El Republic XF-91 Thunderceptor, interceptor de los 1940 con propulsión mixta, alcanzó Mach 1.7, pero su complejidad y corto alcance limitaron su producción a dos prototipos.
XF-91 Thunderceptor: pionero supersónico de propulsión mixta
El Republic XF-91 Thunderceptor, desarrollado por Republic Aviation en la década de 1940, marcó un hito como el primer caza estadounidense en superar Mach 1 en vuelo nivelado. Concebido como interceptor para contrarrestar bombarderos soviéticos durante la Guerra Fría, combinaba un turborreactor General Electric J47-GE-7 con cuatro motores cohete Reaction Motors XLR11-RM-9. Esta propulsión mixta permitía alcanzar velocidades de hasta Mach 1.71, pero su diseño complejo y limitaciones operativas lo relegaron a solo dos prototipos. El proyecto, iniciado en 1946 bajo la dirección de Alexander Kartveli, buscaba superar las restricciones de los turborreactores iniciales, inspirándose en diseños alemanes como el Messerschmitt Me 163 y el Me 262C Heimatschützer.
El primer prototipo, con número de serie 46-0680, voló el 9 de mayo de 1949 en Edwards AFB, pilotado por Carl Bellinger. Inicialmente usó solo el turborreactor, que producía 5,200 lbf de empuje seco y 6,900 lbf con posquemador. En vuelos posteriores, se incorporaron los cohetes, cada uno con 1,500 lbf, sumando 6,000 lbf adicionales. En diciembre de 1951, este prototipo alcanzó la velocidad supersónica, un logro significativo para la época. El segundo prototipo, 46-0681, introdujo un radomo completo y una toma de aire bajo la barbilla, pero sufrió un fallo de motor en 1951 durante el despegue, y provocó la destrucción de su cola tras solo 90 segundos de vuelo. Bellinger escapó, pero el avión quedó severamente dañado.
La propulsión mixta del XF-91 buscaba combinar la eficiencia del turborreactor para el crucero con la potencia instantánea de los cohetes para despegues rápidos y ascensos a altitudes de combate, hasta 50,000 pies en 2.5 minutos. Los cohetes usaban combustible líquido, con tanques de 216 galones de oxígeno líquido (LOX) y 265 galones de agua-alcohol por motor, lo que limitaba su autonomía a unos 25 minutos. Esta corta duración, junto con la rápida evolución de los turborreactores convencionales, hizo que el diseño fuera obsoleto antes de su finalización. Competidores como el Convair F-102, con mejores sistemas de radar y mayor alcance, lo superaron en 1954.
Un rasgo distintivo del Thunderceptor fue su ala de taper inverso, donde el ancho de la cuerda aumentaba desde la raíz hasta la punta, a diferencia de las alas en flecha convencionales. Esta configuración, con un ángulo de incidencia variable de -2 a 5.65 grados, mitigaba el problema de pitch-up, un fenómeno peligroso en aviones de alta velocidad que podía provocar pérdidas de control. El diseño también permitía retracción externa del tren de aterrizaje en las puntas alares, usando dos neumáticos pequeños por ala, optimizando el espacio interno. Sin embargo, estas innovaciones no compensaron las limitaciones operativas del avión.
Datos clave del Republic XF-91 Thunderceptor
- Primer vuelo: 9 de mayo de 1949, Edwards AFB.
- Velocidad máxima: 1,126 mph (Mach 1.71) a altitud.
- Propulsión: 1 turborreactor GE J47-GE-7 (6,900 lbf con posquemador) y 4 cohetes XLR11-RM-9 (1,500 lbf cada uno).
- Autonomía: 1,175 millas, limitada a 25 minutos por combustible de cohetes.
- Prototipos: Dos construidos, 46-0680 (exhibido) y 46-0681 (destruido).
- Innovación alar: Taper inverso para evitar pitch-up, con incidencia variable.
El segundo prototipo, tras el accidente, fue modificado con una cola en V o “mariposa” y probado en esta configuración. Posteriormente, se usó como simulador de entrenamiento para equipos de rescate en Edwards AFB antes de ser desguazado. El primer prototipo, 46-0680, completó 192 vuelos de prueba durante cinco años y ahora se exhibe en la Research & Development Gallery del National Museum of the United States Air Force en Wright-Patterson AFB, Ohio. Aunque el XF-91 no entró en producción, sus pruebas aportaron datos valiosos sobre propulsión mixta y aerodinámica supersónica.
El diseño del XF-91 reflejó las ambiciones de la posguerra, cuando la USAAF buscaba interceptores capaces de enfrentar amenazas nucleares a gran altitud. En agosto de 1945, se emitió un requerimiento para un caza con velocidad supersónica y armamento de 4 cañones de 20 mm, aunque este nunca se instaló en los prototipos. Republic, conocida por el P-47 Thunderbolt y el F-84 Thunderjet, basó el XF-91 en este último, pero con modificaciones tan extensas que compartían pocos componentes. La propulsión mixta, aunque innovadora, era compleja: los cohetes se usaban para despegue y ascenso, agotando su combustible rápidamente, mientras el turborreactor permitía el regreso a base.
La influencia alemana fue notable en el proyecto. El Messerschmitt Me 163 Komet, un interceptor propulsado por cohetes, demostró el potencial de esta tecnología, aunque con un alcance limitado. Republic buscó superar esta restricción combinando ambos sistemas de propulsión. Sin embargo, la Guerra de Corea evidenció que aviones más simples, como el F-86 Sabre, podían alcanzar velocidades supersónicas en picado, reduciendo la necesidad de diseños tan avanzados. Además, el XF-91 carecía de sistemas de radar y control de fuego para operaciones nocturnas o en mal tiempo, esenciales para los interceptores de los años 50.
Innovaciones y limitaciones del XF-91 Thunderceptor
El XF-91 incorporó tecnologías pioneras para su tiempo. Además de su ala de taper inverso, probó un compresor centrífugo de doble cara, una novedad que optimizaba el flujo de aire a través de diez cámaras de combustión antes de salir por una turbina de una etapa. Este diseño, descrito por PlaneHistoria, acortaba el eje de transmisión y mejoraba la compacidad del motor. También se equipó con cohetes de alta velocidad aérea (HIVAR), ideales para derribar bombarderos a gran altitud, reforzando su rol como interceptor.
A pesar de estas innovaciones, el XF-91 enfrentó problemas insalvables. Su autonomía de 25 minutos lo hacía inviable para proteger áreas extensas como Estados Unidos. El alto consumo de oxígeno líquido y agua-alcohol limitaba los cohetes a breves ráfagas de potencia, y el mantenimiento de este sistema era logísticamente complicado. La rápida evolución de los turborreactores, que pronto igualaron o superaron las capacidades del XF-91 sin necesidad de cohetes, selló su destino. En 1951, la Fuerza Aérea canceló su desarrollo en favor del Convair F-102, un interceptor más versátil.
El Thunderceptor también enfrentó desafíos técnicos durante las pruebas. El accidente del segundo prototipo destacó la fragilidad de su diseño bajo fallos críticos. Aunque el ala de incidencia variable y el taper inverso resolvieron problemas como el pitch-up, no compensaron la falta de alcance y flexibilidad operativa. La NACA (precursora de la NASA) realizó pruebas con el XF-91, analizando la efectividad de sus alerones y la incidencia alar, pero no hay registros de vuelos operativos por parte de esta agencia.
El contexto de la posguerra impulsó proyectos ambiciosos como el XF-91. Entre 1951 y 1956, Estados Unidos produjo más cazas que en las tres décadas siguientes, reflejando una carrera tecnológica contra la Unión Soviética. Sin embargo, la transición de aviones a hélice a reactores trajo consigo diseños experimentales que, como el Thunderceptor, quedaron superados por avances más prácticos. Su legado perdura en los datos recopilados durante sus 192 vuelos, que informaron el desarrollo de futuros cazas supersónicos.