En maniobras extremas con grandes deflexiones de tobera, el Su-30MKI reduce la componente del empuje, entra en alto ángulo de ataque y desciende al recuperar.
Cómo la vectorización y el alto ángulo de ataque reducen la altura
El Su-30MKI, caza pesado biplaza de la Fuerza Aérea de la India, combina canards y dos motores AL-31FP con toberas vectoriales para lograr supermaniobrabilidad. En maniobras extremas con deflexiones, el empuje deja de alinearse con la trayectoria y la componente longitudinal disminuye. El avión entra en alto ángulo de ataque, la sustentación baja y el arrastre sube. Después de la fase, la aeronave pierde altitud hasta que aumenta la velocidad y las toberas vuelven a su alineación.
El Su-30MKI deriva de la familia Su-27 y adopta un “triplano longitudinal”: ala principal, estabilizadores traseros y superficies delanteras tipo canard situadas a altura similar al ala. Esa configuración mejora la sustentación y el control a ángulos elevados mediante vórtices sobre el ala. Ensayos en túneles de agua con modelos de su geometría mostraron incrementos notables del coeficiente de sustentación hasta ángulos cercanos a cuarenta y cinco grados, lo que confirmó esa capacidad.
El conjunto propulsor integra dos Saturn AL-31FP, derivados de la familia AL-31, con toberas orientables de tipo axial simétrico capaces de desviarse hasta quince grados en el plano vertical. Cada motor ofrece cerca de doce coma cinco toneladas de empuje con poscombustión. El diseño incluye una ligera inclinación lateral, de modo que el sistema genera momentos en cabeceo, guiñada y alabeo mediante deflexiones diferenciales. El fabricante afirma funcionamiento estable en todas las evoluciones, incluida la supermaniobrabilidad.
La vectorización sigue un principio geométrico. Al desviar la tobera respecto al eje del fuselaje, el empuje total se descompone: una parte permanece alineada con la trayectoria, otra apunta hacia arriba o hacia abajo, y aparece una componente lateral si existe inclinación. Esa componente no longitudinal crea el momento deseado. A cambio, la componente útil para acelerar y sostener peso disminuye. Programas como el X-31 adoptaron órdenes que anulan deflexión tras el tránsito inicial.
Datos clave sobre motores, toberas y maniobras asociadas
- Empuje por motor: alrededor de doce coma cinco toneladas con poscombustión.
- Deflexión máxima de toberas: quince grados en el plano vertical con diseño axial simétrico.
- Inclinación lateral de toberas: autoridad en cabeceo, guiñada y alabeo mediante deflexión diferencial.
- Relación empuje-peso en carga plena: incapacidad para sostener altura solo con empuje.
- Hito X-31, 29 de abril de 1993: giro de ciento ochenta grados con maniobra de Herbst.
Dinámica en alto ángulo de ataque y control post-pérdida en el Su-30MKI
En aerodinámica, la sustentación crece con el ángulo de ataque hasta un valor crítico; más allá, el flujo sobre el extradós se separa, la sustentación desciende y el arrastre aumenta. La mayoría de cazas evita ese dominio mediante limitadores y envolventes que impiden superar de forma prolongada ese punto. Un aparato calificado como supermaniobrable penetra en el dominio post-pérdida y conserva gobierno gracias a la combinación de superficies aerodinámicas y empuje vectorial.
El programa X-31, desarrollado por la NASA y socios europeos, demostró esa posibilidad de vuelo controlado más allá de la pérdida. El 29 de abril de 1993, el segundo prototipo ejecutó un giro de ciento ochenta grados de radio mínimo mediante la maniobra de Herbst: el avión entró en alto ángulo de ataque, usó la vectorización para girar y después recuperó el vuelo de forma controlada dentro de la envolvente aerodinámica clásica.
En el Su-30MKI, el control de vuelo con redundancia cuádruple gobierna canards, estabilizadores y timones y coordina su acción con la deflexión de toberas. En condiciones normales, el sistema incluye avisos y una barrera de pérdida que endurece los mandos cerca de límites de ángulo de ataque y de carga estructural. La célula aprovecha vórtices del fuselaje y canards; túneles de agua mostraron estructuras coherentes sobre el ala a decenas de grados por encima del ángulo habitual.
Con el modo de maniobra extrema, el sistema permite ángulos de ataque mayores y un uso más intenso del empuje vectorial. El Su-30MKI ejecuta virajes muy cerrados a baja velocidad, cabeceos bruscos que elevan el morro en poco tiempo y “vueltas sobre el morro” con velocidad casi nula. Documentos técnicos señalan control a velocidades en que las superficies pierden eficacia y citan al Su-30MKI. Esa autoridad no garantiza conservar altitud.
Balance de fuerzas, energía disponible y descenso tras la maniobra
A bajas velocidades y altos ángulos de ataque, la sustentación disminuye y el arrastre aumenta de forma marcada. En ese estado, el peso se compensa sobre todo con la componente vertical del empuje y con la sustentación residual de la superficie alar. Con unos doce coma cinco toneladas por motor, ni siquiera con poscombustión el empuje supera el peso máximo al despegue, así que el Su-30MKI no se sostiene solo con empuje en carga plena.
Además, la propia vectorización desvía parte del empuje hacia la generación de momentos. Con toberas a quince grados por debajo del eje, la componente longitudinal disminuye y la vertical crece sin compensar peso y arrastre. La energía cinética pasa a rotación y se disipa como calor y turbulencia alrededor de la célula. Esa combinación reduce velocidad y, salvo relaciones empuje-peso muy superiores a la unidad, provoca descenso al finalizar la fase de vectorización.
Los estudios sobre control post-pérdida muestran eficacia de la vectorización para capturar el ángulo de ataque y devolver el avión a la envolvente estable tras una maniobra extrema. Análisis dinámicos y simulaciones de vuelo indican que la inclusión del empuje vectorial como entrada de control permite recuperar la sustentación clásica incluso cuando las superficies han saturado su deflexión. Esos trabajos subrayan la necesidad de vigilar la saturación de actuadores y el uso sostenido de grandes deflexiones.
En la práctica, las exhibiciones de supermaniobrabilidad usan configuraciones de peso reducido y alturas iniciales con margen de descenso al cierre de la figura. El 12 de junio de 1999, en París-Le Bourget, un Su-30 tocó el suelo durante una maniobra, se destruyó y obligó a la eyección de dos tripulantes, sin víctimas en tierra. Crónicas de la época señalaron similitud con otras figuras de alto ángulo de ataque de la misma familia.
Empleo operativo y gestión de energía en la supermaniobrabilidad táctica
En ejercicios con cazas con o sin empuje vectorial, las doctrinas distinguen entre vuelo dentro de la envolvente clásica, que conserva mejor la energía y mantiene velocidad y altura con menor penalización, y el uso puntual del dominio post-pérdida, que acepta pérdida de energía a cambio de cambios rápidos de actitud o de dirección. Documentos de la NASA sobre el X-31 incluyen métricas de agilidad con radio de giro, tiempos de respuesta y variación de energía.
En el caso del Su-30MKI, la célula y el sistema de control se diseñaron para conservar autoridad de mando y mantenerse lejos de la pérdida profunda o de entradas en barrena no recuperables. Ensayos con modelos de su configuración de canard cercano al ala mostraron que los vórtices generados delante del borde de ataque retrasan la separación del flujo y facilitan una recuperación más predecible al reducir el ángulo de ataque.
Aun así, con altos ángulos de ataque y toberas desviadas, la suma de peso y arrastre supera a la componente útil del empuje y a la sustentación residual. La trayectoria vertical se vuelve descendente hasta que la actitud se normaliza, la velocidad sube y las toberas regresan a su alineación con el eje del fuselaje. En ese punto, el Su-30MKI deja de perder altitud pese a mantener el control gracias a la vectorización.
En el empleo operativo, la supermaniobrabilidad figura como recurso limitado a fases concretas del combate aéreo y del adiestramiento. Las tácticas separan con claridad el vuelo eficiente dentro de la envolvente aerodinámica clásica y las entradas puntuales en el dominio post-pérdida, útiles para cambios rápidos de actitud o de dirección a costa de energía. Esa distinción guía la gestión de altura y velocidad antes y después de cada figura extrema.