kelly Johnson
Primer vuelo 27 de enero de 1939
Introducido 1941
Retirado 1949 ( Estados Unidos)
1965 ( Honduras)[1]
Estado Retirado
Usuario Bandera de Estados Unidos USAAF
Usuarios principales Bandera de la fuerza aérea de Reino Unido  Royal Air Force
Bandera de Francia Fuerzas Aéreas Francesas Libres
Producción 1941- 1945
N.º construidos 10 037[2]
Coste unitario 97 147 US$[3]
Desarrollado en Lockheed XP-49
Lockheed XP-58
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El Lockheed P-38 Lightningrayo» en inglés) es uno de los cazas estadounidenses más importantes de la Segunda Guerra Mundial, así como también uno de los más famosos, rápidos y poderosos. Su forma es muy característica y a ella le debe gran parte de su fama.

Diseñado en respuesta a los requerimientos del Cuerpo Aéreo del Ejército de los Estados Unidos (United States Army Air Corps o USAAC), el P-38 contaba con un característico diseño de fuselaje doble (twin booms) y una barcaza central en medio de las alas que contenía la cabina y el armamento. Fue usado como bombardero en picado, bombardeo de vuelo plano, avión de ataque a tierra, así como en misiones de reconocimiento fotográfico, y principalmente como escolta de largo alcance usando dos tanques de combustible auxiliares y desechables bajo sus alas. Fue usado principalmente en las operaciones del Teatro del Pacífico y China-Birmania-India, durante la Segunda Guerra Mundial, pilotado por los pilotos norteamericanos que albergan el mayor número de victorias registradas a la fecha. El piloto norteamericano Richard Bong es el máximo as de la aviación estadounidense con 40 victorias registradas en el P-38 que él bautizara “Marge”, seguido por el as Tomas McGuire quien registra un total de 38 victorias. En el Teatro del Pacífico Suroccidental, fue el principal caza del US Air Force antes de la aparición en grandes cantidades del famoso North American P-51D Mustang. El P-38 Lightning fue el único caza norteamericano que perduró en producción durante todo el tiempo de la participación de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial, período comprendido desde Pearl Harbor hasta la rendición de Japón (VJ-day).

A pesar de que los primeros prototipos causaron desafortunados accidentes, el ejército norteamericano creyó en el proyecto y fueron incorporados a esta arma. Las esperanzas puestas en este avión fueron bien fundadas, convirtiéndose en el terror de los cazas japoneses y avanzadas. El P-38 fue apodado como el "diablo de dos colas" por sus antagonistas. Este avión fue usado para la intercepción y destrucción, a 885 km de su base en Guadalcanal, del bombardero Mitsubishi G4M que transportaba al famoso almirante japonés Isoroku Yamamoto.

Diseño

Lockheed YP-38 (1943).

Lockheed diseñó el P-38 en respuesta a la petición Circular Proposal X-608 del Cuerpo Aéreo del Ejército de los Estados Unidos (USAAC) de un interceptor para gran altitud, teniendo “la misión táctica de intercepción y ataque de aeronaves hostiles a gran altitud”. Las especificaciones determinaban una velocidad máxima de al menos 580 km/h (360 mph) a una altitud y ascenso de 6100 m (20 000 pies) en menos de 6 minutos, el conjunto de especificaciones más estrictas jamás concebidas por el Cuerpo Aéreo hasta esa fecha. El Bell P-39 Airacobra y el Curtiss-Wright P-40 Warhawk (que usaban el mismo motor Allison V-1710 con el que contaba el P-38) fueron diseñados con el mismo propósito, al igual que el fallido Vultee XP1015.

El equipo de diseño de Lockheed, bajo la dirección de Hall Hibbard y Clarence “Kelly” Johnson, consideró numerosas alternativas, las cuales contaban siempre con una configuración bimotor, debido a que se juzgaba que un monomotor carecería de la potencia suficiente para los fines propuestos (sin embargo el desarrollo de motores durante la Segunda Guerra Mundial hizo posible que otros cazas monomotores superaran sin problema las 400 mph (640 km/h) gracias a plantas motrices que duplicaban la potencia en relación a las primeras disponibles durante la guerra).

El diseño escogido fue extremadamente singular respecto a cazas existentes. El equipo de diseño de Lockheed escogió un diseño de doble fuselaje para acomodar la estructura del empenaje, los motores y sus sobrealimentadores, con una barcaza aislada en medio de las alas para albergar la cabina del piloto y el armamento. El morro fue diseñado para albergar dos ametralladoras Browning M2 de 12,7 mm, con una cinta de 200 cartuchos por arma, otras dos Browning M1919 de 7,62 mm con una cinta de 500 cartuchos por arma, y un cañón Oldsmobile de 37 mm con 15 proyectiles. Concentrar el armamento en la nariz del avión fue radicalmente distinto a otros aviones de los Estados Unidos, que poseían el armamento dispuesto en sus alas, lo cual hacía que los disparos se entrecruzaran en uno o varios puntos en donde convergieran hacia adelante. Al tener montadas las armas en el morro, el Lockheed P-38 Lightning era mucho más preciso al ofrecer ráfagas certeras que se podían disparar en línea recta adelante, ya que en el otro sistema de acomodación la certeza dependía del punto de convergencia y la habilidad o la fortuna del piloto para ubicar sus blancos en esa zona. Esto significa que los buenos tiradores podían ser mucho más eficaces o precisos y sus disparos podían efectuarse desde una distancia mucho mayor que en cualquier otro caza. Fácilmente un Lightning podía disparar su mortal armamento ligero de cuatro ametralladoras desde una cómoda y segura distancia al blanco aproximada de 900 metros con gran posibilidad de dar en el blanco, mientras que otro caza sólo tendría éxito con una distancia entre 90 y 225 metros, acercándolo mucho más al peligro y teniendo aún más probabilidad de fallar. Sus armas encajadas tenían un característico efecto de sierra circular en la culata, que hacían al avión ideal para ataque con ráfagas de sus ametralladoras.

El diseño de Lockheed incorporaba un sistema de tren de aterrizaje en triciclo, y una carlinga en forma de burbuja, estando propulsado por dos motores Allison V-1710 de 12 cilindros en V con turbocompresor, con una potencia unitaria de 1000  cv (746  kW) a los que se acoplaron hélices de contrarotatorias para contrarrestar el efecto de la torsión mecánica lateral producida por los motores, y los turbocompresores ubicadosb detrás de los motores dentro de cada fuselaje. Fue el primer caza norteamericano en usar grandes cantidades de acero inoxidable y láminas de aluminio con remaches pulidos y juntas suavizadas y también el primer caza en volar a más de 720 km/h (400 mph).

P-38J volando sobre California.

Lockheed ganó la competencia para recibir el contrato del gobierno el 23 de junio de 1937 con su Model 22, y fue contratada para construir el prototipo XP-38. Dicha construcción comenzó en julio de 1938 y el primer vuelo del XP-38 fue el 27 de enero de 1939. El 11 de febrero de 1939 el vuelo para cambiar la ubicación del avión para practicar pruebas en el Wright Field fue realizado para el general Henry “Hap” Arnold, comandante del Cuerpo Aéreo del ejército estadounidense, para demostrar el desempeño del avión. Estableció una marca de velocidad al volar desde California hasta Nueva York en siete horas y dos minutos, pero aterrizó precipitadamente en la pista del Mitchel Field en Hempstead, Nueva York, averiándose. Sin embargo, con base en la marca establecida, el Cuerpo Aéreo ordenó la producción de 13 YP-38s el 27 de abril de 1939. (La “Y” inicial en “YP” era la designación del Cuerpo Aéreo para poner en servicio aviones de prueba, la “X” de XP significa “experimental”).

La fabricación de los YP-38 se retrasó, en parte porque ajustar el avión a la necesidad de la producción masiva suscitó distintos cambios sustanciales en la construcción respecto al prototipo. Otro factor fue la repentina necesidad de Lockheed de expandir su planta en Burbank, ya que la firma estaba altamente especializada en la producción de aeronaves con fines civiles: Ventura, Harpoon, Lodstear y Hudson y en aquel entonces se encontraba diseñando el Constellation para la aerolínea TWA. El primer YP-38 no estuvo listo sino hasta septiembre de 1940, realizando su vuelo inaugural el 17 de ese mismo mes. El 13º y último YP-38 fue entregado al Cuerpo Aéreo en junio de 1941; doce de ellos fueron destinados a pruebas de vuelo, y el restante para pruebas destructivas de resistencia. Los YP fueron rediseñados sustancialmente y diferían en gran medida del XP-38 hecho a mano. Eran más ligeros, incluían cambios en el ajuste de los motores e incorporaron la rotación contrapuesta de sus hélices, haciendo que giraran hacia afuera de la cabina, este cambio permitió mayor estabilidad en el avión como plataforma de disparo de armamento.

Vista de la cabina del P-38G. Nótense los controles con volante en vez de la palanca usual.

Los vuelos de prueba revelaron problemas que inicialmente hacían ver que la cola era inestable. Durante los vuelos a alta velocidad, al acercarse a Mach 0,68, especialmente durante vuelos en picado, la cola se agitaba violentamente y el morro continuaba su trayecto hacia abajo, acentuando la caída; una vez atrapado en esta caída en picado, el caza probablemente entraba en un efecto de alta velocidad conocido como pérdida por compresibilidad, en el cual la alta velocidad crea un cono acústico que parte de la nariz del avión que se acerca a la velocidad del sonido pero no logra superarla; este cono, crea un vacío circundante al avión y por consiguiente, al mover las superficies de vuelo con el fin de maniobrar el avión estas no responden, se bloquean, o no tienen ningún efecto en el movimiento del avión. Al entrar en pérdida por compresibilidad el piloto no tiene muchas opciones, de ser posible puede salir del avión o bien seguir en la trayectoria de descenso para que al llegar a aire más denso se disminuya la velocidad, el efecto del cono acústico y de esta manera, recuperar los controles y obtener una oportunidad para tirar del avión hacia atrás. Durante un vuelo de prueba en mayo de 1941, el oficial de la USAAC, mayor Signa Gillkey, decidió no saltar de su YP-38 durante una pérdida por compresibilidad, recuperando el control gradualmente usando el ajustador del elevador (elevator trim). Los ingenieros de Lockheed estaban muy preocupados por esta limitación, pero necesitaban concentrarse en las otras órdenes de aviones. 65 Lightnings fueron finalizados en septiembre de 1941, con muchos más por fabricar.

P-38E con una elevada "cola de escorpión", un esfuerzo fallido por combatir las pérdidas por compresibilidad.

Para noviembre de 1941, muchos de los retos iniciales en las líneas de ensamblaje habían sido resueltos y había un pequeño espacio para que el equipo de ingenieros tomara un respiro y abordara el problema de los controles bloqueados durante un vuelo en picado. Lockheed tenía un puñado de ideas para hacer pruebas que les permitieran encontrar una respuesta. La primera solución que intentaron fue acomodar un servo de resorte con aletas en las guías del eje del elevador, diseñadas para asistir al piloto cuando intentara controlar fuerzas del timón que excedieran 13,5 kg (30 libras) que esperaban encontrarse durante un vuelo en picado a alta velocidad. En ese punto las aletillas ayudarían a multiplicar el esfuerzo de los movimientos del piloto. Al experimentado piloto de 43 años Ralph Virden, le fue encomendada una prueba de alta velocidad con secuencias específicas para que las siguiera, restringiendo su velocidad y habilidad en aire denso a bajas altitudes con el fin de que el nuevo mecanismo no se sobreesforzara bajo dichas condiciones. Una nota fue pegada al panel de instrumentos del prototipo recordando estas instrucciones. El 4 de noviembre de 1941, Virden se subió en el YP-38 #1 y completó la secuencia satisfactoriamente, pero 15 minutos más tarde experimentó una barrena de giro (steep dive) con una alta Fuerza-G. La cola del prototipo falló aproximadamente a los 915 m (3000 pies) durante la recuperación del picado a alta velocidad, y Virden perdió la vida al estrellarse fatalmente. La oficina de diseño de Lockheed estaba naturalmente conmovida, pero lo único que pudieron hacer los ingenieros de diseño fue declarar como fallida la solución de la asistencia servomecánica para la pérdida de control en un vuelo en picado. Lockheed debía resolver este problema; la USAAC afirmaba que se trataba de una agitación estructural, ordenando a Lockheed revisar mucho más concienzudamente la cola.

Como la cola de los P-38 estaba completamente laminada en aluminio, y era lo suficientemente rígida, el problema de la agitación era un problema de ingeniería más relacionado con una cola muy flexible. De hecho ningún P-38 sufrió de una agitación real en su cola. Para comprobar esto, un elevador y sus estabilizadores verticales fueron laminados con un metal aproximadamente 63 % más delgado de lo normal, demostrando que incrementando la rigidez no se hacían diferencias significativas en la vibración. El coronel del ejército Kenneth B. Wolfe (a la cabeza de la Ingeniería de Producción del Ejército) sugirió a Lockheed el intentar colocar masa externa o contrapesos sobre y debajo del elevador, a pesar de que el P-38 tenía ya bastantes contrapesos elegantemente colocados dentro de cada estabilizador vertical. Varias configuraciones de contrapesos externos fueron instalados y peligrosos vuelos de giro en barrena fueron hechos para documentar su desempeño. Explicándole a Wolfe en el Informe Número 2412, “Kelly” Johnson escribió «… la violenta vibración no ha cambiado y la tendencia natural a entrar en picado es la misma en todas las condiciones». Los compensadores de peso no ayudaron en absoluto. Sin embargo, por insistencia de Wolfe, las contrapesos externos fueron colocados en todos los P-38 construidos a partir de ese momento.

Tras meses de presionar al Comité de Asuntos de Aeronáutica (National Advisory Comitee of Aeronautics o NACA) para ser provistos de un túnel de viento de Mach 0,75 (que finalmente resultó), el problema de la compresibilidad se reveló al mostrar que el centro de la elevación se movía atrás hacia la cola en un flujo de alta velocidad, elevándola y haciendo que la nariz cayera. El problema de la compresibilidad se resolvió cambiando la geometría de la parte inferior de las alas cuando entrara en picado para mantener la elevación en el borde de las mismas. En febrero de 1943, alerones de rápida activación para la recuperación del picado (dive flaps, instalados en la cara posterior de las alas) fueron tratados y probados por los pilotos de prueba de Lockheed. Estos alerones fueron colocados fuera de las cavidades de los motores, y al activarse bajaban 35º en 1½ segundos. Los alerones no actuaban como frenos aerodinámicos, afectaban el centro de la distribución de la presión haciendo que el ala no perdiera su elevación o que ésta no se desplazara hasta la cola. Luego, en 1943, cientos de kits de instalación de alerones fueron ensamblados en tierra con el fin de darle a los P-38 ubicados en el Norte de África, Europa y el Pacífico una oportunidad para detener el efecto de la compresibilidad y expandir sus tácticas de combate. Desafortunadamente, estos alerones cruciales no siempre llegaron a su destino. En marzo de 1944, 200 kits de alerones de recuperación destinados a los P-38J del Teatro de Operaciones de Europa fueron destruidos en un misterioso incidente de identificación cuando un caza de la Real Fuerza Aérea (RAF) derribó un Douglas C-54 Skymaster que iba a dejar el encargo en Inglaterra. Los P-38J salieron de la línea de ensamblaje el verano de 1944, donde fueron remolcados hacia afuera y modificados al aire libre. Los alerones finalmente se incorporaron a la línea de producción en junio de 1944 en los últimos 210 P-38J. El proveer a los P-38 de alerones de recuperación y su libertad de maniobrabilidad táctica había llegado muy tarde y estaba lejos de ser duradero. De todos los Lightning construidos, solo la última mitad pudo tener los alerones de recuperación instalados como parte de la secuencia de la línea de ensamblaje.

Luego C. “Kelly” Johnson afirmó:

Hice una mella en la compresibilidad en el P-38 porque volamos a un rango de velocidad que nadie había experimentado antes, y tuvimos dificultades para convencer a la gente que no era algo divertido, era un problema de física fundamental. Encontramos qué era lo que sucedía cuando el Lightning elevaba su cola y trabajamos durante toda la guerra para obtener 15 nudos (28 km/h) más de velocidad en el P-38. Vimos la compresibilidad como un muro de ladrillos por mucho tiempo. Ahora ya sabemos cómo salir de ella.[4]

La agitación era otro problema inicial en la aerodinámica, difícilmente diferenciable de la compresibilidad ya que ambas fueron reportadas por los pilotos de prueba como “agitación en la cola”. La vibración aerodinámica (buffeting o sacudida) tiene lugar cuando ocurren perturbaciones en el flujo de aire delante de la cola; el avión entonces se sacudirá a altas velocidades. La decisión tomada fue redondear las estructuras en el borde del ala que se juntaban con el fuselaje y con la cavidad de los motores. La prueba número 15 de túnel de viento resolvió el problema de la sacudida completamente y esta solución de la curvatura entre superficies fue aplicada en cada estructura posterior de P-38. Los kits de curvatura fueron enviados a cada escuadrón que pilotara Lightning. El problema resultó en un aumento del 40 % en la velocidad en la junta entre el fuselaje y el ala donde el grosor es mayor. Una velocidad de 802 km/h, 433 KTAS (500 mph) a 7620 m (25 000) podría hacer que el flujo de aire en la junta del ala y el fuselaje se acercara a la velocidad del sonido. El redondeado resolvió para siempre el problema de la sacudida para el P-38E y los modelos posteriores

Otro problema con el P-38 se debía a su diseño único de hélices de contrarrotación. Perder uno de los dos motores en cualquier bimotor creará un empuje descentralizado, creando en un despegue un impulso sobre la nariz que se dirigirá al costado del motor con falla. Un entrenamiento convencional en un avión bimotor sugeriría poner el motor bueno a toda potencia; si un piloto hace eso en el P-38 a pesar de que el motor ha fallado, la torsión mecánica resultante y la fuerza descentrada producirá un repentino e incontrolable giro en el avión que puede perder el control y volcarse. Eventualmente, los procedimientos que están encaminados a ayudar al piloto a salir de esta situación en el Lightning sugieren lo contrario, reducir la potencia en el motor funcional, embanderar el motor fallido (feathering) e incrementar luego la potencia gradualmente una vez obtenida la estabilidad; los despegues con un solo motor son posibles, siempre y cuando no esté completamente cargado de armamento.

El sonido del motor del Lightning era bastante único, con un silencioso «jadeo» debido a que sus escapes estaban acoplados a los turbocompresores de General Electric en ambos Allison V-1710, otorgándole esa sensación de estabilidad y desempeño que inmortalizaran al Lightning. Inicialmente se presentaron varios problemas con la regulación de la temperatura de la cabina; los pilotos se acaloraban mucho en el sol del trópico y la carlinga de ser abierta provocaría una terrible agitación, y en el norte de Europa a elevada altitud la temperatura era muy baja dentro, debido a que la distancia entre la cabina y los motores fue calculada teniendo en cuenta el prevenir transferencias excesivas de calor. Variantes subsecuentes recibieron modificaciones para resolver esos problemas.

Un P-38 al atardecer.

El 20 de septiembre de 1939, después de la construcción y posterior prueba de los YP-38, La Fuerza Aérea del Ejército Estadounidense (USAAF) ordenó la producción inicial de 66 P-38 Lightning, treinta de los cuales se entregaron a la Fuerza Aérea a mediados de 1941, pero no todos contaban con armamento. En los aviones sin armamento fueron instalados cuatro ametralladoras de 12,7 mm (en vez de las dos de 12,7 mm y dos de 7,62 mm de sus predecesores) y un cañón 37 mm. Contaban con vidrio blindado, blindaje en la cabina y controles fluorescentes en la cabina. Uno de ellos fue completado con una cabina presurizada con fines experimentales y se designó XP-38A. Debido a los reportes que la USAAF recibidos de Europa, los 36 P-38 restantes recibieron mejoras pequeñas pero significativas como tanques autosellantes, luces indicadoras de tren de aterrizaje, y un mejor blindaje para dejarlos en buenas condiciones de combate. La USAAF especificó que esos 36 aviones se designarían P-38D. Como resultado, nunca hubo P-38B o P-38C. El uso principal del P-38 fue el de caza de entrenamiento antes de darle su uso oficial como caza de combate. En marzo de 1940, los franceses y los británicos ordenaron un total de 667 P-38, designados Model 322F para los franceses y Model F-322B para los británicos. Este avión pudo ser una variante de P-38E pero sin sobrealimentación (debido a una prohibición del gobierno de los Estados Unidos), y ambos motores giraban hacia la derecha en vez de ser contrapuestos, para hacerlos comunes a la gran cantidad de Curtiss-Wright Tomahawk que ambas naciones habían ordenado (y que llevaban el mismo motor Allison V-1710). Tras la caída de Francia en junio de 1940, el gobierno británico tomó el resto de la orden y lo redesignó Lightning I. Tres fueron entregados en marzo de 1942 y se hizo el descubrimiento, sin turbocompresores, a baja altitud y usando combustible británico de bajo octanaje, de que tenían una velocidad máxima de 480 km/h (300 mph) y unas pobres capacidades de maniobra, lo cual suscitó la cancelación del resto del pedido. Los 140 Lightning I restantes fueron terminados para la USAAF con sus hélices de giro contrapuesto pero aún no contaban con turbo-compresores. Muchos de ellos fueron para el entrenamiento de unidades de las Fuerzas Aéreas del Ejército Estadounidense, bajo la designación RP-322. Esos aviones ayudaron a la USAAF en el entrenamiento de nuevos pilotos en condiciones de alta potencia y complejidad que ofrecían los nuevos cazas. Un puñado de los modelos 322 fueron usados luego como plataformas de pruebas para modificación, adaptando dispositivos de distracción de humo y dos torpedos de bombardeo aéreo. El RP-322 era lo suficientemente rápido (algunos de los más rápidos P-38 eran casi idénticos en configuración a los P-322-II) a baja altitud y encajaba bien como avión de entrenamiento. El otro resultado positivo de la orden franco-británica fue el haberles dado a las aeronaves su famoso nombre. Lockheed originalmente los habría bautizado "Atalanta" debido a que la compañía guardaba la tradición bautizar sus aviones con referencia a figuras mitológicas y celestes, pero el nombre de la RAF perduraría para siempre.

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