Los diseñadores de aviones de combate, desde el mismo inicio de la aeronáutica militar hasta el día de hoy, basaban su trabajo en términos de compromiso. Un avión militar que sobresalga en algunas cualidades va a ser pobre en otras, por necesidad. No hay un sólo avión de combate que logre sobresalir en todos los aspectos de su rendimiento al mismo tiempo porque para sobresalir en un parámetro hay que sacrificar algo en otro parámetro distinto.
Uno de los ejemplos más evidentes de ésta ley de compromiso son las motorizaciones, y ésto nunca fué más cierto que durante la Segunda Guerra Mundial.
Durante la 2GM muchos cazas, bombarderos, torpederos e incluso aviones de reconocimiento se hicieron famosos por sus logros, sus prestaciones, e incluso por su apariencia estética. Son famosos aviones como el Bf109, el Fw190, el F4U "Corsair", el Zero, o el Spitfire, entre otros. Gran parte de lo que éstos aviones fueron, tanto bueno como malo, se lo debían a la motorizacion que llevaban. De modo que...
¿Qué tipos de motores de hélice se usaban durante la 2GM?.
A grandes rasgos se suelen admitir dos tipos de motorizaciones a pistón (a hélice) como estandards de la aviación de la 2GM. Sin embargo hay un tercer grupo que pocas veces se nombra por separado.
Los tipos de motores a hélice durante la 2GM eran:
1- Motores Radiales
2- Motores en línea
3- Motores Compuestos.
Expliquemos a grandes rasgos qué es, en qué consiste, y qué cualidades aporta cada tipo.
1- Motores radiales.
Los motores radiales (tambien conocidos como motores "en estrella") son aquellos que tienen los cilindros dispuestos en forma de RADIOS de una rueda. Es decir, que en el centro del motor tienen el eje que hace girar la hélice, y alrededor, en forma radial ( de ahi su nombre), se encontraban los cilindros.
Esta disposición es heredera de los míticos motores rotativos (se les llamaba asi porque el motor ROTABA, GIRABA, independientemente del fuselaje) de la 1GM. En ésta disposición el motor es refrigerado por la corriente de aire que atraviesa la/las bancadas de cilindros. En ésta configuracion, y dependiendo del número de hileras de cilindros, el motor podía tener desde 5 hasta 18 cilindros, aunque en los motores de muy alto rendimiento lo normal eran entre 14 y 18 cilindros dispuestos en dos bancadas de 7 y 9 cilindros respectivamente.
Ejemplos representativos de motores radiales son el P&W R-2800 americano, el Bristol Centaurus británico, o el BMW801 alemán.
2.- Motores en línea.
Los motores en línea son aquellos que tienen los cilindros montados en hilera...aunque en el caso particular de los motores lineales de alto rendimiento de la 2GM, los cilindros venian montados en dos hileras, dispuestas en forma de V, que se unian en la base, donde estaba el eje de giro de la hélice.
En ésta disposición, la refrigeración corría a cargo de un líquido refrigerante (normalmente glicol), que realizaba un circuito cerrado desde el motor, al que enfriaba a costa de elevar su propia temperatura, hasta los radiadores donde el líquido se enfriaba gracias a la corriente de aire sobre sus superficies, y de vuelta al motor para reiniciar el proceso.
El número normal de cilindros en estos motores era de 12 en dos hileras de 6 cilindros dispuestas en V.
Ejemplos representativos de motores lineales de la 2GM son el Allison V-1710 americano, el R&R Merlín británico, o el DB605 alemán.
3- Motores compuestos.
Bien, esta es una clasificación que como ya he comentado es algo difusa, y es que éstos motores no son otra cosa que dos motores de los arriba mencionados, unidos para dar mayor potencia a una sola hélice. Dicha clasificación es difusa porque hubo ejemplos de motores lineales compuestos (dos motores lineales en V unidos en forma de X o de H), y de motores radiales compuestos (dos motores en estrella uno detras de otro)
Un ejemplo de dos motores en línea unidos en una sola unidad motriz fué el británico Napier Sabre, que unia dos motores en línea de 12 cilindros en una única monstruosidad de 24 cilindros dispuestos en "H"; o el R&R Vulture, que unia dos R&R Kestrels de 12 cilindros en V cada uno, en disposición de X.
Otro buen ejemplo es el DB610 alemán, que no era otra cosa que dos DB603 de doce cilindros unidos en forma de X.
Ejemplos de motores compuestos radiales hay menos (puesto que estos motores solo se podían unir poniendoles uno detrás de otro,y dado el metodo de refrigeración de los motores radiales la unidad motriz trasera solía tener problemás serios de refrigeración puesto que el aire que llegaba de las hileras de cilindros delanteras ya estaba caliente)...pero ejemplos hay. El impresionante P&W R-4350 americano era uno de ellos.
Ahora entremos en detalles precisos...Sabemos diferenciar un motor radial de un motor lineal. Lo siguiente es saber ¿que es lo que hacia bueno a un motor radial?...y... ¿que es lo que hacia bueno a un motor lineal?. Finalmente, ¿que tenia de malo la idea de juntar dos motores en uno solo?.
Analicemos cada caso por separado.
1.- Motores radiales.
La configuracion radial tenia de ventaja que, dado que el motor ya tenia su "auto-radiador" (el aire que lo atravesaba), el diseñador de aviones se podía quitar de la cabeza el follón que significaba diseñar un radiador de refrigerante adecuado. Eso sin mencionar que te ahorrabas el peso mismo de la instalación de refrigeración (que pesaba lo suyo), y la resistencia aerodinámica que dicho radiador iba a crear.
Por eso mismo, un motor radial era muy resistente a los daños. Un motor radial podía encajar un balazo de 20mm que le destripara un par de cilindros, que el motor iba a seguir funcionando (bien, lo que se dice bien, no iba a funcionar, pero sí lo suficiente para volver a casa de una pieza). Y no es exageracion, hay literalmente docenas de ejemplos bien documentados de Fw190s o P-47s volviendo a base con varios cilindros destripados... En cambio, los motores en línea no permitían semejantes "lujos" (llamemosles asi ), por razones que ya veremos después.
Otra ventaja que tenian los motores radiales era un mayor rendimiento para una instalación que ocupara un espacio dado. No es dificil entender que si dos motores ocupan el mismo volumen ,pero uno tiene 12 cilindros y el otro tiene 14 o 18, el segundo por principio va a rendir más (porque no solo aumenta el número de cilindros, sino que sobre todo lo que aumenta es el cubicaje total del motor). En otras palabras: un motor radial permitía mayores cubicajes en menores espacios.
Todas estas ventajas tenían un precio, y éste era que los motores en estrella precisamente por su configuración, presentaban un gran area frontal y por tanto producìan bastante resistencia aerodinámica al avance...asimismo, la corriente de aire necesaria para refrigerar el motor tenia que atravesar el mismo, lo que producia aun más resistencia parásita. Era posible hacer montajes motrices de baja resistencia con motores radiales, pero a priori y como norma general los motores en línea permitían mejores perfiles aerodinámicos.
2- Motores en línea.
Los cazas con motores en línea fueron con mucho los más abundantes al principio de la 2GM, y eso se debía a la herencia de las carreras Schneider de hidroaviónes celebradas desde la década de los años 10 hasta principios de los 30. Vista la experiencia en éstas carreras, donde la mayoría de los aviones vencedores usaban motores lineales, se daba por supuesto que para que un avión fuera lo suficientemente rápido y aerodinámico tenía por fuerza que usar un motor lineal puesto que el radial era bastante "tocho" (esa creencia era en parte errónea y causada por varios hechos circunstanciales, pero bueno ,era lo que había y se creía por entonces).
Los motores en línea en todo caso tenían varias ventajas sobre los radiales, y ciertamente la aerodinámica era una de las más prominentes. Un motor en línea permitía un morro "afilado", y por tanto a priori mejor rendimiento aerodinámico que un radial. Lo que generalmente no se solía tener tan en cuenta es que el motor lineal necesitaba de radiadores, y que si éstos no estaban bien diseñados y/o posicionados, el avión resultante podía acabar siendo bastante más "sucio" aerodinámicante hablando que el mismo avión de haber llevado motor radial. Un buen ejemplo de un avión con un motor lineal, pero con radiadores pobremente diseñados y emplazados es el Curtiss P-40 americano.
De éste modo vemos que,si bien con un motor lineal podías permitirte tener un morro en punta, necesitabas radiadores que enfriaran el líquido que iba a refrigerar después al motor...Pero con unos radiadores adecuadamente montados, el motor lineal era más eficiente aerodinámicamente hablando que un avión con un motor radial en una instalación de alta calidad aerodinámica (como podía ser, por ejemplo, el Focke-Wulf Fw-190 alemán).
A raiz del tema aerodinámico, es útil reseñar que mientras los aliados diseñaban motores en V, los alemanes (y los italianos y japoneses,que copiaron varios motores alemanes bajo licencia) los montaban en V "invertida". ¿Que quiere decir eso? pues que el eje de la hélice queda por encima de los cilindros que se unen en una V invertida. Mirado de frente un R&R británico, por ejemplo,tenía los cilindros dispuestos en una V, y un motor DB alemán los tenía formando una A.
Ventajas y desventajas de la disposición alemana?...pues varias, mecánicamente hablando era más eficiente por varias razones, pero algo más vulnerables al daño (por razones prácticas no voy a exponer ahora los motivos de dichas ventajas y desventajas), pero sobre todo permitía disposiciónes más aerodinámicas, y mejor visibilidad frontal desde la cabina del avión que llevara instalado dicho motor, puesto que con un motor en V invertida el capó podía ir montado con un perfil más redondeado y aerodinámico que con un motor en V "derecha".
Siguiendo con lo que estábamos...Otra de las ventajas de los motores en línea era que era más facilmente sobrealimentado. ¿Qué quiero decir? pues que si ibas a meter un sobrecompresor mecánico, con un motor en estrella solían surgir problemás de espacio e instalación para dicho sobrecompresor.
Ni un solo avión con motor en estrella sobrealimentado (es decir, que usaba sobrecompresor) sobresalió jamás en altitud. El único avión con éste tipo de motor que sobresalía en alta cota era el P47...pero éste era turboalimentado, es decir, usaba un turbocompresor. Trataremos de ambos tipos de compresores en otro artículo; pero eran varios los ejemplos de aviones que por encima de la media cota lo pasaban realmente mal ,siendo el Fw190 el ejemplo más evidente, pero no el único puesto que los Lavochkin soviéticos tenian el mismo problema incluso más acentuado.
La única manera de hacer eficiente un avión con motor en estrella a gran altitud era usando un turbocompresor,pero los turbocompresores eran equipamiento de muy alta tecnología que requerían material de primer orden y eso solo estaba al alcance de unos pocos (y americanos, para ser más exactos ).
Otra de las ventajas de los motores en línea, tambien referente a la sobrecompresion, era que en los compresores de dos etapas el refrigerante podía ser usado en el intercooler (el paso intermedio entre ambas etapas del compresor) para refrigerar el aire recien comprimido antes de introducirlo a la segunda etapa. Mediante éste paso la eficacia de la segunda etapa del sobrecompresor a la hora de comprimir el aire se incrementaba en gran medida y con ello la eficiencia del motor a gran altitud se veía muy mejorada. Los britanicos eran auténticos artistas en intercoolers refrigerados por líquido, y sus motores merlín bietapa optimizados para alta cota eran realmente virgueros.
¿Desventajas de la configuracion lineal?...pues básicamente lo ya mencionado respecto a un mal diseño de radiador, pero sobre todo en el apartado de daños...una bala del calibre de un rifle te podía amargar literalmente el día si ibas en un avión refrigerado a líquido, siendo éste uno de los peligros más graves para un avión de motor refrigerado por líquido. Si le rozaban el motor con una simple bala de 7.62mm ya era posible (de hecho, era más que probable) que le averiaran los conductos de refrigeración, y que con la pérdida de refrigerante consiguiente, el motor se gripara por sobrecalentamiento. Por tanto los aviones dotados con éste tipo de motor eran muy vulnerables a los daños encajados.
3.- Finalmente, vayamos con los motores compuestos.
Ventajas?. Bueno, es simple de ver, montando un motor en realidad montas dos ...y es que hay que decir que, en cierto modo al He177 alemán (con dos motores DB606 o DB610) o al Avro Manchester británico (con dos motores Rolls&Royce Vulture) se les consideraba como cuatrimotores.
Las ventajas de estos motores eran mucho más aparentes en el caso de un avión polimotor que en un avión de caza. En el ejemplo ya puesto, el del He177 o el Manchester, poniendo dos motores compuestos en lugar de cuatro simples,el diseñador se ahorraba instalar dos de las cuatro góndolas motrices, con el consiguiente ahorro en peso, resistencia aerodinámica, complicaciones estructurales, etc.
En los aviones de caza la ventaja era que metias en tu avión un motor con una potencia bestial...pero el problema era justamente ese, que el motor mismo era tambien BESTIAL, grande y muy pesado. Por tanto el avión que llevara éste invento,iba a ser tambien grande y pesado. Es ley de vida, a pesar de ver como los britanicos se sorprendieron tanto de que su Typhoon con motor Sabre no pudiera competir en maniobrabilidad con el Spitfire al que se suponia iba a sustituir...que los británicos esperaran algo distinto del Typhoon es sorprendente visto lo pesado que era el avión por culpa de su motor, comparado con el liviano Spitfire. Claro que el Typhoon tenia un motor de 2150hp en 1941, cuando el "Standard" de la época rondaba entre 1200 y 1350hp... quid pro quo, como diría un romano de pro.
Desventajas?...pues fiabilidad, sobre todo. El Rolls&Royce Vulture britanico dio tantos problemas que la casa constructora directamente mandó todo el programa a la basura para concentrarse en construir y mejorar el merlín, terminando ésta decisión con varios proyectos aeronáuticos ligados al Vulture, y forzando al cambio de motores en otros casos (el más famoso de ellos fué el ya mencionado Avro Manchester, que fué modificado con cuatro R&R merlín convirtiendose así en el afamado Lancaster).
Por su parte la casa Napier tuvo tantos dolores de cabeza con la fiabilidad del Sabre que prácticamente detuvo todo el resto de programas para hacer funcionar éste motor (más que nada porque el resto de sus programas eran motores de 12 cilindros que no tenian nada que hacer compitiendo con el merlín, asi que de la fiabilidad de éste motor dependía el futuro de la casa Napier). Eventualmente el Napier Sabre se convirtio en un motor fiable y potente, pero solo a partir de finales de 1942, cuando ya los 2150hp de potencia que entregaba a nivel del mar no justificaban los sacrificios en peso y resistencia que eran necesarios para dotar a un avión con éste motor compuesto de 24 cilindros (En esa época el motor BMW801 alemán de 14 cilindros daba potencias de 1750hp en mucho menos peso y espacio, y el R-2800 americano de 2000hp estaba a la vuelta de la esquina con sus 18 cilindros). Por tanto dichos motores fueron usados tan solo en los Hawker Typhoon y Tempest británicos.
En el caso de los alemanes, los motores compuestos fueron visionados tan solo como motorizaciones de bombarderos...y los problemás de fiabilidad que tuvieron fueron aun más graves que los que tuvieron los británicos. Los motores DB606 de las primeras series del He177 eran tan poco fiables que las dotaciones de la luftwaffe llamaban al avión "el mechero volador" por lo mucho que se incendiaban. En realidad si el He177 no se convirtió en el muy necesitado bombardero pesado que la Luftwaffe demandaba fué justamente por culpa de sus motores.
Eventualmente las series más tardías del He177 montaron al sucesor del DB606 (que consistía dos DB601 unidos), un motor más o menos fiable (el DB610, dos DB603 unidos). Aunque sólo "más o menos" puesto que la fiabilidad de dicha planta motriz era realmente baja. Un paso adelante respecto a la criminal peligrosidad de su antecesor ,pero aun así un riesgo contínuo para el avión...claro que sus 3150hp de potencia impresionaban lo suyo
En fin, aquí terminamos éste estudio sobre los distintos tipos de motorizaciones a hélice para aviones de la 2GM. Tal y como hemos podido ver,cada tipo de motor conllevaba sus ventajas y desventajas, forzando al diseñador aeronáutico a tomar un camino u otro y con ello condicionar el desarrollo del avión a las necesidades, puntos fuertes, y puntos débiles de la planta motriz con la que decidiera dotar a su creación.
Ninguno de los tipos era perfecto. Cada uno tenía sus desventajas particulares... pero todos ellos tenían sus ventajas también. Tal y como dije al comienzo, los diseñadores de aviones de combate basaban su trabajo en términos de compromiso, empezando por el motor. Y tal y como hemos visto, efectivamente ésto nunca fué tan real, importante y evidente como lo fué durante la Segunda Guerra Mundial.
