De Convair F2Y ‘Sea Dart’ – Een jachtvliegtuig op waterski’s

In 1945 eindigde de Tweede Wereldoorlog. Tegelijkertijd ontvlamde een volgende oorlog. Een oorlog met een ideologisch en economisch karakter tussen de grootmachten Verenigde Staten en de Sovjet Unie. Beide machten bonden medestanders aan zich en er ontstonden twee grote machtsblokken. De periode waarin dit speelde wordt de Koude Oorlog genoemd. ‘Koud’ omdat geen directe militaire confrontatie tussen deze machtsblokken heeft plaatsgevonden.

Wel kwam er een enorme wapenwedloop op gang. Europa werd het grootste wapenplatform ter wereld. Militair-technologische ontwikkelingen gingen razendsnel, of het nu ging te land, ter zee of in de lucht. De Amerikaanse marine had nogal wat eisen. De marine wilde een supersonisch jachtvliegtuig. Hierop werd de Convair F2Y ‘Sea Dart’ ontwikkeld. Dit toestel vloog alleen als prototype en is nooit in massaproductie gegaan. Het is het enige watervliegtuig ter wereld dat de geluidssnelheid overschreed.

The ‘Sea Dart’

De Amerikaanse marine wilde eind jaren veertig een supersonisch jachtvliegtuig dat kon opereren zonder vliegvelden. Het grootste probleem met vliegtuigen is namelijk dat ze start- en landingsbanen nodig hebben en in oorlogstijd zou op de gemiddelde start- en landingsbaan net zo goed in grote blokletters de woorden ‘Bomb Here’ kunnen staan. Start- en landingsbanen behoren tot de eerste doelen die worden gebombardeerd als er een oorlog uitbreekt. Door de jaren heen werden verschillende plannen bedacht om gevechtsvliegtuigen te bouwen die geen kwetsbaar stuk bestrating nodig hebben.

Het was na de Tweede Wereldoorlog duidelijk dat de volgende generatie jachtvliegtuigen sneller dan het geluid zou vliegen. Om de geluidsbarrière te doorbreken heeft een vliegtuig een zo groot mogelijk motorvermogen nodig en tegelijkertijd zo weinig mogelijk luchtweerstand. Dat betekent kleine vleugels en een slanke romp. Maar hoe minder lift een vliegtuig heeft (om de luchtweerstand zo laag mogelijk te houden), hoe hoger de startsnelheid moet zijn. Meer snelheid betekent meer tijd om te accelereren en dit betekent weer een langere afstand.

Vliegdekschepen hadden realistisch gezien een start- en landingsbaan van zo’n 270 tot maximaal 300 meter. Dat was niet genoeg voor toestellen met zo klein mogelijke vleugels met lage luchtweerstand. Ook de aan boord van sommige schepen geïnstalleerde hydraulische katapulten waren niet geschikt om de vereiste hoge startsnelheden te bereiken.

Het eerste schip van een nieuwe klasse vliegdekschepen, de USS ‘United States’, zou beschikken over vier nieuw ontworpen en door stoom aangedreven katapulten. Slechts vijf dagen na de officiële start van de bouw werd dit project vanwege financiële onenigheid tussen de krijgsmachtdelen, stopgezet en beëindigd.

Destijds ging de marine ervan uit dat het onmogelijk zou zijn om de krachtige supersonische straalvliegtuigen te laten opereren vanaf vliegdekschepen. Om deze reden bleef de marine feitelijk vasthouden aan oudere types straalvliegtuigen met lagere prestaties, zoals de F9F Panther en de F2H Banshee, lang nadat de Amerikaanse luchtmacht op land al was overgestapt op een nieuwe generatie gevechtsvliegtuigen.

Een ontwerpwedstrijd

De Amerikaanse marine wilde de mogelijkheden toch onderzoeken en schreef een ontwerpwedstrijd uit voor het ontwikkelen van een krachtig supersonisch water-jachtvliegtuig dat in gebieden zou kunnen opereren zonder de noodzaak van landbases.

Convair deed op 1 oktober 1948 mee aan de ontwerpwedstrijd voor water-jachtvliegtuigen. Het bedrijf was een pionier in het onderzoeken van de eigenschappen van staartloze vliegtuigen met deltavormige vleugels. Ingenieurs van Convair bedachten een radicale oplossing. In de jaren dertig hadden ze niet alleen de B-24 ‘Liberator’ strategische bommenwerper ontworpen, maar ook de ‘Consolidated PBY Catalina’ vliegboot. Beide toestellen hadden zich bewezen in de Tweede Wereldoorlog. Op dat zelfde moment werd ook gewerkt aan een prototype voor het toekomstige supersonische gevechtsvliegtuig van de Amerikaanse luchtmacht, de XF-92A.

Met de ervaringen van de ‘Catalina’ enerzijds en de XF-92 anderzijds ging men aan de slag voor het vinden van een mogelijkheid voor een supersonische jager voor de marine. Die lag op het water.

Hoe beperkt de baanlengte op vliegdekschepen ook was, zo onbeperkt was deze bij het direct opstijgen vanaf water. Duizend meter, tweeduizend meter – geen probleem.

Op 19 januari 1951 kreeg Convair een contract gegund voor twee prototypes van een water-jachtvliegtuig met een deltavleugel, een enkele deltavormige staart en een waterdichte romp. Het vliegtuig zou moeten opstijgen en landen op een paar waterski’s. De twee prototypes kregen de aanduiding XF2Y-1 en kregen de naam ‘Sea Dart’.

Het project

Tijdens de verdere ontwikkeling van de ‘Catalina’ hadden ingenieurs van Convair al geëxperimenteerd om het vliegtuig relatief snel van het wateroppervlak te laten opstijgen. Hierdoor werd de waterweerstand verminderd en het opstijgen gemakkelijker gemaakt. Iets soortgelijks zou toch zeker gecombineerd kunnen worden met een aangepaste versie van de XF-92A? Uiteraard moesten de motoren en vooral hun luchtinlaten, zo ver mogelijk van het wateroppervlak worden geplaatst, ver boven de vleugels en achter de cockpit. Dit verschilde niet fundamenteel met de ‘Catalina’, waarbij de zuigermotoren in de hoog gelegen vleugels van het toestel waren gemonteerd.

Resultaat van het onderzoek was het concept F2Y ‘Sea Dart’: een XF-92 die 50 tot 80 procent groter was, maar ook met deltavleugels. In plaats van één straalmotor die centraal in de romp was geïnstalleerd, had de ‘Sea Dart’ er twee. Het onderste deel van de romp had de vorm van de ‘Catalina’, maar was wel aanzienlijk slanker en had twee afzonderlijke ski’s die aan de voorkant samenkwamen. Deze ski’s kwamen bij een snelheid van 16 km/h uit de romp te voorschijn en verdwenen bij voldoende snelheid ook weer in de romp. Die romp lag in ruste of bij lage snelheid in het water en de vleugels dienden als drijvers. Dat was de cruciale innovatie.

De ‘Sea Dart’ had een v-vormige romp en de interne ruimtes waren georganiseerd als meerdere waterdichte compartimenten om de ‘Sea Dart’ drijvend te houden mocht het toestel beschadigd raken. Het toestel kon niet opstijgen of landen op een landingsbaan, maar elk van de waterski’s had een klein wiel aan het uiteinde en een derde klein wiel was aan de achterkant van het vliegtuig gemonteerd, zodat het kort op het land kon taxiën. De cockpitkap draaide als één geheel omhoog en had een nogal antiek ogende voorruit met twee ovale glaspanelen in een metalen frame. De cockpit was comfortabel, maar het zicht van de vlieger was beperkt. Het toestel had verder een maximum snelheid van 1325 km/h, een bereik van ruim 800 kilometer en kon klimmen tot een hoogte van bijna 17 kilometer.

Fantasierijke kunstenaars uit die tijd lieten squadrons ‘Sea Darts’ zien die opereerden in de open oceaan en daar werden voorzien van brandstof en geladen werden met munitie door begeleidende oorlogsschepen. Een krant in Washington D.C. publiceerde een tekening van een ‘Sea Dart’ die vanuit het getijbekken opereerde om de hoofdstad te verdedigen tegen Sovjet-bommenwerpers. Het getijbekken is ongeveer 107 hectare groot en ongeveer drie meter diep. Het werd gebouwd om de kracht van de getijden in de Potomac-rivier te benutten om slib en sediment uit het Washington Channel te spoelen. Vanwege de geringe diepgang is het bassin op geen enkele manier geschikt voor welk watervliegtuig dan ook, maar het beeld was boeiend.

De marine vond het ontwerp zo overtuigend dat ze op 28 augustus 1952 een kleine serie van twaalf F2Y’s bestelde. Samen met twee prototypes en een vervolgorder voor acht extra vliegtuigen had Convair een order voor tweeëntwintig toestellen. De eerste vlucht moest nog worden gemaakt. Op 14 januari 1953 ging prototype nr. 1 van start met Convair-testpiloot ED ‘Sam’ Shannon. Niet alles ging goed, hij accelereerde te snel met uitgeschoven ski’s. De officiële eerste vlucht vond plaats op 9 april 1953. Tijdens de eerste tests bleek dat het toestel te weinig vermogen had en dat er ondanks de schokabsorberende skidragers sterke trillingen waren tijdens het opstijgen en landen. Vanwege de zwakke motoren kon de snelheid van het geluid niet worden gehaald. Dit probleem werd echter opgelost met de nieuw ontworpen straalmotoren van het tweede prototype.

Transport per onderzeeër

In de jaren vijftig overwoog de Amerikaanse marine een speciale onderzeeër te bouwen die drie van deze vliegtuigen zou kunnen vervoeren. Ze zouden geschikt zijn om vlootformaties te verdedigen tegen aanvallers, zelfs als er geen vliegdekschip in de buurt was.

Opgeslagen in drukkamers zouden de vliegtuigen via een lift naar buiten worden gekatapulteerd. Het programma bereikte slechts het stadium van ‘schrijven op een servet’, omdat twee problemen niet werden aangepakt. Het gat voor de lift zou de romp ernstig hebben verzwakt en de belasting van een beladen lift zou te groot zijn voor de rompconstructie.

De mislukking

De ‘Sea Dart’ kampte met een aantal problemen voordat begonnen kon worden met de definitieve bouw. Het grootste technische probleem waren de hevige trillingen waarmee de waterski’s te maken kregen. Convair gebruikte de F2Y-1 om een nieuwe aanpak te testen met behulp van een enkele ski die een groot deel van het probleem corrigeerde. Er werden ook aanvullende ski-ontwerpen getest op dit vliegtuig en op de tweede F2Y-1. Geen enkel ontwerp was geheel bevredigend.

Het vliegtuig werd aangedreven door twee Westinghouse-turbostraalmotoren met inlaten boven de vleugels om de opname van waternevel te minimaliseren. Er werden in totaal vijf testvliegtuigen gebouwd, waaronder één prototype en vier pre-productievliegtuigen. Er werden daarna nog eens twaalf F2Y-1-productiemodellen besteld.

Het F2Y-1-prototype uitgerust met Westinghouse J34-WE-32-turbojets maakte zijn eerste testvlucht op 9 april 1953, maar bleek te weinig vermogen te hebben. Het latere testvliegtuig werd uitgerust met krachtiger motoren. In deze vorm werd de oorspronkelijke F2Y-1 op 3 augustus 1954 getest. De ‘Sea Dart’, gevlogen door Convair-testpiloot Charles Richbourg, kon alleen de snelheid van het geluid overschrijden tijdens een ondiepe duik en niet tijdens een horizontale vlucht. Dit maakte de ‘Sea Dart’ het eerste watervliegtuig dat ooit supersonische snelheden bereikte. Niettemin bleven de prestaties achter bij de verwachtingen.

Drie maanden nadat hij de geluidsbarrière had doorbroken, stierf Richbourg echter terwijl hij de F2Y demonstreerde aan marineofficieren en journalisten voor de kust van San Diego. Dit alles gebeurde voor lopende camera’s en kon live op de Amerikaanse tv worden gevolgd. Het vliegtuig brak in de lucht uiteen en viel brandend in de baai.

De waarschijnlijke oorzaak was dat tijdens een supersone vlucht op lage hoogte de stabiliteit van de romp overbelast en de veiligheidsmarge overschreden werd.

De marine verloor de interesse in het project. Nieuwe, veel krachtiger stoomkatapulten en een nieuwe geometrie van de dekken van vliegdekschepen met een schuine landingsbaan, maakten het gebruik van supersonische jets op vliegdekschepen mogelijk. De bouw van tien van de zestien bestelde vliegtuigen werd in december 1953 stopgezet en de rest in maart 1954. Testvluchten met de gefabriceerde machines gingen echter door tot 1957.

In hetzelfde jaar werd de eerste supersonische jager van de Amerikaanse marine voor gebruik op vliegdekschepen, de Vought F-8 ‘Crusader’, in dienst genomen. Het verving de verkeerd ontworpen Vought F-7 ‘Cutlass’, die in 1957 na slechts vijfentwintig maanden dienst buiten gebruik werd gesteld na een rampzalige reeks ongevallen met grote verliezen.

Het prototype van de F2Y ‘Sea Dart’ bevindt zich nu bij het Smithsonian Institute te Washington en de drie overgebleven productievliegtuigen bevinden zich in het San Diego Aerospace Museum, Californië, het Wings of Freedom Air and Space Museum in Willow Grove, Pennsylvania, en op Lakeland Airport, Florida.

Bronnen ▼