Preguntaban sobre motores de aviación (específicamente, motores de cazas) en la Segunda Guerra Mundial. Casi ná… No soy un experto (no soy ingeniero) pero intentaré dar algunas nociones. Preparaos, va un señor rollo.
Hay un dicho famoso: "los aficionados hablan de estrategia; los profesionales, de logística". Eso puede aplicarse perfectamente al diseño aeronáutico: las células (los fuselajes) son bonitos, pero el corazón está en el motor.
Todos recordamos la historia del Spitfire. Reginald Mitchell enfermo de muerte mientras desarrollaba su caza a partir de los hidros de carreras de los treinta. Pero no fue el Spitfire el que salvo a Inglaterra. Ni el Hurricane. Fue el Rolls Royce Merlin (con el permiso de la Royal Navy, por supuesto, que fue la que realmente contaba).
El desarrollo de los cazas Spitfire y Hurricane sólo fue posible porque se disponía de un motor sobrealimentado de más de 1.000 HP. Si hubiesen tenido que llevar el Peregrine (el sucesor del R&R Krestel que equipó al Westland Whirlwind) hubiesen sido tan malos como lo fueron el MS-406 o el D-520. O como lo era el Fiat G-50.
Durante la mayor parte de la historia aeronáutica el factor limitante en el desarrollo de aviones ha sido la disponibilidad de plantas motrices adecuadas. Muchos "saltos tecnológicos" se han dado cuando se tenía un motor: no sé si sabéis que el primer avión en superar la barrera del sonido no fue el Bell X-1, sino el prototipo del F-86 Sabre (pilotado por George Welch, el héroe de Pearl Harbor). El Sabre llevaba un ala de flujo laminar con el mismo perfil alar y la misma planta que el Mustang (mirad el FJ Fury antecesor del Sabre), y esta se había desarrollado por la NACA en los años treinta. La célula del Mustang tenía potencial para ser supersónica, si se le ponía un buen motor (alto ahí: sí, el ala en flecha era germana; pero mirad en que fecha voló el Curtiss XP-55 Ascender).
Un avión resultaba una estrella o un patito feo dependiendo de su diseño, pero sobre todo del motor que montase. Hay muchas parejas: el A-36 Invader y el P-51B Mustang, el P-47 y el P-47B, el Fiat G-50 o los Fiat G-55 y G-59, el Kawanishi Ki-61 y el Ki-100… Todos ejemplos de aviones del montón que con otro motor resultaron de los mejores del momento. Muchos de los aviones "punteros" tenían reemplazos tan buenos o mejores. El He-100 prometía tanto como el Bf-109. El Curtiss P-60 no parecía peor que el P-47. El Miles M.20 tenía más potencial que el Hurricane. El Martin Baker MB-20 era mejor que el Fury o el Spiteful. La política hizo elegir entre un avión u otro. Y también hubo otros aviones que no pasaron de patitos feos porque sus motores nunca funcionaron bien. La lista es larga, pero intentad encontrar algo del Westland Whirlwind, del MacDonnell Bat, etcétera.
El problema de los motores se daba para cualquier avión, pero era más crítico en los cazas. Un motor de un bombardero tenía menores exigencias: góndolas de mayor tamaño, menos cambios de régimen, etcétera, y a veces se podía sustituir por otro: el Beaufigther voló con radiales Hercules, Wright, e incluso con Merlin. En un caza la instalación era mucho más ajustada. La mayor parte de los cazas exitosos se diseñaban con dos premisas: el fuselaje más pequeño que se pudiese diseñar para montar el motor más potente. Ese fue el caso del Bf-109 o del Corsair. Y por tanto el desarrollo de esos aviones fue condicionado por el de sus motores.
Pero había países que no disponían de motores propios: las industrias aeronáuticas polaca, holandesa, australiana, etcétera, dependían de motores ingleses o norteamericanos producidos bajo licencia ¿qué fue de ellas? Pues que nunca produjeron un avión de primera línea: sus desarrollos nacían obsoletos. Otros países no fueron capaces de dar "el salto": en 1940 Italia y Francia no conseguían fabricar motores fiables que diesen más de 1.000 HP, y a Japón pasar de 1.500 HP se les atragantó: resultado: o se diseñaba un avión de papel de seda (tipo Zero), o se le armaba con tirachinas (los cañones pesan), o se les hacía pesadotes. Al final, eran "patos sentados" frente a los potentes enemigos.
Al escoger un motor de aviación, había que hacer unas cuantas elecciones:
- Relación peso potencia: no basta con motores potentes, para eso ya se tienen los motores navales. Se necesitaba que fuesen lo más ligeros posible para su ponencia. Lo mejor era usar elementos comunes: un motor de 2.000 HP pesaba menos que dos de 1.000 HP. Otra cosa era conseguir altas potencias, que producen mayores esfuerzos al material.
- Refrigeración: había dos opciones: o por aire, o por líquido. Los motores refrigerados por aire (sobre todo radiales) eran más ligeros y más fiables al prescindir de sistemas de refrigeración (circuitos, radiadores, bombas) pero los cilindros tenían que ser refrigerados por una corriente de aire, lo que implicaba mayor resistencia al avance.
Los motores refrigerados por líquido podían montar sus cilindros en línea y permitían formas ahusadas de menor resistencia (comparad un Mustang y un Thunderbolt), pero eran complejos, pesados, y menos fiables. En principio, un motor radial precisaba un 50% más de potencia para ser comparable a uno lineal (eso fue cambiando porque los motores lineales grandes también tenían resistencia al avance).
- Disposición de los cilindros. Había formas de aumentar la potencia, pero la más sencilla era aumentar el cubicaje. Pero los motores con pocos cilindros de gran tamaño son problemáticos (por la gran presión que se alcanza en ellos), siendo mejor tener muchos cilindros medianos que pocos grandes. Siempre que no sean tantos que sean demasiado complejos, claro.
En motores en línea, el límite práctico de la complejidad estuvo en seis cilindros por línea. Eso impedía construir motores potentes, por lo que se necesitaban varias filas. Eso tiene la ventaja de usar elementos comunes (como el árbol de bielas). Podían ponerse dos o cuatro filas (había otras disposiciones de motores de potencias medias o bajas que no vienen al caso). Lo habitual fueron motores de dos filas de seis cilindros, los V-12, que podían estar invertidas. Motores V-12 fueron los R&R Merlin, Daimler Benz DB-600, Hispano Suiza 12, Allison V-1710…
Se podía intentar meter más filas. Lo más sencillo era acoplar dos motores existentes, con los cilindros distribuidos en X. La solución era muy atractiva, pero nunca funcionó bien. Muchos no pasaron de prototipos, como el Jumo 222 o el Allison 3420. Otros por desgracia llegaron a ser fabricados: el Daimler Benz DB-610 (dos DB-605 acoplados) o el Rolls Royce Vulture (dos Krestel acoplados). El resultado fue funesto para los aviones que los montaron.
Se podían diseñar configuraciones "extrañas", no dos simples motores acoplados. Pero también en este caso la complejidad superó cualquier ventaja. La mayoría de los diseños (como el Pratt & Whitney X-1800) fracasaron, y el único producido en buen número fue el Napier Sabre, con 24 cilindros en H. Siempre fue un motor temperamental que exigía mucho mantenimiento: por ejemplo, debía ser puesto todos los días en marcha so pena que el aceite bloquease al motor. Y en cuanto el radial Bristol Centaurus estuvo en producción, se abandonó: la última versión del Tempest y el Fury llevaron motor radial.
En los motores radiales, solían llevar siete o nueve cilindros en estrella. De nuevo, una sola hilera no daba para mucho: a lo sumo 900 HP. Además aumentar el tamaño de los cilindros implicaba aumentar la sección y la resistencia: de nuevo lo mejor era acoplar varias filas. Lo habitual fueron dos filas, con los cilindros intercalados: fueron la inmensa mayoría de los motores radiales, desde los de potencias medias (como el Pratt & Whitney Twin Wasp, el Gnome-Rhône 14 o el Nakajima Sakae, como lso de alta potencia del tipo del BMW 801, P&W R-2800 Double Wasp, Bristol Centauros o Nakajima Homare.
- Sobrealimentación: además de aumentar la cilindrada, otra forma de conseguir más potencia es meter más aire y más combustible con un compresor. El sistema tiene la ventaja de conseguir mucha más potencia con poco más peso, y funcionar mucho mejor a alta cota con aire enrarecido. La penalización es la complejidad: el sistema de sobrealimentación fue el punto débil de la mayoría de los motores de la época: fue el caso del Allison V-1710, del R&R Peregrine, del Nakajima Homare… Si no se disponía de sobrealimentación, o era ineficaz, el avión estaba restringido a volar a cotas bajas o medias: eso pasaba con la mayoría de los cazas equipados con el V-1710 (como el P-39 Airacobra) o el Napier Sabre. Podían usarse o compresores mecánicos (de una o dos etapas, típicos de motores ingleses) o turbocompresores, más eficaces pero delicados.
- Respuesta a los cambios de régimen: no sólo bastaba con todo lo antedicho, el motor de un caza tenía que poder variar de régimen continuamente, y poder funcionar a alta potencia, al contrario que el de un bombardero que suele requerir menos variaciones. Hubo motores que no se consideraron adecuados para un caza por este motivo, como los Junkers Jumo, y sólo cuando se dispuso de un modelo de alta potencia equipó al Fw-190D. Lo mismo pasaba con los motores Wright, por lo visto menos adecuados para los cazas que los rivales de Pratt & Whitney.
- Inyección. En ocasiones era preciso conseguir aún más potencia del motor. El sistema habitual era la inyección de sustancias que aumentasen el volumen de los gases, bien oxidantes (para meter más fuel), como el óxido de nitrógeno, o combustible ocmo el Metanol. Se solía inyectar también agua, por dos motivos: porque al evaporarse aumentaba el volumen de gases, y porque disminuía la temperatura del motor, crítica en estos casos. Estos sistemas se usaban durante unos pocos minutos, ene. Despegue o en el combate, ya que ni el motor aguantaba, ni el avión podía cargar la cantidad de óxido nitroso o de agua-metanol precisa.
Todos estos sistemas disminuían la fiabilidad de los motores. Mientras que los Twin Wasp de los DC-3 han funcionado decenios, las últimas versiones del Double Wasp no solían durar más de 50 horas, es decir, un mes o dos. Peor era en otros países: la duración de los Daimler Benz DB-605 se medía en horas. Como anécdota, en 1944 Suiza consiguió un lote de Me-109G-2 a cambio de destruir un caza nocturno que se había perdido. Al mes siguiente los suizos protestaron, quejándose de la ínfima calidad de los aviones recibidos. Les respondieron que esos aviones estaban diseñados para durar quince días. Si al mes siguiente seguían volando, no se podían quejar.
- La última posibilidad es hacer otro tipo de diseños. Básicamente, tres tipos: cohetes, reactores y turbopropulsores.
Los cohetes son fruto de la desesperación. Volar en un cohete es, como poco, peligroso. Durante la guerra sólo propulsaron a un avión, el Me-163B, y el final de la guerra abortó otros prototipos (alemanes, ingleses, rusos, nortamericanos y japoneses, todos se quemaron los dedos con ellos). El Me-163B mató más pilotos propios que aliados.
Los reactores eran menos peligrosos, pero seguían siendo muy complejos de operar, no respondían bien a los cambios de régimen, y gastaban muchísimo combustible. Pero permitían velocidades y techos elevados. Durante la guerra volaron más aviones de combate reactores de lo que se cree: los alemanes He-280, Me-262, He-162, Ar-234, Ju-287. Los ingleses Gloster Meteor y De Havilland Vampire. Los norteamericanos Bell P-59, Lockheed P-80, North American FJ Fury, McDonnell FH Phantom, Ryan FR Fireball. Japón: Nakajima Kikka. URSS: MiG-13 (avión de propulsión mixta con un reactor rudimentario). Y hablando de reactores, pregunta ¿qué país fue el primero en activar un escuadrón operativo con reactores? Pista: su Premier era Churchill.
Los turbopropulsores eran atractivos, pero se revelaron más complejos de lo pensado. Durante la guerra volaron al menos dos aviones con ellos: un Gloster Meteor y el Consolidated-Vultee XP-82, pero en ambos casos los motores resultaron mucho menos potentes de lo planeado. Sólo llegó a construirse un avión de caza con turbopropulsor, el Westland Wyvern, cuyo desarrollo se inició durante la guerra pero que no entró en servicio hasta los cincuenta.
Tras este largísimo preámbulo, citaré algunos de los motores de aviación punteros durante la guerra;
Inglaterra:
Lineales: Merlin, Griffon (V-12). Sabre (H-24). Radiales: Bristol Mercury, Perseus, Taurus, Centaurus (de la posguerra).
Alemania:
Lineales: Daimler Benz DB-600, 601, 605, 603. Jumo 211 y 213. Radiales: BMW 801.
Norteamérica:
Lineales: Allison V-1710. Packard V-1650 (Merlin producido bajo licencia). Radiales: Pratt&Whitney Twin Wasp, Double Wasp y Wasp Major. Wright Cyclone (destinado sobre todo a bombarderos) de varios tipos.
URSS: lineales: VK-107 (derivado del Hispano Suiza 12Y). Shvetsov M-82 (desarrollo del Wright Cyclone).
Japón: Lineal: Kawasaki Ha-40 (copia del DB-601) . Radiales: Nakajima Sakae, Mamori, Homare, Ha-45. Mitsubishi Kasei, Ha-43, Ha-112… La verdad que me pierdo con los tipos de radiales japoneses. Por ejemplo, se fabricaban versiones parecidas, pero con nombres diferentes, para el ejército y la marina. En cualquier caso cualquier motor japonés de más de 1.500 HP acabó siendo una pesadilla.
Francia: lineales: Hispano-Suiza 12Y. Radiales: Gnome-Rône 14.
Italia: en 1940 no producía motores lineales potentes. Estaba limitada a radiales de poco más de 1.000 HP como el Fiat A74, Alfa Romeo 128 o el Piaggio P.XII. En 1943 estaban empezando a producirse motores de cerca de 1.500 HP como los radiales Piaggio P.XV o Alfa Romero 135, y lineales como el Fiat RC 58. Demasiado tarde.
A estas alturas ya no puedo más. Espero vuestros comentarios. Y disculpad los errores.
Saludos