HISTORIE

Onderschepping op grote hoogte met de F-104G

ANNE TJEPKEMA

Op 20 juli van dit jaar maakte de Amerikaanse miljardair Jeff Bezos een hoogtevlucht met de ‘New Shepard’. Met deze naam eerde hij de eerste Amerikaanse ruimtevaarder Alan Shepard, die in 1961 tijdens een ruimtevlucht van vijftien minuten een hoogte van 186 kilometer bereikte. Bezos kwam in zijn capsule boven op een raket in tien minuten tot honderd kilometer, een soort omgekeerde bungy jump. Hij werd vergezeld door de 82-jarige Wally Funk, de eerste vrouwelijke vlieginstructeur in de Amerikaanse luchtmacht, en een 18-jarige Nederlandse student, Olivier Daemen. Negen dagen eerder had de Britse ondernemer Sir Richard Branson met een speciaal daarvoor ontworpen vliegtuig, de Virgin Galactic, een hoogte van 86 kilometer bereikt. Dit vliegtuig werd op 15 kilometer hoogte gelanceerd vanaf een veel groter platform. Branson wil commerciële ‘bijna-ruimtevluchten’ maken en heeft al een lijst van zeshonderd intekenaars die elk € 250.000 neertellen voor deze bijzondere ervaring.

De publiciteit rond deze vluchten herinnerde mij aan de hoogtevluchten die in de tweede helft van de jaren zestig door de Koninklijke Luchtmacht werden ondernomen met de F-104G. Willem Helfferich, jarenlang hoofdredacteur van Onze Luchtmacht, schreef er in 2012 een inzichtelijk artikel over, waarvan ik hieronder dankbaar gebruik maak[1]. Verder vond ik in een jubileumboek van 322 Squadron een stukje over een onfortuinlijke hoogtevlucht van Willem Bezemer[2]. Ten slotte trad ik in contact met Will Wijninga (89), destijds een van de deelnemers aan deze vluchten.

F-104 Starfighter in steile klim naar grote hoogte

Achtergrond

Eerst even wat achtergrondinformatie. De Internationale Astronautische Federatie (IAF) houdt een hoogte van honderd kilometer aan als begin van de ruimte. Op die hoogte is de lucht zo ijl dat conventionele vliegtuigen geen draagvermogen meer hebben. De Amerikaanse SR-71, een strategisch verkenningsvliegtuig dat in 1966 voor het eerst vloog, kon met kruissnelheid van Mach 3.2 op circa 85.000 voet (25,9 km) vliegen. Het is de Sovjets nooit gelukt deze hoogvlieger, anders dan de eerdere U-2, met vliegtuigen of missiles neer te halen. De Russische MiG-25 Foxbat onderscheppingsjager kon in theorie weliswaar Mach 3.2 en 89.000 voet bereiken, maar was in de praktijk begrensd tot circa Mach 2.8 om ernstige motorschade te voorkomen. Latere versies als de MiG-25 RBS konden ook tot op 60.000 voet en met subsone snelheid als bommenwerper worden ingezet, als aanvulling op de Tu-95 Bear. Deze door vier turbopropmotoren aangedreven zware bommenwerper had een veel groter bereik, maar een plafond van niet hoger dan 40.000 voet bij een kruissnelheid van Mach .75. De Engelse Royal Air Force beschikte over de Canberra, een middelzware bommenwerper, die tot op 70.000 voet hoogte kon kruisen en als interceptor de Lightning. Bommenwerpers die konden vliegen op grote hoogte werden toen verondersteld vrijwel te zijn gevrijwaard van intercepties.

Bij de KLu werd eind jaren vijftig in studies over de opvolging van de Hawker Hunter dagjager en de F-86K Sabre all-weather jager gepleit voor de vervanging ervan door één type all-weather onderscheppingsjager. Zo’n toestel moest ook in staat zijn op om grote hoogte vliegende bommenwerpers te onderscheppen. Met de introductie van de F-104G Starfighter was hiervoor de basis gelegd. De beide luchtverdedigingssquadrons, 322 en 323 op Leeuwarden waren vanaf 1964 hiermee uitgerust en kregen meteen daarna opdracht onderscheppingen op grote hoogte uit te voeren. De F-104 had een hoge klimsnelheid en kon worden uitgerust met twee infraroodgeleide AIM-9B Sidewinder lucht-luchtraketten aan de vleugeltips of onder de romp. Meteen na invoering waren de squadrons al begonnen de marges op hoogte te verkennen. Het cockpit-druksysteem van de F-104 was in combinatie met het zuurstofmasker van de vlieger voldoende tot een hoogte van 48.000 voet (14,6 km). Vanaf 30.000 voet krijgt de vlieger zuurstof onder druk aangevoerd om voldoende zuurstof in het bloed te kunnen opnemen. Boven 48.000 voet treden er echter lekkages op rond het masker en wordt vliegen fysiologisch onverantwoord. Op 63.000 voet is de atmosferische druk zo laag dat lichaamsvloeistoffen als bloed al bij 37°C kunnen gaan koken. Daarom bestelde de KLu drukpakken met bijbehorende helmen van Franse makelij. Deze pakken omsloten het gehele lichaam, op de handen en de voeten na. Een regulateur zorgde voor een tegendruk op het lichaam en de longen. Hiermee kreeg de vlieger als het ware een extra cockpit die hem beschermde tegen het wegvallen van de cabinedruk en tegelijk zorgde voor toevoer van zuurstof onder druk.

Op 63.000 voet kan bloed al bij 37 graden Celcius gaan koken

Leeuwarden vliegers in drukpak, uiterst rechts Will Wijninga

Praktijk

Aan het begin van het project volgden twee vliegveiligheidsofficieren, elt Frits Rijnders en elt Henk Krauss, een fysiologische training bij de Amerikaanse luchtmacht in Wiesbaden. Begin 1966 begonnen zij met testvluchten, waarvan er één voor Rijnders bijna fataal afliep. Hij raakte tijdens de vlucht bewusteloos toen de zuurstofslang van zijn drukpak afschoot. Het bleek dat de fabrikant een ongeschikte klemband op de zuurstofslang had gebruikt. Voorlopig mochten de vliegers alleen samen in een tweezitter hun testvluchten voortzetten. In het najaar werd het vliegen met drukpak weer vrijgegeven. In maart 1967 volgde Rijnders samen met elt Karel ten Hove, de testvlieger van vliegbasis Twenthe, een indoctrination course op Edwards Air Force Base (AFB) in Californië. Zij vlogen daar in een F-104D diverse oefeningen met de nadruk op zoom maneuvers. Rijnders kwam daar tot op 73.800 voet, een onofficieel record voor een Nederlandse vlieger.

De F-104 kon tot ongeveer 57.000 voet met een constante snelheid van Mach 2 stijgen. Daarna neemt het voortstuwingsvermogen af door de geringere luchtdichtheid. Hoger klimmen kan dan door gebruik van de energie die bij die snelheid nog aanwezig is. De vlieger kan dan door een ballistische baan (parabool) te vliegen deze energie omzetten in hoogte. Theoretisch kan boven ons land 80.000 voet worden bereikt, maar het gevaar bestaat dan dat het toestel onbestuurbaar wordt door de afname van de dynamische druk op de roeren. Bovendien kan boven 75.000 een flame out optreden, het afslaan van de motor.

Her trainingsprogramma voor de vliegers begon met theorielessen over vliegfysiologie bij het luchtvaartgeneeskundig centrum (SBLGA) te Soesterberg. Daar werd ook het drukpak aangemeten en getest in een onderdrukkamer. In de tweede fase vlogen de squadronvliegers drie familiarisatie-vluchten met een demonstratievlieger in de voorste cockpit. Vanaf 36.000 voet/11 km werd een zoom climb ingezet met een hoek van dertig graden en werden intercepties beoefend tot 50.000 voet. De derde fase kende een simulatorvlucht tot 75.000 voet met motoruitval. Ook klimhoeken tot 45 graden zaten in het programma. Deze fase eindigde met twee trainingsmissies onder controle van de gevechtsleiding in Den Helder, waarbij tot 70.000 voet mocht worden geklommen onder een maximale klimhoek van dertig graden. De toestellen vlogen met een cleane configuratie, dus zonder Sidewinders of extra brandstoftanks. In het Jaarlijks Oefenprogramma (JOP) van elke squadronvlieger waren twaalf hoogtevluchten opgenomen. Deze bestonden uit zes intercepties boven 48.000 voet en zes vluchten als doelvliegtuig voor die intercepties op 52.000 voet. Soms konden hoger vliegende Canberra’s als doel dienen.

De vlucht van Willem Bezemer

De hoogtevluchten konden over het geheel genomen veilig worden uitgevoerd, afgezien van het genoemde incident in de beginfase. Alleen kap Willem Bezemer overkwam het op 6 februari 1967 dat hij zijn kist op hoogte niet meer aan de praat kreeg: ‘Ik was uitgeboekt voor de tweede conversievlucht in het kader van het hoogtevluchtprogramma. […] De oefening verliep tot 60.000 voet zonder moeilijkheden. Echter bij het gas terugnemen uit afterburner trad een compressor stall [hapering door verstoorde luchtstroom door de compressor van een straalmotor] op die ik op de normale wijze kon herstellen. Tijdens de daling evenwel is door tot nu toe onbekende oorzaak een flame out opgetreden. […] Nadat ik verschillende air starts had uitgevoerd bleek dat de motor niet wilde oppikken, maar helemaal vastliep. Dan schrik je je wezenloos, maar ja, er moest iets gebeuren. Ik bereidde mij voor op een bail out [gebruik van de schietstoel] en stuurde de kist zo goed en zo kwaad als het ging naar een open plek. Op 4.000 voet (1200 meter) sprong ik met de C-2 schietstoel uit de kist. Tot het aan de grond komen verliep alles, op enkele dingetjes na, goed. Het neerkomen vond ik in drie woorden een rotklap. Enfin, daar sta je dan, alleen in het open veld, dolblij dat je het gemaakt hebt. Om een beetje bij te komen ga je rommel bij elkaar zoeken van je survival pack en zet je je drukhelm af om niet helemaal een Marsmannetje te lijken. Inmiddels vlogen er al een paar T-birds[3] rond die naar mij zochten. Ik ben op weg gegaan naar de dichtstbijzijnde boerderij, waar ik bijzonder vriendelijk werd ontvangen. Er was daar een telefoon zodat ik mijn vrouw en de vliegbasis op de hoogte kon stellen van de goede afloop’. De fortuinlijke afloop van Bezemers hoogtevlucht werd overschaduwd door de erop volgende crash van een T-33 met dodelijke afloop voor de twee vliegers.

In het Jaarlijks Oefenprogramma waren twaalf hoogtevluchten opgenomen

De ervaringen van Will Wijninga

Will Wijninga vertrok in 1952 als twintigjarige leerling-vlieger naar de Verenigde Staten (VS). Na twee jaar opleiding, onder meer op de F-84, vloog hij in Nederland op de Meteor en de Hunter. Na de vlieger-instructeursopleiding (VIO) op Gilze-Rijen werd hij instructeur op de T-33 op de vliegbasis Woensdrecht, invlieger bij Aviolanda en instructeur op de VIO. In 1965 werd hij omgeschoold naar de F-104G, vloog hij bij 322 Squadron en vervolgens bij de Transitie en Conversie Afdeling (TCA), laatstelijk als commandant. Na een staffunctie ging hij over op de F-16 en was hoofd van de simulatortraining voordat hij in 1987 als majoor de dienst verliet. Wijninga is actief lid van de KVEO, rayon De Kempen. Zijn zoon Peter is als oud-luchtmachtkolonel verbonden aan Den Haag Centrum voor Strategische Studies (HCSS). Hij haalt nogal eens de publiciteit met commentaren op ontwikkelingen op defensiegebied.

Wijninga zette de tactische noodzaak vooral in het licht van de opkomst van de Foxbat die op 60.000 voet kon kruisen. ‘De druk om daar met de F-104G iets tegenover te stellen was onontkoombaar. Die zoomvluchten waren spectaculair. Ik ben ooit tot 73.000 voet gekomen. De hemel kleurt dan van diepblauw naar zwart. Je ziet de kromming van de aarde duidelijk en de sterren in overvloed. Het idee was dat als een vijandelijke kist was gespot, je werd gescrambled. Je moest dan met behulp van de gevechtsleiding onder hem zien te komen. Je trok op tot maximaal 40° en kwam dan idealiter in een cone van waaruit je je Sidewinder kon afvuren. De hoogtelimiet was mede afhankelijk van de tropopauzehoogte. De tropopauze (ca. 30.000 voet/9,1 km, einde weer) varieert met de breedtegraad en het seizoen. Op onze breedtegraad ligt de bereikbare hoogte ergens tussen de 70.000 en 75.000 voet. Bij de zoomvluchten begonnen we vanaf 36.000 voet aan de klim met vol motorvermogen in afterburner, maar direct na het begin van de klim begon de snelheid al terug te lopen. Zo had je bovenin, rond 70.000 voet, nog maar 100 knopen over. Dat kwam niet alleen door de steile klim, maar ook doordat er met het winnen van hoogte steeds minder zuurstof was. Rond 65.000 voet moest je uit afterburner gaan. Gevolg van die lage snelheid was dan ook dat besturing praktisch niet meer mogelijk was. Ik heb meer dan twintig van deze vluchten bij 322 Squadron gelogd. Na eenmaal uitchecken kon je current blijven door regelmatig deze vluchten te oefenen. We deden het in hoofdzaak in de zomer. Het was een weinig brede training, maar toen er na een jaar of vier een einde aan kwam vonden we dat wel jammer. Het was immers een heel bijzondere wijze van trainen. Of het echt zou hebben gewerkt? Ik denk van niet’.

Evenals Wijninga betwijfelt Helfferich de effectiviteit van deze intercepties. Ten eerste kostte het vrij veel tijd om de vlieger het drukpak te laten aantrekken. Een alert dienst in dat oncomfortabele pak was ondoenlijk. Eerste voorwaarde voor succes was voldoende waarschuwingstijd. Tweede voorwaarde was voldoende vakmanschap van de gevechtsleider om de 104 nauwkeurig genoeg in een zodanige positie te manoeuvreren dat deze bij zijn zoom precies onder de vijandelijke bommenwerper uitkwam om zo zijn infraroodgeleide Sidewinders af te kunnen vuren. Ten derde moest de zoomvlucht zo min mogelijk van de optimale parabool afwijken. Bijsturen als het doel van hoogte of richting veranderde was er niet bij. Dat gold te meer op de top van de parabool als sturen nauwelijks nog effect had. Toen de operationele noodzaak rond 1970 verminderde, kwam er een einde aan de hoogtevluchten. De dure drukpakken, waarvan het onderhoud ook nog eens veel geld kostte, werden weggehangen.

Will Wijninga als vlieger op de Starfighter

Will Wijininga heden ten dage

Ten slotte

Het programma van Leeuwarden was gericht op het bereiken van 70.000 voet, dus nog geen kwart van de 100 kilometer die Bezos deze zomer bereikte. Branson kwam tot 86 kilometer, 100 kilometer minder dan Alan Shepard in 1961, en eigenlijk nog niet in de ruimte. Toch liggen de ervaringen minder ver uit elkaar dan de werkelijke afstanden. De kleuring van de hemel van lichtblauw naar donkerblauw naar diepzwart verloopt gradueel. Op 50.000 voet is de kromming van de aarde al waarneembaar. Ook de intensiteit van de sterrenpracht verloopt geleidelijk. De hoogtevluchten waren een logische maatregel die paste in de tactische doctrine van de jaren zestig. Rond 1970 kwam de nadruk te liggen op tactisch laagvliegen om onder de radar te blijven. Exit hoogtevluchten.

Eindnoten

  1. Willem Helfferich, ‘High-altitude intercepts, zoomvluchten met de F-104G Starfighter’, Onze Luchtmacht (2012-1) 13-19.
  2. 40 jaar 322 Squadron, 1943-1983 (Drachten, 1983), pagina 102.
  3. T-33 vliegtuigen.