Kozlov PS
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Kozlov PS “Prozrazhni Samoliot” (en ruso: Козлов ПС – «Прозрачный самолет») – Avión experimental desarrollado en la Academia de la Flota Aérea Zhukovski por un grupo de trabajo liderado por el profesor Kozlov con el objetivo de lograr la disminución de la visibilidad en el aire.
Tomando como base un avión ligero AIR-4 se modificó el recubrimiento para sustituirlo por un material transparente. Las pruebas mostraron resultados alentadores, pero el desarrollo resultó finalmente abandonado.
Sumario
Historia
El problema de minimización de la visibilidad ha estado presente desde el surgimiento de la aviación. Si bien los cazas de la Primera Guerra Mundial se caracterizaron por sus pintorescos sistemas de pintura, hacia el final del conflicto comenzó a quedar clara la idea de que la única forma efectiva de lograr alcanzar los objetivos o proteger las fuerzas aéreas de los ataques enemigos era la aplicación del mimetismo para confundir el avión con su entorno, ya fuese en el aire o en tierra. Este fue el origen del camuflaje.
Ya en el primer decenio del siglo XX surgieron otras ideas vinculadas a disminuir la visibilidad entre la que destacó la transparencia. La idea consistía en lograr que desde cualquier punto el observador no viese el avión al no poder diferenciarlo del entorno que lo rodea.
En 1912 el barón austriaco P. von Petroshi cubrió su avión Lohner Taube con láminas de material transparente. Trabajos similares serían desarrollados también en Alemania por A. Knyubel y en Rusia por V. A. Lebediev. Durante la Primera Guerra Mundial en Alemania se construyeron aviones transparentes sobre la base del Fokker E.III, el Rumpler C.I, el Albatros C.II y el gigantesco Linke-Hoffman R.I.
Desarrollos en la URSS
En la URSS el tema de la transparencia como forma de invisibilidad fue abordado por el jefe de la cátedra de construcción aeronáutica de la Academia de la Flota Aérea Zhukovski, Sergei Grigorievich Kozlov desde 1928. Hasta 1934 su labor se limitó a exposiciones teóricas y experimentos primitivos, que podían ser desarrollados a partir de los recursos disponibles en la institución.
La ausencia de una demanda concreta permitió a Kozlov contra con el tiempo necesario para poder presentar un proyecto coherente de disminución de la visibilidad. Según S. G. Kozlov el problema debía ser dividido en tres tareas independientes: visibilidad del recubrimiento, visibilidad de la estructura interna del avión y visibilidad del motor, la tripulación y el armamento.
Para la solución de la primera tarea Kozlov seleccionó el mismo material utilizado anteriormente por los alemanes: el Cellon, un producto orgánico derivado de la celulosa. Luego de ciertas modificaciones el Cellon parecía el material más adecuado para un recubrimiento transparente. A pesar de que por sus características de resistencia era inferior al celuloide, presentaba algunas ventajas importantes, siendo más resistente al oscurecimiento por acción de la luz, menos flamable y menos sensible a la acción de ácidos y diluentes. Como principal aspecto negativo cabe destacar que el Cellon presentaba propiedades hidroscópicas, absorbiendo la humedad del ambiente.
La segunda tarea debía ser resuelta mediante la creación de materiales transparentes con la resistencia estructural necesaria para construir con ellos los elementos estructurales del avión o mediante la reducción de las dimensiones de estos elementos utilizando materiales convencionales. La primera opción era prácticamente imposible para el adelanto tecnológico de la época, por lo que se debía trabajar sobre la segunda. En este caso el criterio de calidad del material pasaba de la resistencia relativa (relación entre la resistencia y la densidad del material) al límite de resistencia (punto en el que se pierde la resistencia en determinadas condiciones físicas del entorno). Partiendo de este razonamiento Kozlov decidió que el material más idóneo para construir la estructura no debía ser el duraluminio, sino el acero al cromo-molibdeno.
Estaba claro, que por sus características físico-químicas el Cellon sería incapaz de resistir las cargas que actúan sobre el avión en el vuelo, por lo que era imposible deshacerse de la estructura. Se hacía necesario utilizar un avión diseñado sobre la base de un esqueleto que sería recubierto con el material transparente.
Para disminuir la visibilidad de la tripulación, motor y otras partes se previó utilizar un recubrimiento luminoso. La razón fundamental se basa en que un avión que vuela contra el cielo resalta siempre más oscuro que este por la reflexión que hace la superficie sobre su propia estructura. Por esta razón en el caso ideal, si se ilumina la parte ventral no transparente del avión o se instala en ella un haz de luz hacia abajo capaz de contrarrestar la iluminación del ambiente, es posible disminuir en gran medida la visibilidad desde el suelo.
La solución de estas tres tareas permitiría lograr un valor máximo de invisibilidad, pero trabajar en las tres a la vez resultaba bastante difícil y caro, por lo que se decidió concentrar la atención primeramente a los temas vinculados con el recubrimiento.
Aplicación del concepto
A fines de septiembre de 1934 S. G. Kozlov recibió de las VVS un ejemplar del avión multifuncional Polikarpov U-2 y una asignación de recursos financieros.
Al U-2 se le eliminó el recubrimiento de percal, desde la segunda cabina hasta el inicio del estabilizador, y en su lugar se cubrió esta área con Cellon. Fue necesario utilizar el material que se pudo encontrar con lo que la calidad mecánica del recubrimiento fue baja y su transparencia dejó mucho que desear. Por otro lado este Cellon presentaba un color amarillento bastante notable (posiblemente por esta razón el notable historiador de la aviación V. B. Shavrov afirma que Kozlov utilizó para sus trabajos un material orgánico de origen francés conocido como Rodoid)[1]
A mediados del mes de octubre las modificaciones fueron terminadas y con la presencia deñ jefe de las VVS Y. Alksnis y varios representantes de la VVA el U-2 “transparente” realizó una serie de vuelos, que demostraron una considerable disminución de la visibilidad en comparación con el avión con recubrimiento normal. Alksnis manifestó su apoyo a la idea y consideró imprescindible continuar los experimentos, pero en lo que se preparó la documentación el año terminó y los fondos no fueron entregados a la academia.
Avión transparente PS
A fines del mes de febrero de 1935 en el plan de desarrollo científico-investigativo de la VVA finalmente logró incluirse el trabajo en la creación de un avión transparente. Con esto se garantizaban los recursos financieros y materiales para ejecutar este proyecto.
El pequeño grupo dirigido por Kozlov comenzó la proyección de este avión utilizando como base un avión ligero Yakovlev AIR-6 diseñado por A. S. Yakovlev. Este avión no era el más idóneo para el experimento pues poseía soportes de arriostramiento alar y en tren de aterrizaje con gran cantidad de barras de soporte. Los largueros tipo caja de 150 mm y la ubicación de los nervios alares cada 240 mm creaban una compacta pared visual desde ciertos ángulos, pero este fue el único monoplano de escasa potencia que podía ser asignado.
El nuevo modelo, denominado simplemente PS (siglas de “Prozrazhni Samoliot” o Avión transparente) se concibió como biplaza y su terminación fue prevista para el mes de abril. El proyecto previó el uso de un sistema reflectivo para disminuir la visibilidad de las nervaduras y largueros, concibiendo un sistema constructivo novedoso para disminuir su volumen si afectar la resistencia. Se prestó gran interés a esta estructura interna y a las propiedades del material de recubrimiento.
En abril fueron asignados los primeros fondos provenientes del Departamento de Innovaciones del Comisariado Popular para la Defensa (OI NKO) y en lugar del prometido Yakovlev AIR-6 se entregó a Kozlov un AIR-4. La razón de esta sustitución no ha quedado clara, sobre toto atendiendo a que para 1935 el AIR-6 ya se producía en serie, mientras que del experimental AIR-4 sólo se habían construido dos ejemplares. Como aspecto positivo es de destacar que la cabina abierta del AIR-4 facilitó considerablemente la sustitución del recubrimiento.
Inicialmente se consideró sustituir sólo las superficies del avión recubiertas con tejido, pero teniendo en cuenta que gran parte del ala, la región delantera del fuselaje y varias partes de la cola presentaban recubrimiento de contrachapado, Kozlov decidió introducir las necesarias modificaciones para lograr recubrir todo el avión con el material transparente, incluyendo los aterrizadores.
Las modificaciones introducidas al AIR-4 incluyeron:
- Sustitución del recubrimiento de contrachapado por otro de Cellon;
- Introducción de nuevos elementos estructurales de acero en el ala;
- Eliminación de dos de los tres tanques de combustible en el ala, ubicando en su lugar algunos nuevos nervios para garantizar la necesaria rigidez
- Eliminación del doble control de vuelo (más tarde sería eliminado el segundo asiento convirtiendo al PS en monoplaza);
- Desplazamiento de la cabina de pilotaje y panel de instrumentos hacia delante.
De manera paralela se comenzaron investigaciones sobre las propiedades del recubrimiento. Entre todos los materiales de la industria nacional el más idóneo resultó el Cellon del combinado químico de Mytishchi. Esta producción, a pesar de no cumplir totalmente con todas las especificaciones, resultaba mucho mejor que la utilizada inicialmente en el U-2. Las muestras de Cellon fueron probadas en los laboratorios de la VVA para definir sus características mecánicas. Estas pruebas demostraron la capacidad de utilizar el Cellon no solo en las superficies inmóviles del avión, sino en las alas, timones y alerones. La transparencia y limpieza de la producción de este naylon también habían mejorado de manera sensible.
En paralelo la primera gran entrega de Cellon, producido según la nueva tecnología en la fábrica “Krasni Boyevik” resultó por sus características de resistencia y transparencia bastante inferior a la muestra. Se realizó la reclamación a la fábrica, pero se acercaba la fecha de entrega del avión, por lo que se tomó la determinación de utilizar este mismo material
Las láminas de Cellon se fijaban unas a otras por mediación de listones y arandelas del mismo material. En la fijación a elementos de fuerza de la estructura las láminas se fijaban mediante tornillos usando los listones. En las zonas de poca actividad se fijaban las láminas de manera directa a la estructura, usando sólo las arandelas. Para garantizar la necesaria tensión del recubrimiento en determinados sitios las láminas se estiraban usando cordones. En las alas estas cuerdas tensaban contra los nervios.
Además del recubrimiento transparente, Kozlov propuso cubrir los elementos del ala (tabiques, nervios y paredes de los largueros) de material reflectivo. Para este fin se recubrió toda la estructura del avión con 2 kg de polvo de aluminio. Las zonas no transparentes del avión como el capot, la cabina, las ruedas y los soportes se pintaron de blanco con polvo de aluminio.
Desarrollo de las pruebas
En la segunda mitad de julio los trabajos estuvieron terminados. El primer vuelo del PS tuvo lugar el 25 de julio de 1935. A las 5 y 40 am, a pesar de las malas condiciones atmosféricas con lluvias y nubosidad baja el piloto y estudiante de la Academia M. P. Vajrushev, junto al jefe del gabinete de construcción aeronáutica Ya. G. Krasnix realizaron el primer vuelo, cubriendo un círculo a la altura de 50 – 100 metros.
El segundo vuelo comprendió dos círculos con ganancia de altura. Durante el primer círculo a la altura de 150 metros el avión entró en una nube y fue necesario dejar de ascender. Durante el comienzo del segundo círculo se notó una disminución de la presión de aceite y se hizo necesario aterrizar. El vuelo tuvo una duración total de 12 minutos. Luego del aterrizaje se pudo comprobar que el recubrimiento y su sistema de fijación soportaron sin problemas las tensiones del vuelo.
Los primeros resultados de visibilidad fueron enunciados en el reporte del jefe de la facultad de la VVA D. I. Byzanov, supervisor del vuelo desde tierra, al jefe de la Academia:
“La visibilidad del avión luego del despegue sobre el fondo de las nubes a una altura de 30 – 50 metros disminuyó considerablemente. Cuando el avión en vuelo se alejaba del observador se apreciaban sólo la parte central del fuselaje, las ruedas y los soportes de arriostre. El resto, a pesar de mirar con atención no se apreciaba en forma de contornos definidos, sino en forma de ciertas bandas de color algo más claras que el fondo de nubes.
Durante la vista del avión desde un costado a una altura de 100 – 150 metros y a una distancia del observador de 500 – 1000 metros se aprecia con claridad el perfil alar, las ruedas y el perfil de los estabilizadores de cola, así como el motor y la tripulación. Por momentos se puede apreciar el empenaje. El fuselaje en ocasiones desaparece totalmente y en otras apenas se nota en forma de un contorno poco definido de color ligeramente amarillo.
Volando el avión hacia el observador resulta claramente visible el larguero delantero. Durante el vuelo sobre la cabeza todo el recubrimiento resulta transparente, pero de tono amarillento. Toda la estructura del avión se aprecia con claridad través del recubrimiento transparente, tanto en el ala como en el fuselaje y la cola. La idea del recubrimiento transparente para disminuir la visibilidad del avión es válida.”
Al día siguiente, 26 de julio, la misma tripulación realizó otra serie de vuelos. En esta ocasión los vuelos fueron presenciados por el sustituto del jefe del OI NKO N. P. Gorshki y al inspector del grupo de armamento del RKKA S. N. Safronov. Debido a la presencia de nubes el día estuvo oscuro. El avión realizó vuelos a alturas de 1450 metros siendo apenas visible por algunas manchas claras en las nubes.
En el vuelo el avión y su recubrimiento se comportaron de forma normal. La revisión mostró que en la zona del extradós alar, la parte superior del fuselaje y algunos lugares de la cola el recubrimiento se tornó ligeramente amarillo, sobre todo en las áreas donde su grosor superaba los 0.5 mm. Se pudo notar también un efecto hidroscópico en el recubrimiento que en algunas zonas llegó a formar unas olas en el material, pero esto no afectó la visibilidad de la aeronave.
Las pruebas subsiguientes fueron realizadas en Sérpujov a donde temprano en la mañana del día 28 voló el PS junto a un Polikarpov U-2. En el PS volaban Vajrushev y Krasnix y en el U-2 el piloto Petrienko y Kozlov. Durante la trayectoria el PS registró una perdida de presión de aceite por lo que tuvo que realizar un aterrizaje de emergencia en el aeródromo de Podolski. Luego de solucionar el problema ambos aviones partieron para una hora después aterrizar en el aeródromo de Lipitsi, a unos 10 km de Sérpujov. El vuelo fue realizado bajo magníficas condiciones meteorológicas. El cálido sol actuó de manera muy positiva sobre el recubrimiento del PS. El color amarillento del momento del despegue prácticamente desapareció al igual que las olas. El recubrimiento se estiró en todo el avión, quedando totalmente liso.
Durante el vuelo se pudo constatar que el fuselaje trasero y la cola a una distancia de 600 – 700 metros eran invisibles desde un avión volando en paralelo. Ese mismo día el piloto Vajrushev trasladó a Kozlov hasta el aeródromo de Sérpujov, regresando sólo. El centrado del avión se mostró correcto a pesar de volar con un solo tripulante y el comportamiento en el aire fue similar al acostumbrado.
El aeródromo de Lipitsi carecía de hangares por lo que Vajrushev y Krasnix trasladaron por vía aérea el PC hasta el aeródromo de Sérpujov donde ya había conseguido un hangar Kozlov. Durante la revisión después del vuelo de traslado se encontraron unas irregularidades en el tren de aterrizaje y la ruptura del recubrimiento en el costado izquierdo de la cabina de pilotaje.
Ante este problema Kozlov ordenó cancelar las pruebas y el avión quedó bajo custodio en el hangar. Kozlov viajó a Moscú con el objetivo de crear una comisión de especialistas y químicos participantes en el desarrollo del recubrimiento, pero al llegar allí se encontró con que el OI NKO se oponía a detener las pruebas. El constructor tuvo que regresar a Sérpujov y reparar como pudo el avión en los talleres locales. Durante este proceso se decidió eliminar el segundo asiento como medida para aumentar el techo y la trepada del modelo.
En los primeros días de agosto el avión reparado realizó un vuelo de control a una altura de unos 200 metros y tres días después el sustituto del comisario de defensa M. N. Tujachevski solicitó al NII VVS:
- “Desarrollar las pruebas del avión y dar sus conclusiones sobre la utilización del recubrimiento transparente para el enmascaramiento de aviones.
Pruebas en el NII VVS
Nueve días después de haber recibido la orden de Tujachevski el PS fue trasladado al aeródromo del NII VVS donde el 22 de agosto de 1935 comenzaron las pruebas, en las que participó el jefe de la brigada de vuelo del NII VVS I. V. Markov. Como presidente de la comisión evaluadora se seleccionó al comandante de brigada del NII VVS A. I. Zalievski.
Durante las pruebas el piloto Arsentiev voló el PS a alturas entre 500 y 2500 metros. Estos vuelos estuvieron acompañados por un U-2 pilotado por Kupryanov y un R-5 con Nagavskin a los controles y Mokritsin como segundo, dedicado a tomar fotografías del vuelo. Los vuelos tuvieron una duración de 4 horas y durante ellos los miembros de la comisión realizaron diferentes evaluaciones de la visibilidad con diferentes fondos. Se decidió utilizar también como observadores a diferentes técnicos y trabajadores del aeródromo.
Los resultados sobrepasaron las expectativas. En el informe de la comisión se escribió:
“La visibilidad del avión en gran parte de las pruebas disminuyó de manera considerable. A 2000 – 2500 metros el avión PS desapareció ante los ojos de los miembros de la comisión y los técnicos y colaboradores del aeródromo, a pesar de que su posición era conocida, ya que los aviones U-2 y R-5 de acompañamiento se apreciaban claramente. La sensación es que el PS desaparece totalmente y luego, en una posición menos ventajosa, se aprecia nuevamente, pero siempre de forma bastante débil.”
En el aire la visibilidad del PS era también bastante escasa. A una distancia de 1500 – 2000 metros era posible verlo únicamente por algunos resplandores en los momentos de algún giro o cuando ocupaban una posición en la que la estructura alar debido al ángulo se “compactaba” cubriendo cada nervio una parte del siguiente.
Otro detalle interesante era la casi total desaparición de la sombra del avión sobre el terreno. Esta se transformaba en una mancha difusa que desaparecía totalmente al alcanzar la altura de 1500 – 1700 metros. La sombra del U-2 que volaba a la misma altura era totalmente visible abajo.
Los resultados de la comisión reflejaron que el uso de recubrimiento transparente para disminuir la visibilidad del avión era totalmente posible y concluyó con la esperanza de que pronto se construyera un avión de específicamente diseñado para utilizar esta bondad, a fin de lograr un efecto aún mejor. Se recomendó también prestar mayor atención al mejoramiento de la transparencia y las propiedades físicas del Cellon. En el informe se registraron además otras dos ventajas del avión transparente: la excelente visibilidad desde la cabina en todas las direcciones y la facilidad en el proceso de revisión en tierra, tanto antes como después del vuelo.
Continuidad del desarrollo
A tenor con los excelentes resultados de las pruebas Kozlov decidió continuar los trabajos, haciendo especial énfasis en la disminución de la visibilidad de la estructura del avión.
Para la realización de los experimentos con diferentes materiales se previó la construcción de dos aviones monoplazas con cuatro conjuntos intercambiables de alas y cola y planta motriz M-22. Kozlov propuso tener listos los ejemplares para 1937.
El OI NKO sin embargo mantenía sus dudas. A pesar de que un avión transparente había sido probado durante un mes en un aeródromo normal se mantenían las dudas acerca de las propiedades de explotación del recubrimiento. Por otro lado su escasa resistencia no lo hacía viable en el desarrollo de aviones de combate cerrado. El contratista no quiso arriesgarse a perder otro par de años en experimentos de escasa probabilidad de éxito.
Debido a la imposibilidad de asignación a la academia militar de los fondos necesarios para el desarrollo de esta nueva etapa de trabajo, a inicios de noviembre de 1935 se decidió traspasar el proyecto del avión transparente al Instituto Experimental dirigido por P. I. Grojovski. Este nuevo trabajo fue incluido en el plan del instituto para 1936, destacando como jefe del proyecto a S. G. Kozlov.
A pesar de esto el avión transparente nunca llegó a ser construido. La reestructuración del instituto a fines de 1936 impidió cualquier desarrollo ulterior. Algunos historiadores de la aviación han lanzado la idea de que el interceptor de embestida G-39 “Cucaracha” pudo haberse concebido como posible avión transparente y de ahí la participación de Kozlov en este proyecto, pero no existen evidencias sólidas que demuestren esta afirmación.
Especificaciones Técnicas
- Tipo: PS
- Función: Avión experimental
- Año: 1935
- Planta motriz: 1 motor de pistón Siemens SH-4 de 60 hp
- Acomodación: 2 (1)
- DIMENSIONES
- Envergadura: 11.00 m
- Longitud: 7.11 m
- Altura: 2.70 m
- Superficie alar: 16.50 m²
- PESOS Y CARGAS
- Peso vacío: 395 kg
- Peso máximo de despegue: 630 kg
- PRESTACIONES
- Velocidad máxima: 150 km/h
- Velocidad de crucero: 132 km/h
- Alcance práctico: 500 km
- Techo práctico: 4000 m
- Autonomía: 3.0 h
Referencias
Fuentes
- В. Козырев. Авиация Красной армии. – Центрполиграф, 2011, ISBN: 978-5-227-02520-3. Стр: 464
- Михаил Орлов. Невидимка Сергея Козлова. Крылья Родины
- Михаил Орлов. «Стелсы» 1930-Х. "Техника-молодежи"
- История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. Шавров В.Б. -3-е изд, исправл. -М. : Машиностроение, 1985 г.
- http://www.airwar.ru/enc/law1/ps.html Уголок неба
