Motores: Klimov VK-105 y VK-107
KLIMOV VK-105 y VK-107
Como ya comenté cuando hablé del Hispano-Suiza 12Y, en 1943 el fabricante de motores soviético Vladimir Klimov viajó hasta la factoría de esta empresa en Bois-Colombes para hacerse con los derechos de fabricación bajo licencia de doce años del modelo 12Ybrs, que ese mismo año comenzó a fabricar como M-100.Mejoras posteriores fueron la adopción de cilindros de fondo plano, reforzamiento del cigüeñal y otras partes móviles para admitir gasolinas de más octanaje, aumentando con ello la relación de compresión y las rpm de funcionamiento.Con una pequeña disminución de la cilindrada, a base de disminuir sólo un poco el diámetro de los cilindros, apareció con todas estas mejoras el M-103, capaz de alcanzar los 1.000 hp, y que se fabricó en más de 11.000 unidades hasta 1942 en las factorías de Kazan y Rybinsk.
A finales de la década, en un intento de mejorar las prestaciones utilizando la misma base, se diseñó el M-105 (posteriormente, al cambiar la nomenclatura soviética de las designaciones para incluir las iniciales de los fabricantes, pasó a llamarse VK-105).Utilizando el mismo bloque que el M-103 (recordemos que con algo menos de cubicaje que el "original" H-S 12Y), se usó un nuevo cigüeñal contrapesado para evitar las vibraciones, un nuevo sistema de distribución a base de tres válvulas por cilindro, dos de admisión y una de escape fabricada con sodio para mejorar su refrigeración y un nuevo compresor centrífugo de dos velocidades.
La primera versión de serie, el M-105P de 1940, ofrecía 1.050 hp de potencia máxima, y la posibilidad de montar un cañón entre la "v" de las dos bancadas de cilindros para disparar por el buje de la hélice.En 1941 le siguió el mejorado M-105Pa, con 1.200 hp de potencia máxima.
En 1942, en buena parte debido a la insistencia de Aleksandr Yakovlev, apareció la versión VK-105PF, con cambios en el compresor para mejorar el rendimiento a cotas bajas y medias.Con las variantes PF-2 y PF-3 se consideró que el motor había llegado a su máximo desarrollo posible, ya que alcanzaba unos 1.360 hp de potencia máxima.Otra versión importante fue el VK-105R, con un reductor del mecanismo de la hélice diferente para su adaptación a los bombarderos, en especial al Petlyakov Pe-2.
Producido en masa desde 1940, el VK-105 en sus diferentes versiones equipó a toda una generación de modelos soviéticos, desde los cazas LaGG-1 y LaGG-3 hasta el bimotor Petlyakov Pe-2, que usó tanto los modelos -R como los -PF.Pero fueron sin duda los cazas monomotores de Yakovlev los que más usaron esta serie de motores, tanto los Yak-1, Yak-7 y Yak-9, como también el soberbio Yak-3.
También varias series menores de otros aviones soviéticos lo usaron, así como multitud de prototipos, por lo que no es extraño que las cifras de producción se disparasen hasta unos 129.000 ejemplares, nada menos.
Y es que su relativo pequeño tamaño y peso (sobre todo comparándolo con los productos del otro fabricante importante de motores en línea refrigerados por líquido soviético, Aleksandr Mikulin), hizo que el Klimov VK-105 fuese el preferido por Yakovlev para sus diseños, por lo que el éxito estuvo asegurado.
Del resto de modelos soviético de cazas, los Mikoyan-Gurevich Mig-1 y Mig-3, equipados con el más pesado motor Mikulin, desaparecieron mediada la guerra, momento en el que también Lavockin se vio obligado a decantarse por el motor radial de Shvetsov para su La-5 y sus versiones posteriores.
Pero para entonces los ingenieros de Klimov ya estaban preparando un sustituto, el VK-107, que veremos a continuación.
Características principales (VK-105P):
-Tipo: lineal de 12 cilindros en "V" a 60º refrigerado por líquido, compresor centrífugo mecánico de una etapa y dos velocidades.Alimentación por carburador (seis carburadores K-105, licencia del carburador Solex-Hispano 56 SVC, tres por bancada).Tres válvulas por cilindro, dos de admisión y una de escape (en sodio).Doble árbol de levas, uno por bancada.Gasolinas de 94 octanos (grado mínimo), 95 ó 100 octanos.
-Diámetro-carrera: 148 mm x 170 mm
-Cubicaje: 35,08 litros.
-Dimensiones: longitud, 2.027 mm, diámetro, 148 mm.
-Peso: 575 kg en vacío.
-Relación de compresión: 7,0 : 1
-Potencias:
-máximo en despegue: 1.100 hp con 2.600 rpm
-máximo a 4.000 metros: 1.050 hp con 2.700 rpm
-máximo a 9.500 metros: 500 hp con 2.700 rpm
Mecánicos revisando el motor M-105 de este LaGG-3, uno de los primeros modelos en incorporar este motor.
Petlyakov Pe-2 derribado, en el que se aprecia bien la bancada y el motor VK-105 de estribor.El Pe-2 utilizó las versiones -R y -RA hasta 1943, cuando comenzó a montar el -PF.
Yakovlev Yak-3 de la Normandie-Niemen recibiendo mantenimiento en sus VK-105PF.
Antes de que aparecieran las últimas versiones del VK-105, el equipo de diseño de Klimov ya trabajaba en un sustituto para éstos.Para 1942 ya tenían preparado el nuevo VK-107, que manteniendo el mismo bloque motor de sus predecesores (148 mm x 170 mm, 35,08 litros), si que era una revisión en profundidad del resto de componentes, centrada sobre todo en la utilización de cuatro válvulas por cilindro, lo que llevó a un completo rediseño del cigüeñal, árbol de levas y de los sistemas de alimentación y escape.También se cambió el compresor, aunque seguía siendo del tipo centrífugo de una etapa y dos velocidades con accionamiento mecánico.Se mantuvo, sin embargo, los tres carburadores por bancada, en vez de intentar incorporar un sistema de inyección, que tan buen resultado iba a dar en uno de sus rivales, el radial Shvetsov ASh-82 FN.
Aunque se construyeron algunos prototipos, en esos momentos la capacidad de fabricación estaba casi al límite, y el buen resultado de los VK-105PF hizo que las necesidades se centraran en esos motores ya bien probados para que no se alterara la producción.Este hecho llevó, entre otras cosas, al retraso del programa de desarrollo del Yakovlev Yak-3, que se había diseñado desde el principio pensando en este motor, pero que hubo de entrar en producción con los anteriores VK-105, e incluso así de forma tardía.
Pero a finales de 1942-principios de 1943, con la aparición a gran escala de los Messerschmitt Bf 109G que montaban la nueva serie de motores Daimler-Benz DB 605, la situación cambió, y se vió la necesidad de contar con un motor más potente.Pero no fue hasta 1944 cuando empezó a entrar en servicio en el Yakovlev Yak-9U en su primera versión de producción, el VK-107A, en el que se habían puesto muchas esperanzas, pero que estaba resultando muy problemático.
A pesar del nuevo diseño del cigüeñal, los cojinetes de éste tenían una vida extremadamente corta, no superando las 25 horas de funcionamiento en servicio.A bajos regímenes de vueltas, el motor sufría de fuertes vibraciones.El conjunto del engranaje reductor sufría pérdidas de aceite considerables, que llegaban hasta la cabina del piloto entorpeciendo la visión y podían provocar un incendio si entraban en contacto con los escapes, por lo que hubo de colocarse un depósito de aceite de mayor capacidad.Además, sufría irregularidades en la presión de aceite y de combustible por encima de los 8.000 metros.
Con todos estos problemas, el rango máximo de potencia de 1.650 hp con 3.200 rpm rara vez se alcanzaba, ya que significaba acortar aún más la vida del motor, por lo que casi nunca se sobrepasaban las 3.000 rpm.Pero con el correr de la producción, poco a poca se fueron ajustando y corrigiendo estos defectos, aunque algunos eran intrínsecos al diseño original.
Si a los dos colectores de escape interiores le sumamos las dos ametralladoras sobre el motor y el cañón situado entre las bancadas de cilindros, que era la configuración más usada en los cazas monoplazas que usaron este motor, el resultado fue un motor con un acceso muy limitado a muchos de sus componentes, por lo que el mantenimiento no era sencillo, siendo posiblemente poco apreciado por los mecánicos.
Pero como en el caso de otras plantas motrices "complicadas", cuando funcionaba correctamente ofrecía muy buenas prestaciones en conjunción con los modelos que lo montaron de forma más usual, como los Yakovlev Yak-9U,algunas variantes del Petlyakov Pe-2 y las series finales del Yakovlev Yak-3, por lo que era muy solicitado a pesar de sus inconvenientes y de su corta vida operativa.
Se intentó también la producción de una versión con un compresor adecuado para grandes altitudes, conocido en principio como VK-107B, pero que posteriormente se denominó VK-108.A finales de 1944 se probaron algunas unidades en los Yak-3, pero la idea no prosperó, por lo que sólo se construyeron unos 50 ejemplares de desarrollo, más un puñado de la versión VK-108NV dotados de inyección.Las prestaciones eran bastante buenas, alcanzando los 1.800 hp, pero el final de la guerra y la llegada de los jets terminaron con estos proyectos.
Como curiosidad, hay que destacar que en estos motores se abandonó el sistema de colectores interiores de escapes, sustituidos en los Yak-3 que los montaron por cuatro filas de seis escapes, dos hacia los costados del motor y las dos interiores en la parte superior del capó motor.
Las características principales del VK-107A son muy similares a las de su predecesor el VK-105, en cuanto a lo referente a estructura y dimensiones.El VK-107 tenía un peso superior, de unos 765 kg en vacío, usaba gasolina de 100 octanos y ofrecía una potencia de 1.650 hp al despegue y de 1.430 hp a 2.800 metros de altura con 3.200 rpm.
Klimov VK-107 montado en un Yakovlev Yak-3 (o quizá un Yak-9U), con los paneles de acceso retirados.Se aprecian los tubos de las ametralladoras BS de 12,7 mm en la parte superior, así como la inusual configuración de siete escapes.
Fuente: http://aviadejavu.ru/Site/Crafts/Craft20043-3.htm
Un grave problema de los motores Klimov, acentuado en las primeras series de los VK-107, era el de las fugas de aceite, como se ve en esta cabina empapada de un Yakovlev Yak-9U.Aparte de entorpecer seriamente la visión del piloto, estas fugas acortaban la vida del motor, además del riesgo de incendio.
Uno de los prototipos del Yak-3 con el VK-108 dotado de 24 escapes individuales.Se aprecia en la imagen una de las filas de escapes en la parte superior del capó motor.Voló por primera vez en octubre de 1944, alcanzando los 725 km/h a 6.295 metros, pero el motor sufría de grandes vibraciones y se sobrecalentaba.En el verano de 1945 continuaron las pruebas, pero en 1946 se paralizó por completo el desarrollo del motor.supongo que los gases de los escapes situados en el aparte superior no ayudarían mucho a la visión del piloto.
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