miniatura|vertical=1,3|Un F-14 Tomcat desciende para realizar un aterrizaje con el sistema de frenado en la cubierta de vuelo del en 2002 Un dispositivo de frenado, o dispositivo de detención, es un sistema mecánico utilizado para desacelerar rápidamente una aeronave cuando aterriza. El sistema de frenado en los portaaviones es un componente esencial de la aviación naval y se utiliza con mayor frecuencia en los portaaviones CATOBAR y STOBAR. También se encuentran sistemas similares en aeródromos terrestres para uso expedicionario o de emergencia. Los sistemas típicos consisten en varios cables de acero colocados a lo largo de la zona de aterrizaje de la aeronave, diseñados para ser capturados por el gancho de cola de la aeronave. Durante una detención normal, el gancho de cola se engancha al cable y la energía cinética de la aeronave se transfiere a los sistemas de amortiguación hidráulica situados debajo de la cubierta del portaaviones. Existen otros sistemas relacionados que utilizan redes para atrapar las alas o el tren de aterrizaje de los aviones. Estos sistemas de «barricada» y «barrera» solo se utilizan para frenados de emergencia de aviones sin ganchos de cola operativos.
Historia miniatura|Avión Fairey III-F aterrizando a bordo del portaaviones británico a principios de la década de 1930. Los cables del sistema de frenado son visibles sobre la cubierta de vuelo.
Los sistemas de cables de frenado fueron inventados por Hugh Robinson y fueron utilizados por Eugene Ely en su primer aterrizaje en un barco, el crucero acorazado , el 18 de enero de 1911. Estos primeros sistemas tenían cables que pasaban por poleas y se fijaban a pesos muertos, como sacos de arena. En junio de 1931 se probaron cables de frenado más modernos en el , diseñados por el comandante C. C. Mitchell.
Los modernos portaaviones de la Armada de los Estados Unidos S. Navy tienen instalado el sistema de frenado Mark 7 Mod 3, que tiene la capacidad de recuperar un avión de a una velocidad de 130 knots (240 km/h; 150 mph) en una distancia de en dos segundos. El sistema está diseñado para absorber una energía máxima teórica de 47.5 millones de lb/ft (64.4 MJ) en el recorrido máximo del cable.
Antes de la introducción de la cubierta de vuelo en ángulo, se utilizaban dos sistemas (además de los cables de cubierta) para evitar que los aviones que aterrizaban chocaran con los aviones estacionados más adelante en la cubierta de vuelo: la barrera y la barricada. Si el gancho de cola del avión no lograba engancharse en un cable, su tren de aterrizaje quedaba atrapado en una red de conocida como «barrera». Si el avión enganchaba un cable al tomar tierra, la barrera podía bajarse rápidamente para permitir que el avión rodara sobre ella. La última red de seguridad era la «barricada», una gran red de que impedía que los aviones que aterrizaban chocaran con otros aviones estacionados en la proa. Las barreras ya no se utilizan, aunque los dispositivos de frenado en tierra a veces se denominan «barreras». Las barricadas siguen utilizándose a bordo de los portaaviones, pero solo se instalan y utilizan en casos de emergencia.
Operación miniatura|Un pendón transversal milésimas de segundo después de que la rueda delantera de un avión pase por encima. Los soportes arqueados son muelles de láminas que elevan el pendón por encima de la cubierta de vuelo.
Una detención normal se lleva a cabo cuando el gancho de detención de un avión entrante se engancha en uno de los pendones de la cubierta. Cuando un avión que aterriza engancha un pendón de cubierta, la fuerza del movimiento hacia adelante del avión se transfiere a un cable de tracción, que se dirige a través de poleas al motor de frenado, situado en una sala de máquinas debajo de la cubierta de vuelo o a ambos lados de la pista. A medida que el avión detenido tira del gancho de cubierta y del cable de tracción, la energía cinética del avión se transfiere a la energía mecánica de los cables, y el motor de detención transfiere la energía mecánica de los cables a energía hidráulica. Este sistema clásico de detención hidráulica está siendo sustituido por otro que utiliza electromagnetismo, en el que la absorción de energía se controla mediante un motor turboeléctrico. El motor de detención provoca una parada suave y controlada de la aeronave que aterriza. Una vez completada la detención, el gancho de detención de la aeronave se desengancha del gancho de la cubierta, que luego se retrae a su posición normal. Sistemas marítimos miniatura|Un Grumman A-6 Intruder a punto de engancharse al cable n.º 3.
Los portaaviones modernos suelen tener tres o cuatro cables de frenado tendidos a lo largo de la zona de aterrizaje. Todos los portaaviones estadounidenses de la clase Clase Nimitz, junto con el , tienen cuatro cables, con la excepción del USS Ronald Reagan (CVN-76) y el USS George H. W. Bush (CVN-77), que solo tienen tres. Los portaviones Clase Gerald R. Ford también tendrán tres. Los pilotos apuntan al segundo cable en la configuración de tres cables o al tercer cable en la configuración de cuatro cables para reducir el riesgo de aterrizar corto. Las aeronaves que se aproximan para aterrizar en un portaaviones vuelan aproximadamente al 85 % de la potencia máxima. Al tomar tierra, el piloto avanza los aceleradores hasta la potencia militar (MIL). En los aviones F/A-18E/F Super Hornet y EA-18G Growler, el avión reduce automáticamente el empuje del motor al 70 % una vez que se detecta la desaceleración de una detención exitosa. El piloto puede anular esta función seleccionando el poscombustor máximo. Si el avión no consigue enganchar el cable de frenado, una situación conocida como «bolter», el avión tiene suficiente potencia para continuar por la cubierta de vuelo en ángulo y volver a despegar. Una vez que el dispositivo de frenado detiene el avión, el piloto vuelve a poner los aceleradores en ralentí, levanta el gancho y rueda hasta salir de la pista.
Además de los CVN estadounidenses (portaaviones nucleares), el Charles de Gaulle (R91), el portaaviones ruso Almirante Kuznetsov, el Portaaviones Liaoning, Portaaviones chino Shandong y Fujian , así como el, también portaaviones chino Fujian (18) y el Vikrant de la India y INS Vikramaditya (R33) son portaaviones activos o futuros equipados con sistemas de frenado.
Sistemas terrestres miniatura|Marines estadounidenses trabajan en un motor de frenado para un sistema de frenado terrestre. Obsérvese el carrete de cinta de nailon al fondo.
Los aeródromos militares terrestres que operan cazas o aviones de entrenamiento a reacción también utilizan sistemas de frenado, aunque no son necesarios para todos los aterrizajes. En cambio, se utilizan para aterrizar aviones en pistas cortas o temporales, o para emergencias relacionadas con fallos de frenos, problemas de dirección u otras situaciones en las que no es posible o seguro utilizar toda la longitud de la pista. Existen tres tipos básicos de sistemas terrestres: permanentes, expedicionarios y de sobrepaso.
miniatura|Un F-16 realiza una frenada de emergencia en campo.
Los sistemas permanentes están instalados en casi todos los aeródromos militares estadounidenses que operan aviones de combate o de entrenamiento a reacción. Los sistemas expedicionarios son similares a los permanentes y se utilizan para el aterrizaje de aeronaves en pistas cortas o temporales. Los sistemas expedicionarios están diseñados para instalarse o desinstalarse en tan solo unas horas.
Como sistema de respaldo se utilizan habitualmente dispositivos de frenado de sobrepaso que consisten en cables con ganchos o redes elásticas conocidas como barreras. Las redes de barrera atrapan las alas y el fuselaje de una aeronave y utilizan un motor de frenado u otros métodos, como cadenas de anclaje o haces de material textil tejido, para reducir la velocidad de la aeronave. En algunos aeródromos terrestres donde la zona de sobrepaso es corta, se utiliza una serie de bloques de hormigón denominados sistema de detención con materiales de ingeniería (EMAS). Estos materiales se utilizan para atrapar el tren de aterrizaje de una aeronave y frenarla mediante la resistencia al rodamiento y la fricción. Las aeronaves se detienen mediante la transferencia de la energía necesaria para aplastar los bloques. A diferencia de otros tipos de dispositivos de frenado, el EMAS también se utiliza en algunos aeropuertos civiles donde la zona de sobrepaso es más corta de lo que normalmente se permitiría.
El primer uso de una barrera en un aeródromo militar fue durante la Guerra de Corea, cuando los aviones de combate tenían que operar desde aeródromos más cortos donde no había margen de error. El sistema utilizado era simplemente una adaptación de la barrera Davis utilizada en los portaaviones de cubierta recta para evitar que los aviones que no alcanzaban los cables de frenado chocaran contra los aviones estacionados delante de la zona de aterrizaje. Pero en lugar del complejo sistema hidráulico utilizado en los portaaviones para detener el avión cuando choca contra la barrera, el sistema terrestre utilizaba pesadas cadenas de ancla de barco para detener el avión.
Componentes miniatura|Los nuevos colgantes transversales están enrollados y listos para su rápida instalación.
Los principales sistemas que componen un equipo de detención típico son el cable o colgantes de gancho, los cables o cintas de tracción, las poleas y los motores de detención.
Pendiente transversal
También conocidos como cables o alambres de frenado, los cables transversales son cables de acero flexibles que se extienden a lo largo de la zona de aterrizaje para ser enganchados por el gancho de frenado de un avión que se aproxima. En los portaaviones hay tres o cuatro cables, numerados del 1 al 4 de popa a proa. Los cables de frenado están fabricados con cable de acero de un diámetro de 1, 1+1⁄4 or 1+3⁄8 inches (25, 32 or 35 mm). Cada cable de acero está compuesto por numerosos hilos trenzados alrededor de un núcleo central de cáñamo engrasado, que proporciona un «amortiguador» para cada hilo y también lubrica el cable. Los extremos de los cables están equipados con acoplamientos terminales diseñados para un desmontaje rápido durante la sustitución y pueden desmontarse y sustituirse rápidamente (en unos 2-3 minutos en los portaaviones). En los portaaviones estadounidenses, los cables de frenado se retiran y se sustituyen después de cada 125 aterrizajes frenados.CV NATOPS, pp. 6-8. A menudo se retiran cables individuales y se dejan «desnudos» para realizar el mantenimiento de otros componentes del sistema de frenado durante las recuperaciones de aeronaves (utilizando otros sistemas en línea). Los soportes de alambre elevan los colgantes de cubierta varios centímetros para que puedan ser capturados por el gancho de cola de una aeronave que aterriza. Los soportes de alambre de los portaaviones son simplemente resortes de lámina de acero curvados que pueden flexionarse para permitir que una aeronave ruede sobre el colgante de cubierta instalado. En los sistemas terrestres, unos soportes de goma en forma de «rosquilla» de de diámetro elevan el cable de la superficie de la pista aproximadamente .
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