Catapulta per aereo - Aircraft catapult

F-14 Tomcat si prepara a connettersi a una catapulta sulla USS  Saratoga

Una catapulta per aereo è un dispositivo utilizzato per consentire agli aerei di decollare da una quantità di spazio molto limitata, come il ponte di una nave, ma in rari casi ha anche installato piste terrestri. Ora è più comunemente usato sulle portaerei , come forma di decollo assistito .

Nella forma utilizzata sulle portaerei, la catapulta è costituita da un binario, o fessura, integrato nel ponte di volo , al di sotto del quale si trova un grande pistone o navetta che è attaccato tramite il binario al carrello anteriore dell'aeromobile, o in alcuni casi un la fune metallica , chiamata briglia della catapulta , è attaccata all'aereo e alla navetta della catapulta. Altre forme sono state utilizzate storicamente, come il montaggio di un carrello di lancio che regge un idrovolante su una lunga struttura a trave montata sul ponte di una nave da guerra o mercantile , ma la maggior parte delle catapulte condivide un concetto di binario scorrevole simile.

Diversi mezzi sono stati usati per azionare la catapulta, come peso e derrick , polvere da sparo , volano , pressione dell'aria , idraulica e potenza del vapore e razzi a combustibile solido. La Marina degli Stati Uniti sta sviluppando l'uso di sistemi di lancio di aerei elettromagnetici con la costruzione delle portaerei classe Gerald R. Ford .

Storicamente era più comune che gli idrovolanti venissero catapultati, consentendo loro di atterrare sull'acqua vicino alla nave e di essere issati a bordo, sebbene nella seconda guerra mondiale (prima dell'avvento del vettore di scorta ) gli aerei da combattimento convenzionali (in particolare l' Hawker Hurricane ) a volte avrebbero essere catapultato da navi mercantili dotate di catapulta (CAM) per respingere gli aerei nemici, costringendo il pilota a deviare su una pista di atterraggio a terra, o a lanciarsi con il paracadute o a gettarsi nell'acqua vicino al convoglio e attendere i soccorsi.

Storia

Primo volo registrato con catapulta

La catapulta, la casa galleggiante e l' aerodromo per il trasporto di uomini senza successo di Samuel Langley (1903)

Il pioniere dell'aviazione e segretario dello Smithsonian Samuel Langley usò una catapulta azionata a molla per lanciare i suoi modelli volanti di successo e il suo aerodromo fallito del 1903. Allo stesso modo i fratelli Wright, a partire dal 1904, usarono una catapulta in stile peso e derrick per assistere i loro primi aerei con un decollo in un distanza limitata.

Il 31 luglio 1912, Theodore Gordon Ellyson divenne la prima persona ad essere lanciata da un sistema di catapulte della Marina degli Stati Uniti. La Marina aveva perfezionato un sistema di catapulta ad aria compressa e lo aveva montato sul molo Santee ad Annapolis, nel Maryland . Il primo tentativo ha quasi ucciso il tenente Ellyson quando l'aereo ha lasciato la rampa con il muso rivolto verso l'alto e ha preso un vento laterale, spingendo l'aereo in acqua. Ellyson riuscì a fuggire illeso dal relitto. Il 12 novembre 1912, il tenente Ellyson ha fatto la storia come primo lancio di catapulta di successo della Marina, da una chiatta di carbone stazionaria. Il 5 novembre 1915, il tenente comandante Henry C. Mustin effettuò il primo lancio di catapulta da una nave in navigazione.

Cronologia dell'applicazione

Caratteristica Visto per la prima volta Prima dimostrazione su Primo vettore incaricato Entrata in servizio Appunti
catapulta navale 1915 USS  North Carolina USS Langley – aria compressa
USS  Lexington – volano
HMS  Courageous – idraulico
1922
1927
1934
tenente comandante Henry Mustin ha effettuato il primo lancio di successo il 5 novembre 1915,
Catapulta a vapore 1950 HMS  Perseo USS  Hancock 1954 aggiunto a Hancock durante il suo refit SCB-27 C del 1953 .
EMALS 2010 Lakehurst Maxfield Field USS  Gerald R. Ford 2017

tra le due guerre e la seconda guerra mondiale

Un Supermarine Walrus lanciato dalla catapulta della HMS  Bermuda (1943)

La Marina degli Stati Uniti ha sperimentato altre fonti di energia e modelli, comprese le catapulte che utilizzavano la polvere da sparo e le variazioni del volano. Il 14 dicembre 1924, un aereo da osservazione Martin MO-1 pilotato dal tenente LC Hayden fu lanciato dalla USS  Langley utilizzando una catapulta alimentata a polvere da sparo. A seguito di questo lancio, questo metodo è stato utilizzato a bordo sia degli incrociatori che delle corazzate .

Nel 1929, i transatlantici tedeschi SS Bremen ed Europa erano stati dotati di catapulte ad aria compressa progettate dall'azienda aeronautica Heinkel di Rostock, con ulteriori lavori con posta aerea a catapulta attraverso l'Oceano Atlantico meridionale , intrapresi durante la prima metà degli anni '30 , con idrovolanti bimotore Dornier Wal .

Fino e durante la seconda guerra mondiale , la maggior parte delle catapulte sulle portaerei erano idrauliche. Le catapulte della Marina degli Stati Uniti sulle navi da guerra di superficie, tuttavia, erano azionate con cariche esplosive simili a quelle utilizzate per i cannoni da 5". Alcuni vettori furono completati prima e durante la seconda guerra mondiale con catapulte sul ponte dell'hangar che sparavano contro le navi , ma erano impopolari a causa di la loro breve corsa, la bassa distanza dai ponti dell'hangar, l'incapacità di aggiungere la velocità di avanzamento della nave alla velocità dell'aereo per il decollo e la minore distanza dall'acqua (condizioni che offrivano ai piloti un margine di errore molto minore nei primi momenti di volo). sono stati per lo più utilizzati per scopi sperimentali, e il loro uso è stato completamente interrotto durante la seconda metà della guerra.

Lancio di prova di un uragano utilizzando la catapulta-razzo di una nave CAM, Greenock , Scozia, 31 maggio 1941

Molte navi militari, oltre alle portaerei, trasportavano idrovolanti, idrovolanti o anfibi per la ricognizione e l'avvistamento. Furono lanciati con la catapulta e sbarcati in mare a fianco per il recupero con la gru. Inoltre, il concetto di portaerei sottomarina è stato sviluppato da più nazioni durante il periodo tra le due guerre e fino alla seconda guerra mondiale e oltre, in cui un sottomarino lanciava un piccolo numero di idrovolanti per operazioni offensive o avvistamento di artiglieria, da recuperare dal sottomarino una volta che il l'aereo è atterrato. Il primo lancio da un incrociatore da battaglia della Royal Navy fu da HMAS  Australia l'8 marzo 1918. Successivamente, molte navi della Royal Navy trasportarono una catapulta e da uno a quattro aerei; corazzate o incrociatori da battaglia come la HMS  Prince of Wales trasportavano quattro aerei e la HMS  Rodney ne trasportava due, mentre le navi da guerra più piccole come l'incrociatore HMNZS  Leander ne trasportavano uno. Gli aerei trasportati erano il Fairey Seafox o il Supermarine Walrus . Alcuni come l' HMS  Nelson non usavano una catapulta e l'aereo veniva calato in mare per il decollo. Alcuni hanno avuto il loro aereo e catapulta rimossi durante la seconda guerra mondiale, ad esempio HMS  Duke of York , o prima ( HMS  Ramillies ).

Durante la seconda guerra mondiale un certo numero di navi furono dotate di catapulte azionate da razzi, prima le navi catapulte da combattimento della Royal Navy, poi i mercantili armati conosciuti come navi CAM da "mercanzieri armati di catapulta". Questi sono stati utilizzati per i compiti di scorta ai convogli per scacciare i bombardieri da ricognizione nemici. Le navi CAM trasportavano un Hawker Sea Hurricane 1A , soprannominato "Hurricat" o "Catafighter", e il pilota si salvò a meno che non potesse volare per atterrare.

Mentre erano imprigionati nel castello di Colditz durante la guerra, i prigionieri di guerra britannici pianificarono un tentativo di fuga usando una vasca da bagno piena di pesanti rocce e pietre come forza motrice per una catapulta da usare per lanciare l' aliante Colditz Cock dal tetto del castello.

I V-1 lanciati da terra erano tipicamente spinti su una rampa di lancio inclinata da un apparato noto come Dampferzeuger ("generatore di vapore").

Catapulta a vapore

Elementi della catapulta di Charles de Gaulle , smontati durante il suo refitting nel 2008
Controlli finali su una catapulta aeronautica prima delle operazioni di volo a bordo della USS  John C. Stennis

Dopo la seconda guerra mondiale, la Royal Navy stava sviluppando un nuovo sistema di catapulte per la propria flotta di portaerei. Il comandante Colin C. Mitchell , RNV , ha raccomandato un sistema a vapore come mezzo efficace ed efficiente per lanciare la prossima generazione di aerei navali. Le prove sull'HMS  Perseus , pilotato da piloti come Eric "Winkle" Brown , dal 1950 ne hanno dimostrato l'efficacia. Le marine introdussero le catapulte a vapore, in grado di lanciare i caccia a reazione più pesanti , a metà degli anni '50. Furono contemplate anche catapulte a polvere, che sarebbero state abbastanza potenti, ma avrebbero anche introdotto sollecitazioni molto maggiori sulle cellule del velivolo e avrebbero potuto essere inadatte per un uso prolungato.

Al momento del lancio, una barra di rilascio mantiene l'aereo in posizione mentre la pressione del vapore si accumula, quindi si rompe (o "rilascia"; i modelli più vecchi usavano un perno che si tranciava), liberando il pistone per tirare l'aereo lungo il ponte ad alta velocità. Entro circa due o quattro secondi, la velocità dell'aereo per l'azione della catapulta più la velocità del vento apparente (velocità della nave più o meno il vento "naturale") è sufficiente per consentire a un aereo di volare via, anche dopo aver perso un motore.

Le nazioni che hanno mantenuto grandi portaerei, ad esempio la Marina degli Stati Uniti, la Marina francese , stanno ancora utilizzando una configurazione CATOBAR (Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery). Gli aerei tattici della US Navy usano le catapulte per essere lanciati con un carico di guerra più pesante di quanto sarebbe altrimenti possibile. Gli aerei più grandi, come l' E-2 Hawkeye e l' S-3 Viking , richiedono un colpo di catapulta, poiché il loro rapporto spinta-peso è troppo basso per un decollo convenzionale su un ponte di trasporto.

Tipi di catapulte a vapore

Attualmente o un tempo operati dalla US Navy includono:

Tipo Lunghezza totale Ictus Capacità vettori
C-11 e C-11-1 225 piedi (69 m) 211 piedi (64 m) 39.000 libbre (18 t) a 136 nodi; 70.000 libbre (32 t) a 108 nodi Conversioni della classe SCB-27C Essex , USS  Coral Sea , installazioni di prua su USS  Midway e USS  Franklin D. Roosevelt , installazioni di cintura su USS  Forrestal e USS  Saratoga
C-11-2 162 piedi (49 m) 150 piedi (46 m) Catapulte in vita su USS Midway e USS Franklin D. Roosevelt
C-7 276 piedi (84 m) 253 piedi (77 m) 40.000 libbre (18 t) a 148,5 nodi; 70.000 libbre (32 t) a 116 nodi USS  Ranger , USS  Independence , installazioni di prua su USS Forrestal e USS Saratoga
C-13 265 piedi (81 m) 250 piedi (76 m) 78.000 libbre (35 t) a 139 nodi Classe Kitty Hawk , USS Midway dopo la modernizzazione di SCB-101.66, USS  Enterprise
C-13-1 325 piedi (99 m) 310 piedi (94 m) 80.000 libbre (36 t) a 140 nodi Un'installazione su USS  America e USS  John F. Kennedy , tutte su USS  Nimitz , USS  Dwight D. Eisenhower , USS  Carl Vinson e USS  Theodore Roosevelt
C-13-2 325 piedi (99 m) 306 piedi (93 m) USS  Abraham Lincoln , USS  George Washington , USS  John C. Stennis , USS  Harry S. Truman
C-13-3 261 piedi (80 m) 246 piedi (75 m) 60.000 libbre (27 t) a 140 nodi Portaerei francese  Charles de Gaulle

Acchiappa briglie

USS Saratoga in corso. I briglie catcher sono le estensioni all'estremità delle catapulte in avanti

Le rampe angolate sporgenti (Van Velm Bridle Arresters o corna) alle estremità della catapulta su alcune portaerei sono state utilizzate per catturare le briglie (connettori tra la navetta della catapulta e la fusoliera dell'aereo) per il riutilizzo. C'erano piccole corde che avrebbero attaccato la briglia alla navetta, che continuava lungo il corno angolato per tirare la briglia verso il basso e lontano dall'aereo per evitare che danneggiasse il ventre. La briglia sarebbe poi stata catturata da reti a parte il corno. Le briglie non sono state utilizzate sugli aerei statunitensi dalla fine della Guerra Fredda e tutte le portaerei della Marina statunitense incaricate da allora non hanno avuto le rampe. L'ultima portaerei statunitense a cui è stato commissionato un briglia catcher è stata la USS Carl Vinson ; a partire dalla USS Theodore Roosevelt le rampe furono eliminate. Durante i rifacimenti di rifornimento e revisione complessa alla fine degli anni '90 e all'inizio degli anni 2000, i cacciaviti a briglia sono stati rimossi dalle prime tre portaerei di classe Nimitz . La USS Enterprise è stata l'ultima portaerei operativa della US Navy con le rampe ancora attaccate prima della sua disattivazione nel 2012.

Come le sue controparti americane di oggi, la portaerei francese Charles De Gaulle non è dotata di briglie catcher perché i moderni velivoli operati a bordo utilizzano gli stessi sistemi di lancio della US Navy. A causa di questa reciproca interoperabilità, gli aerei americani sono anche in grado di essere catapultati e atterrati su Charles De Gaulle e, al contrario, gli aerei navali francesi possono utilizzare le catapulte delle portaerei della Marina degli Stati Uniti. All'epoca in cui il Super Étendard fu operato a bordo del Charles de Gaulle , le sue briglie furono usate una sola volta, poiché non furono mai recuperate dai brigliatori.

I vettori Clemenceau e Foch erano anche dotati di briglie catcher, non per i Super Étendard ma solo per catturare e recuperare le briglie del Vought F-8 Crusader .

Sistema di lancio aereo elettromagnetico

Un modello generato al computer del motore a induzione lineare utilizzato negli EMALS.

I requisiti di dimensioni e manodopera delle catapulte a vapore pongono dei limiti alle loro capacità. Un approccio più recente è l' Electromagnetic Aircraft Launch System (EMALS). Le catapulte elettromagnetiche sottopongono il velivolo a sollecitazioni minori e offrono un maggiore controllo durante il lancio, consentendo un'accelerazione graduale e continua. Si prevede inoltre che le catapulte elettromagnetiche richiedano una manutenzione significativamente inferiore grazie all'uso di componenti a stato solido.

I motori a induzione lineare sono stati sperimentati in precedenza, come il sistema Electropult di Westinghouse nel 1945. Tuttavia, all'inizio del 21° secolo, le marine hanno ricominciato a sperimentare con catapulte alimentate da motori a induzione lineare ed elettromagneti . Gli EMAL sarebbero più efficienti dal punto di vista energetico sulle portaerei a propulsione nucleare e alleviavano alcuni dei pericoli posti dall'uso del vapore pressurizzato. Sulle navi alimentate a turbina a gas , una catapulta elettromagnetica eliminerebbe la necessità di una caldaia a vapore separata per generare vapore catapulta. Le imminenti portaerei classe Gerald R. Ford della Marina degli Stati Uniti includono catapulte elettromagnetiche nel suo design.

Uso civile

Dal 1929, i transatlantici tedeschi Norddeutscher Lloyd SS  Bremen ed Europa furono dotati di catapulte ad aria compressa progettate dalla Heinkel Flugzeugwerke per lanciare aerei postali. Queste navi servivano la rotta tra la Germania e gli Stati Uniti. L'aereo, che trasportava sacchi postali, sarebbe stato lanciato come un tender postale mentre la nave era ancora a molte centinaia di miglia dalla sua destinazione, accelerando così la consegna della posta di circa un giorno. Inizialmente furono utilizzati velivoli Heinkel He 12 prima di essere sostituiti dagli Junkers Ju 46 , che furono a loro volta sostituiti dal Vought V-85G .

Compagnia aerea tedesca Lufthansa successivamente utilizzate navi catapulta dedicato SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark e Friesenland per lanciare grandi Dornier Do J Wal (balena), Dornier Do 18 e Dornier Do 26 idrovolanti sul Sud Atlantico di posta aerea servizio da Stoccarda, Germania per Natal, Brasile. Con voli di prova nel 1933 e un servizio di linea a partire dal febbraio 1934, Wals percorse la tappa transoceanica della rotta, tra Bathurst , il Gambia nell'Africa occidentale e Fernando de Noronha , un gruppo di isole al largo del Sud America. All'inizio c'era una sosta per il rifornimento in mezzo all'oceano. L'idrovolante sarebbe atterrato in mare aperto, sarebbe stato caricato con un verricello da una gru, rifornito di carburante e quindi lanciato di nuovo in aria con una catapulta. Tuttavia, l'atterraggio sulle grandi onde oceaniche tendeva a danneggiare lo scafo degli idrovolanti. Dal settembre 1934, Lufthansa aveva una nave di supporto a ciascuna estremità della fase transoceanica, che forniva segnali di navigazione radio e lanci di catapulte dopo aver portato gli aerei in mare durante la notte. Dall'aprile 1935 i Wals furono lanciati direttamente al largo e percorsero l'intera distanza attraverso l'oceano. Ciò era possibile in quanto gli idrovolanti potevano trasportare più carburante quando non dovevano decollare dall'acqua con le proprie forze, e ridurre il tempo impiegato dalla posta per arrivare dalla Germania al Brasile da quattro giorni a tre.

Dal 1936 al 1938, furono condotti test tra cui l' idrovolante Blohm & Voss Ha 139 sulla rotta del Nord Atlantico verso New York. Schwabenland è stato utilizzato anche in una spedizione antartica nel 1938/39 con lo scopo principale di trovare un'area per una stazione baleniera tedesca, in cui Wals lanciato dalla catapulta ha rilevato un territorio successivamente rivendicato dalla Germania come Nuova Svevia . Tutti Lufthansa s' navi catapulta sono state rilevate dalla Luftwaffe nel 1939 e utilizzato come offerte idrovolante nella seconda guerra mondiale insieme a tre navi catapulta costruite per i militari.

Dopo la seconda guerra mondiale, anche gli anfibi Supermarine Walrus furono brevemente gestiti da una compagnia baleniera britannica , la United Whalers. Operanti in Antartide, furono lanciati dalla nave officina FF Balaena , che era stata equipaggiata con una catapulta per aerei ex-marina.

Alternative alle catapulte

Le marine cinesi, indiane e russe utilizzano aerei convenzionali delle portaerei STOBAR (Short Take-Off But Arrested Landing). Invece di una catapulta, usano un salto con gli sci per aiutare gli aerei a decollare con un tasso di salita positivo. Gli aerei portaerei come il J-15 , il Mig-29K e il Su-33 si affidano ai propri motori per accelerare alla velocità di volo. Di conseguenza, devono decollare con un carico ridotto di carburante e armamenti.

Tutte le altre marine con portaerei utilizzano velivoli STOVL , come l' F-35B Lightning II , il Sea Harrier e l' AV-8B Harrier II . Questi velivoli possono decollare verticalmente con un carico leggero o utilizzare un trampolino per il salto con gli sci per assistere un decollo in rotazione con un carico pesante. I vettori STOVL sono meno costosi e generalmente di dimensioni inferiori rispetto ai vettori CATOBAR.

Guarda anche

Riferimenti

Bibliografia

  • Londra, Pietro. Imbarcazioni volanti britanniche . Stoud, Regno Unito: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN  0-7509-2695-3 .
  • Werrell, Kenneth P. (1985), L'evoluzione del missile da crociera , Maxwell Air Force Base, Alabama: Air University Press.