Arado Ar 80

El Arado Ar 80 fue un caza anterior a la Segunda Guerra Mundial diseñado por Arado Flugzeugwerke para competir en el primer contrato de importancia para fabricar un caza para la Luftwaffe. El Ar 80 no destacaba en términos de prestaciones y también sufrió algunos fallos. El concurso fue finalmente ganado por el Messerschmitt Bf 109, por ello los prototipos del Ar 80 acabaron sus días como aviones de prueba.

Con la llegada al poder de los nazis en febrero de 1933, se puso en marcha un plan para aumentar de forma considerable la aviación militar. El nuevo y altamente politizado Reichsluftfahrtministerium (RLM) solicitó la cooperación de las compañías industriales más importantes, manteniendo su fabricación en el máximo secreto. Arado Flugzeugwerke, dirigida por Erich Serno y Felix Wagenführ, pasó de ser principalmente fabricante de aviones a convertirse en productor para otras compañías. Sin embargo, la compañía acababa de terminar el caza biplano Ar 65. Se realizaron algunos pedidos para este avión y también para su sucesor Ar 68. Esto hizo de Arado una de las escasas firmas con experiencia en el diseño de cazas, por lo que se esperaba de ella futuros proyectos.

En 1933 el Technisches Amt, Departamento Técnico del RLM, terminó una serie de proyectos de investigación sobre el futuro del combate aéreo. Uno de ellos, denominado Rüstungsflugzeug IV, describía un caza monoplaza y monoplano fabricado en metal que sustituiría a los biplanos Ar 64 y Heinkel He 60 por entonces en servicio. El avión requería una velocidad punta de 250 km/h. a 6.000 m. que debería mantener al menos durante 20 minutos, mientras que debería mantenerse en el aire un total de 90 minutos. Debería ir motorizado con el nuevo Junkers Jumo 210. También debía tener un armamento de al menos tres ametralladoras con 1.000 proyectiles cada una, o bien un cañón de 20 mm. con 200 proyectiles. La carga alar debía ser de 100 kg/m², por debajo de la cual se puede definir su capacidad de giro y trepada. Las prioridades para este avión eran buena velocidad a nivel, trepada y maniobrabilidad, en dicho orden. Hermann Göring envió una carta a los principales fabricantes en octubre de 1933 solicitando un «avión correo de gran velocidad» para iniciar el trabajo, y en mayo de 1934, se remitió y publicó la solicitud R-IV. Además de Heinkel y Arado, también entraron en competición Focke-Wulf y Bayerische Flugzeugwerk (BFW). Todos ellos debían remitir tres prototipos para realizar pruebas competitivas a finales de 1934.

Aunque Walter Blume era nominalmente el director de diseños de Arado, fue Walter Rethel el que se encargó de la mayor parte del diseño inicial. Rethel era muy consciente de las ventajas y desventajas de la técnica monocasco, pero la compañía nunca la había empleado y ello suponía una clara desventaja respecto a Heinkel, que ya la había usado en el He 70 Blitz desde 1932. Sin embargo, Rethel creía que no sólo era capaz de diseñar con éxito un avión monocasco, sino de hecho realizar uno que fuese a la vez más ligero y fácil de construir que con las técnicas de otras compañías. Su solución fue emplear dos juegos de planchas de recubrimiento en largas bandas extendidas desde la parte delantera a la trasera del avión. El primer grupo de planchas tenía forma aproximada a una C con un pequeño reborde en los extremos de la C donde se pudiesen remachar al arco de los mamparos. Empleando este sistema pudo eliminar una parte de la estructura interna, los largueros interpuestos entre los mamparos. Empleó un segundo grupo de planchas planas para que fuese posible doblarlas de delante hacia detrás. Estaban cortadas en forma de lágrima y encajaban en los huecos entre los largueros principales. Este sistema permitía, no sólo obtener una forma aerodinámica «perfecta», sino que en teoría era más ligera y sencilla de fabricar. El sistema parecía tan prometedor, que otras partes del diseño del avión se realizaron con mayor peso y menos riesgo, lo cual sería compensado por el ahorro de peso en el fuselaje.

El resto del aparato era convencional. La parte delantera del fuselaje y el interior de las alas estaban compuestos de tubos de acero con recubrimiento de aluminio, la parte exterior de las alas se componía de formeros de aluminio recubiertos del mismo material y entelados en su parte inferior. Al igual que en los diseños de Heinkel, las alas tenían diedro invertido para poder acortar las patas del tren de aterrizaje, pero a diferencia de Heinkel eran casi rectas en los bordes de ataque y salida en lugar del complejo perfil elíptico adoptado por los hermanos Günter.

Para evitar tener que acortar los formeros extremos de las alas para el tren de aterrizaje plegable, Rethel decidió que se plegase hacia detrás. Para quedar plana, la rueda debía rotar 90° al plegarse la pata. Para ello, colocó el sistema hidráulico en el interior de un gran tubo montado en el punto de pivote de los pozos. Al plegarse el mecanismo un pequeño brazo tiraba de una palanca montada sobre este tubo, girando la pata hacia el interior del tubo mayor.

El modelo, ya denominado Ar 80, se terminó sin la ayuda de Rethel, que abandonó la compañía en 1934 para trabajar para BFW y dejó a Blume a cargo del proyecto. El avión estaba diseñado para montar el motor Jumo 210 con hélice bipala de madera y paso constante. Sin embargo, este motor no iba a estar disponible supuestamente hasta la conclusión del concurso, por ello todos los participantes buscaron otros motores. En este caso Arado tuvo ventaja, ya que había adquirido el Rolls-Royce Kestrel VI de 525 hp. (391 kW) para el diseño del Ar 67. El motor poseía una sobrealimentación deficiente, que influyó en los malos resultados del Ar 67. El prototipo V1 realizó su primer vuelo en la primavera de 1935, siendo uno de los primeros concursantes en llevarlo a cabo. Sin embargo, uno de los pilotos de prueba de la compañía perdió el control a baja cota sólo algunas semanas más tarde y el V1 fue descartado.

El tren de aterrizaje había demostrado ser un auténtico problema en esas pocas semanas. Seguía quedando a medio plegar, aunque afortunadamente lograba extenderse al tomar tierra. Los continuos esfuerzos para hallar el problema fueron infructuosos, pese a que al colocar el avión sobre caballetes en el hangar, funcionaba correctamente. Finalmente se averiguó que en vuelo la presión del aire en la parte delantera de la pata atascaba el fluido hidráulico dentro de su tubo y por ello no giraba.

Otro problema que se presentó durante la construcción del V1 fue que la técnica monocasco de Rethel resultó de hecho más pesada de lo esperado. Dado que las planchas recorrían el avión de un extremo a otro, debían tener el mismo grosor del punto más grueso de todo el avión. Los diseños más tradicionales podían emplear diferentes grosores en varios lugares. El principal problema, con todo, fue que la construcción requería emplear muchos más remaches de lo previsto y por ello el avión pesaba demasiado.

Se aceleró la fabricación del prototipo V2, si bien el motor Jumo aún no estaba disponible. Para permitirles a los participantes algún motor más próximo al real, el RLM había intercambiado con Rolls-Royce un He 70 por cuatro motores Kestrel V de 695 hp. (518 kW). Aunque resultaba el msmo motor básico que el VI, tenía más sobrealimentación y era de hecho el motor en línea más potente del momento. Las diferentes firmas compitieron con ardor por obtener uno de dichos motores para sus prototipos. Tal vez la distribución que se hizo entre ellas reflejase el resultado final de la competición, ya que BFW recibió dos, Arado y Heinkel uno cada una y Focke-Wulf ninguno.

El V2 se terminó con el Kestrel en el otoño de 1937 y se iniciaron las pruebas de la compañía. Una vez más el tren de aterrizaje supuso un problema. Blume culpó a Rethel de todos las dificultades tras hacer constar que siempre había sido muy escéptico sobre el diseño. Pensó que los problemas de rendimiento de un tren fijo se verían compensados por su peso más ligero, así el Ar 80 volvió a emplear un tren carenado igual al de sus varios modelos biplanos. Se perdieron varios meses en este cambio.

El empleo del tren fijo no ahorró tanto peso como se esperaba y el avión aún estaba un 16% por encima del peso en vacío estipulado de 1.630 kg. A plena carga pesaba 2.100 kg. incluso sin armamento, lo que lo hacía poco potente incluso con el Kestrel V. La resistencia al avance era también mayor de la esperada. No es de extrañar que el avión demostrase un rendimiento decepcionante llegando sólo a los 410 km/h.

A principios de 1936 llegaron por fin los motores Jumo. El 210 tenía incluso menos potencia al despegue que el Kestrel, pero su rendimiento en altura era similar. La velocidad se incrementaba a gran altura, pero bajaban tanto la velocidad a baja cota como la trepada. Arado sugirió que la inclusión de una hélice de paso constante incrementaría ambas hasta los 425 km/h., pero no se probó antes de enviar al avión al concurso.

Aunque el Ar 80 había sido uno de los primeros concursantes en volar, los continuos problemas con el tren de aterrizaje y el motor hicieron que fuese el último en llegar a las pruebas de competición. Fue entregado en Travëmunde el 8 de febrero de 1936 y, con los demás participantes, trasladado al aeródromo de Rechlin-Lärz en marzo. Resultaba ya claro que no tenía ninguna posibilidad contra las propuestas de Heinkel y BFW, como se le comunicó oficialmente a Arado tras sólo un mes de pruebas.

En este punto, el V3 estaba ya terminado. Para ahorrar peso, el avión abandonó las alas invertidas y adoptó otras rectas con patas del tren más largas. También montaba un Jumo 210C con hélice de paso constante que aumentó la velocidad punta hasta los 410 km/h. Para entonces el RLM había descartado ya el modelo, por ello el aparato no se envió a las pruebas y fue almacenado en la planta de Arado.

En 1937 el V3 fue resucitado como banco de pruebas de varios experimentos. Se le dotó de un segundo asiento tras el piloto para un observador y se le añadió una carlinga cerrada. Se empleó por vez primera para probar un cañón de 20 mm. que disparaba a través del cono de la hélice, convirtiéndose así en el primer caza alemán armado de tal manera. Este sistema, llamado motorkanone, sería una característica de serie en muchos otros modelos.

En 1938 el V3 fue reconstruido otra vez, en esta ocasión para probar el nuevo flap tipo Fowler que Arado pretendía usar en el Ar 198 y Ar 240. El resultado fue tan eficaz, que la distribución del peso en el ala cambiaba radicalmente, por ello se añadió una modificación para bajar los alerones a la vez que los flaps. Las pruebas continuaron durante algún tiempo y dieron como resultado los característicos alerones y flaps que Arado incorporó en la mayor parte de sus diseños posteriores.

The Arado Ar 80 was a pre-World War II fighter aircraft, designed by Arado Flugzeugwerke to compete for the Luftwaffe’s first major fighter contract. The Ar 80 was uninspiring in terms of performance and also suffered a number of failures. The contest was eventually won by the Messerschmitt Bf 109, and the Ar 80 prototypes ended their days as test aircraft.

With the Nazi rise to power in February 1933, a plan was put into place to dramatically expand the Luftwaffe. The new and highly-political Reichsluftfahrtministerium (RLM) demanded that the large industrial firms cooperate, keeping construction as secret as possible. Arado Flugzeugwerke, under the direction of Erich Serno and Felix Wagenführ, largely stopped being an designer of aircraft and increasingly became a production facility for other companies. However, the company had just completed the Ar 65 biplane fighter. Several orders were placed for the Ar 65, and a follow-on Ar 68 model. This made Arado one of the few companies with actual fighter design experience, and they were considered for future developments.

During 1933, the Technisches Amt, the technical department of the RLM, concluded a series of research projects into the future of air combat. One of these was Rüstungsflugzeug IV for an all-metal monoplane single-seat fighter aircraft, replacing the Ar 64 and Heinkel He 60 biplanes then in service. The plane needed to have a top speed of 400 kph (250 mph) at 6,000 m (19,590 ft) which it could maintain for 20 minutes, while staying in the air for a total of 90 minutes. It was to be powered by the new Junkers Jumo 210 engine. It also needed to be armed with at least three machine guns with 1,000 rounds each, or one 20 mm cannon with 200 rounds. The plane needed to keep wing loading below 100 kg/m², which is a way of defining its ability to turn and climb. The priorities for the plane were level speed, rate of climb, and maneuverability, in that order. Hermann Göring sent out a letter in October 1933 asking for a «high speed courier aircraft» in order to start the work, and in May 1934, the actual R-IV request was sent out and made official. In addition to Heinkel and Arado, Focke-Wulf, and Bayerische Flugzeugwerk competed. They had to deliver three prototypes for head-to-head testing in late 1934.

Although Blume was officially the director of design at Arado, it was Rethel who did most of the early work on the design. Rethel was well aware of the advantages and disadvantages of the monocoque technique, but the company had never built such a design and was thus at a distinct disadvantage in relation to Heinkel who had used it on their He 70 Blitz design from 1932. However he felt that he could not only design a successful monocoque aircraft, but in fact make one that was both lighter and easier to build than the techniques being used at other companies. His solution was to use two sets of skinning plates formed in long strips running front to back along the plane. The first set of plates was formed roughly into the shape of a C, which a small flange at the open ends of the C where they could be easily riveted to the hoop bulkheads. Using this system he was able to eliminate one more piece of internal structure, the stringers that would normally run between the bulkheads. He used a second set of sheets that were flat, so they could easily bend front-to-back. They were cut into teardrop shapes, which exactly fit into the gaps between the main stringers. Not only did this system allow for the «perfect» aerodynamic shape, but in theory it was also lighter and easier to build. The system looked so hopeful that other parts of the aircraft’s design were allowed to be heavier and less risky as the weight savings in the fuselage should compensate.

The rest of the plane was conventional. The forward fuselage and inner wings were formed up from steel tubing with removable aluminium sheeting over it, the outer wings were aluminium formers and skinned with aluminium on top and fabric on the bottom. Like the Heinkel designs, the wing included a reverse-gull bend to shorten the landing gear legs, but unlike the Heinkel it was almost straight on the leading and trailing edges instead of the more complex elliptical planform favoured by the Günter brothers.

In order to avoid cutting the outer wing formers with outward retracting gear, Rethel decided to have the landing gear retract directly to the rear. To lie flat, the wheel would have to be rotated through 90° as it retracted. To do this, he put the main oleo strut inside a larger tube that was mounted to the pivot point on the lower leading edge of the box-spar. As the gear retracted a small arm would pull on a lever mounted to the oleo, turning the leg inside the larger tube.

The design, now known as the Ar 80, was completed without the aid of Rethel; he left the company in 1934 to join BFW leaving Blume in charge of the project. The plane was designed to mount the Jumo 210 engine, driving a wooden two-blade fixed-pitch propeller. However, this engine was not going to be ready until the contest was supposed to be over, so all of the contestants looked for other engines to fill the hole. In this case Arado proved to have the advantage, as they had already purchased a 391 kW (525 hp) Rolls-Royce Kestrel VI engine for use on their Ar 67 design. The engine had less than optimal supercharging which led to poor performance for the Ar 67. The V1 prototype first took to the air in the spring of 1935, one of the first of the planes in the contest to do so. However, one of the company test pilots lost control at low altitude only weeks later, and V1 was written off.

The landing gear had already proven to be a real problem in these few short weeks. It continued to stick half-closed when retracted, although luckily it returned to the down position for landing. Repeated attempts to find the problem were fruitless, when they put the plane on blocks in the hangar it would always work flawlessly. Eventually it was found that the air pressure on the front of the strut in flight made the oleo jam in its tube so it couldn’t rotate.

Another problem discovered during construction of the V1 was that Rethel’s monocoque technique in fact turned out to be much heavier than expected. Some of this was a problem in the actual design; since the sheets ran the length of the plane, they had to be as thick as the thickest point on the entire plane. More traditional designs could use lighter or heavier gauges in various places. The main problem, however, was that the design required considerably more rivets than expected, and as a result the plane was overweight.

V2 was rushed to completion but the Jumo was still unavailable. In order to give the contestants some sort of realistic engine, the RLM had traded Rolls-Royce an He 70 for four 518 kW (695 hp) Kestrel V engines. Although the V was the same basic engine as the VI, it had much better supercharging and was in fact the most powerful inline engine of the day. The various companies competed heavily for access to these engines for their prototypes. Perhaps some idea of the future outcome can be seen in the fact that BFW received two, Arado and Heinkel one each, and Focke-Wulf none at all.

V2 was completed with the Kestrel by autumn of 1937, and started company testing. Once again the gear proved to be a problem. Blume immediately blamed all of the problems on Rethel, after noting that he was always skeptical of the design. He decided that the performance problems of having fixed gear would be offset by its lighter weight, and the Ar 80 then reverted to using a well-spatted and faired set of gear similar to those used on their various biplane designs. Several months were lost in the conversion.

The use of the fixed gear didn’t save as much weight as expected and the plane was still 16% over the design weight at 1,630 kg (3,590 lb) empty. Fully loaded the plane was 2,100 kg (4,630 lb) even without armament, which made it underpowered even with the Kestrel V. Drag was also higher than expected. It’s no surprise then that the plane proved to have very disappointing performance, reaching only 410 kph (255 mph).

In early 1936, the Jumo engines finally arrived. The 210 had even less takeoff power than the Kestrel, but its altitude performance was comparable. Speed did increase with this engine at higher altitudes, but low-level speed and climb performance both dropped. Arado argued that the fitting of a constant speed propeller would boost both, with the speed climbing to 425 kph (264 mph), but this was not attempted before the plane was sent off to the contest.

Although the Ar 80 had been one of the first planes to fly, the continued problems with the gear and engine supply meant it was one of the last to arrive for the head-to-head fly-off. It was delivered to Travëmunde on 8 February 1936, and later moved to meet the rest of the planes at Rechlin-Lärz Airfield in March. It was clear all along that the plane had no chance against the Heinkel and BFW designs, a fact that Arado was made officially aware of after only one month.

By this point, V3 was already finished. In order to try to save weight, the design had removed the gull-wing and replaced it with a «flat» one, requiring slightly longer gear legs. It also mounted the Jumo 210C with the constant-speed propeller, which boosted speed to 410 kph (255 mph). By this time, the RLM had already given up on the design, so the plane was not sent for testing and instead hangared at the Arado plant.

In 1937, the V3 was resurrected as a flying testbed for several experiments. It was fitted with a second seat behind the pilot for an observer, and also added an enclosed canopy. The plane was first used for testing a 20 mm cannon firing through the spinner, making it the first German cannon-armed fighter. This system, called the «motorkanone«, would become a standard feature of most designs.

In 1938, the V3 was rebuilt once again, this time to test a new Fowler Flap design Arado was intending to use on their Ar 198 and Ar 240. Testing showed that the flap was so effective that the lift distribution along the wing changed radically, so a further modification was added to «droop» the ailerons along with the flaps. Testing continued for some time in this form, resulting in the «Arado traveling aileron» and «Arado landing flap».