El F-22 dispone de motores más potentes, pero sus entradas fijas, el supercrucero y la baja observabilidad responden a prioridades distintas del F-15.
La velocidad máxima depende de mucho más que el empuje del motor
La velocidad máxima de un caza supersónico no depende únicamente del empuje disponible. A medida que aumenta el número de Mach, el sistema de admisión debe desacelerar y comprimir el aire antes de que llegue al compresor, controlar la posición de las ondas de choque y mantener una distribución de presión compatible con el motor. También aumentan la resistencia de onda, las pérdidas de la admisión y las cargas térmicas y estructurales que soporta el avión.
La velocidad máxima aparece cuando el conjunto formado por fuselaje, entradas de aire, motores y límites estructurales deja de obtener una ventaja útil del empuje adicional. Por esa razón, un avión equipado con motores más potentes puede tener una velocidad máxima publicada inferior a la de otro construido dos décadas antes. El F-22 Raptor y el F-15 Eagle muestran precisamente esa diferencia entre potencia disponible y velocidad máxima alcanzable dentro de las condiciones previstas por cada diseño.
La Fuerza Aérea estadounidense clasifica la velocidad del F-22 dentro de la clase Mach 2, mientras que documentación técnica sitúa al Raptor por encima de Mach 2 con poscombustión y hasta Mach 1,82 en supercrucero. Para el F-15, la cifra histórica publicada supera Mach 2,5. La diferencia existe en términos de velocidad máxima publicada, pero no significa que el Eagle disponga de un sistema propulsivo más potente que el Raptor.
Cada F119-PW-100 del F-22 pertenece a la clase de £35 000 de empuje, frente a cifras inferiores para las distintas versiones del F100 instaladas en el F-15. La explicación está en los requisitos que dieron forma a ambos aviones. El Eagle nació del programa F-X a finales de la década de 1960, mientras que el Raptor procedió del Advanced Tactical Fighter y de una combinación distinta de prioridades operativas y técnicas.
Datos que explican la diferencia entre el F-22 y el F-15
- El F-15 supera históricamente Mach 2,5 como velocidad máxima publicada.
- El F-22 pertenece a la clase Mach 2 y alcanza hasta Mach 1,82 en supercrucero.
- Cada motor F119-PW-100 del F-22 pertenece a la clase de £35 000 de empuje.
- El F-15 emplea entradas de aire variables y el F-22 utiliza entradas de geometría fija.
- El F-22 fue concebido para combinar baja observabilidad y vuelo supersónico sostenido.
Las entradas de aire del F-15 se adaptan hasta velocidades muy altas
El F-15 fue desarrollado cuando la Fuerza Aérea buscaba recuperar una superioridad aérea basada en aceleración, relación empuje-peso, maniobrabilidad y prestaciones a gran altitud. Su primer vuelo tuvo lugar en 1972. La configuración resultante podía superar Mach 2,5 y utilizaba dos entradas de aire concebidas para mantener un funcionamiento eficiente desde el régimen subsónico hasta velocidades supersónicas elevadas, con una arquitectura capaz de modificar físicamente la forma en que el aire llega a los motores.
El Eagle utiliza una admisión bidimensional de compresión externa con geometría variable. El labio inferior, las rampas de compresión y el difusor cambian de posición según el número de Mach y otras condiciones de vuelo. El sistema modifica el área de captura y la geometría de compresión para controlar las ondas de choque, recuperar presión y limitar la distorsión del flujo que llega al motor durante las distintas fases del vuelo supersónico.
La documentación de NASA sobre esta admisión muestra las rampas completamente retraídas en régimen subsónico y completamente extendidas en la configuración correspondiente a Mach 2,5. El control también actúa sobre una puerta de derivación para ajustar el caudal por encima de Mach 1,6. La complejidad mecánica permite mantener una admisión eficiente dentro de un intervalo de velocidades muy amplio, incluido el extremo superior del sobre supersónico para el que fue diseñado el F-15.
El F-22 responde a requisitos diferentes. Cuando los estudios del Advanced Tactical Fighter definieron sus atributos esenciales, incorporaron baja observabilidad, supercrucero, operación desde pistas relativamente cortas y mejores condiciones de apoyo y mantenimiento. La velocidad seguía siendo fundamental, pero el requisito no buscaba llevar al avión hasta el mayor número de Mach posible durante una aceleración breve con poscombustión.
El F-22 cambia velocidad punta por supercrucero y baja observabilidad
Las dos entradas laterales del F-22 son del tipo caret, con bordes muy barridos y conductos curvos que ocultan la cara frontal de los motores frente a la observación directa desde el exterior. A diferencia del F-15, su geometría es fija. Esta elección está relacionada con la baja observabilidad, el peso, la fiabilidad mecánica y los requisitos de mantenimiento, además de evitar grandes mecanismos móviles en una zona decisiva para controlar la firma radar del avión.
Una entrada fija no puede reajustar continuamente su geometría para mantener las condiciones óptimas de compresión a cada número de Mach. Los estudios técnicos sobre este tipo de admisión muestran que, fuera de su punto de diseño, puede disminuir la recuperación de presión y aumentar las pérdidas asociadas al flujo y al derrame de aire. Esa limitación ayuda a entender por qué los £35 000 de empuje de cada F119 no garantizan por sí solas una velocidad máxima superior a la del F-15.
El F119 proporciona al Raptor una relación empuje-peso elevada y una gran reserva de empuje sin poscombustión. El avión utiliza esa característica para permanecer supersónico durante períodos prolongados. El requisito contractual de supercrucero era Mach 1,5 y una evaluación del programa registró una estimación de Mach 1,68. Posteriormente, documentación de la Fuerza Aérea describió una capacidad de supercrucero de Mach 1,82, muy por encima de la velocidad supersónica sostenida que normalmente exige el uso de poscombustión.
El sistema propulsivo fue optimizado para producir empuje útil y eficiente durante vuelo supersónico sostenido, no exclusivamente para obtener la mayor cifra posible en una aceleración con poscombustión. En el F-15, Mach 2,5 corresponde a una prestación de velocidad máxima y exige condiciones adecuadas de altitud, carga y configuración, además del empleo de poscombustión, cuyo consumo de combustible aumenta de forma considerable al inyectar combustible detrás de la turbina para elevar temporalmente el empuje.
La velocidad útil en combate no equivale siempre al Mach máximo publicado
El F-22 puede superar Mach 1,5 sin recurrir a la poscombustión. Esto cambia la utilidad militar de la velocidad, porque un avión capaz de mantener un régimen supersónico elevado durante una parte sustancial de una misión puede recorrer más distancia a esa velocidad y conservar más combustible que otro cuya cifra máxima superior solo está disponible durante un intervalo limitado. La Fuerza Aérea describe el supercrucero del Raptor como una ampliación del sobre operativo de velocidad y alcance sin el consumo asociado al empleo continuo de poscombustión.
La baja observabilidad introduce además otra diferencia importante. El F-22 transporta su carga aire-aire principal dentro del fuselaje: seis AIM-120 en las bodegas principales y dos AIM-9 en compartimentos laterales según la configuración publicada por la Fuerza Aérea. El F-15 lleva sus misiles externamente. Las armas, depósitos y soportes externos aumentan la resistencia aerodinámica y pueden imponer límites propios de velocidad y carga que modifican las prestaciones disponibles durante una misión real.
La cifra de Mach 2,5 del Eagle no debe entenderse, por tanto, como la velocidad que puede mantener cualquier F-15 con cualquier configuración operacional. Del mismo modo, la cifra pública del F-22 no describe todos los límites específicos de su sobre de vuelo. Comparar directamente ambos valores permite comparar velocidades máximas de diseño publicadas, pero no determina por sí solo qué velocidad estará disponible durante una misión con una carga de combate determinada.
Los dos aviones responden así a soluciones distintas para la superioridad aérea. El F-15 conserva una admisión compleja de geometría variable capaz de adaptar eficazmente el flujo hasta la región de Mach 2,5. El F-22 emplea entradas fijas compatibles con la baja observabilidad, motores de mayor empuje, bodegas internas y una configuración orientada a sostener velocidades supersónicas elevadas sin poscombustión. Su menor velocidad máxima publicada procede de esa combinación de prioridades, no de una falta de potencia propulsiva.
