Motores: Wright R-3350 Duplex Cyclone
Wright R-3350 Duplex Cyclone
Si nos atenemos al cubicaje, el Duplex Cyclone fue, con cerca de 55 litros de cilindrada, el motor radial más grande que entró en servicio en grandes cantidades en la Segunda Guerra Mundial.Por citar algunos ejemplos, el Bristol Centaurus era sólo un poco menor, pero su servicio durante el conflicto fue mínimo.El BMW 802 apenas si pasó de la fase de prototipos.El mucho mayor Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major de 28 cilindros en cuatro estrellas de siete y más de 71 litros llegó antes del fin del conflicto, pero apenas de forma operativa.Curiosamente fue en Italia, donde tantos y tan graves problemas tuvieron con los motores de aviación, donde se llegaron a desarrollar a primeros de los cuarenta un par de motores de similares características: el Alfa Romeo RC 135 RC32, un prometedor diseño que como tantos otros apenas si se fabricó, y el Piaggio P.XII, que con 53 litros casi estaba a su altura, pero que también se fabricó en poca cantidad.
Esto en lo referente a motores radiales, pero entre los refrigerados por líquido, tan sólo los motores "acoplados" alemanes Daimler-Benz DB 606/610 eran mayores, y su rendimiento en cuanto a fiabilidad dejó mucho que desear, por motivos muy diversos.Como en el caso de los radiales, algunos proyectos de enormes motores refrigerados por líquido quedaron en unos pocos prototipos, o simplemente en la mesa de diseño.
Toda esta introducción es para hacernos una idea de las grandes expectativas creadas por este enorme motor.Su desarrollo y prestaciones finales son otra historia.
Fue a mediados de los años treinta cuando la Wright se decidió a desarrollar proyectos de motores radiales en dos estrellas, siguiendo los pasos de la competencia (Pratt & Whitney).Tres fueron los principales proyectos: uno de 14 cilindros en dos estrellas de siete, que culminó en el R-2600 Twin Cyclone, otro de 18 cilindros en dos estrellas de nueve, que sería el R-3350 Duplex Cyclone, y uno aún mayor, para competir con el Wasp Major, el R-4090 de 22 cilindros en dos filas de 11, que acabaría abandonándose.En 1936, la compañía se centraría en la fabricación de las nuevas versiones del legendario R-1820 Cyclone y en el prometedor R-2600 Twin Cyclone, llegando a abandonar incluso la producción de los motores refrigerados por líquido que había construido durante años, salvo en el caso del R-2160 Tornado, un motor de !42 cilindros! en seis estrellas de siete cada una pero refrigerado por líquido, que finalmente también fue descartado, pero que con seguridad robó tiempo al desarrollo del R-3350, que seguía adelante, pero con muy baja prioridad.
Los trabajos en el diseño del motor comenzaron en enero de 1936, 18 meses después de que se empezara a diseñar el R-2600, en el que estaría basado.Y es que el R-3350 tendría unos cilindros con el mismo diámetro que éste y con la misma carrera, pero en dos filas de 9 cada una, con lo que el cubicaje pasaría a ser 54,86 litros (3.347,9 pulgadas cúbicas.Recuerden que en los EEUU tenían la costumbre de nombrar a sus motores por el tipo: R por radial; y por su cilindrada en pulgadas cúbicas.En este caso era por tanto R-3350, redondeando un poco).
En mayo de 1937 tenía lugar el primer encendido del nuevo motor.En esos momentos, el interés por un motor tan grande era marginal, al menos en los EEUU.Tan sólo el proyecto del XBLR (Experimentel Bomber Long Range), que acabaría en el Douglas XB-19, necesitaba de motores de semejante tamaño (o incluso mayores).Por tanto, hasta el 27 de abril de 1941, fecha en que levantó el vuelo por primera vez el XB-19, y por tanto también por primera vez volaban los R-3350, sólo se construyeron un puñado de motores, posiblemente tan sólo siete (!).
Pero ya incluso el año anterior la situación empezaba a cambiar.La entonces USAAC planteó a las empresas aeronáuticas una propuesta para un bombardero de largo alcance, si bien no tan grande como el XB-19, si iba a necesitar unos motores de similar potencia para las prestaciones requeridas.Los proyectos presentados por las cuatro principales empresas que participaron incluían en sus diseños el R-3350 como planta motriz.Tras descartar las propuestas del Lockheed XB-30 y el Douglas XB-31, la USAAC se decidió por el proyecto de la Boeing, el XB-29, así como por mantener también el de la Consolidated, el XB-32, como alternativa por si el anterior resultaba inviable.Ambos modelos estarían propulsados por el R-3350.A partir de entonces, la historia del motor de la Wright estaría ligada al modelo de Boeing (y en menor medida al de la Consolidated) de manera que la altísima prioridad en la construcción de este bombardero haría que muchos proyectos posteriores de otros aviones de diferentes fabricantes, que fueron diseñados contando con el R-3350, no se llevaran a cabo en buena parte por la falta de disponibilidad de los motores de la Wright, para los que el proyecto del Boeing B-29 Superfortress tendría total prioridad.
El descomunal programa industrial en torno al B-29 se puso en marcha, tanto para la célula del avión como para los motores.Wright construyó una nueva planta en Woodbridge, New Jersey, para la fabricación del motor, y la que poseía en Cincinnati también se dedicaría en exclusiva a él.Como esto no sería suficiente, la Chrysler construyó en Chicago otra planta (la Dodge-Chicago) para su exclusiva fabricación.Cuando terminó la producción de estos motores, entre las dos plantas de la Wright se entregaron unos 13.800, mientras que la Chrysler fabricó unos 18.400.
Como ya he comentado, la vida y la historia del R-3350 va de la mano del B-29, al menos durante el período bélico.Es conocida la historia de que los B-29 tuvieron, sobre todo durante los primeros meses que siguieron a su entrada en servicio, graves problemas con los motores.Que el motor, tras varios años de estar su desarrollo "congelado" estaba aún "muy verde" para entrar en servicio y que los problemas de madurez típicos de todos los motores nuevos eran muchos y variados, es bastante lógico.
Para hacernos una idea de los problemas iniciales, en septiembre de 1942 se habían entregado sólo 65 motores para pruebas en los XB-29, XB-32 y para el Lockheed Vent-ellation, un Ventura que se usaría como bancada de pruebas de motores en vista al Constellation.Estos pocos motores entregados eran muy diferentes entre sí, debido a las continuas mejoras y cambios durante las pruebas.Los problemas eran tan graves que el primer prototipo del XB-29 necesitó 17 motores para completar sus primeras cien horas de vuelos de pruebas.
Todos los fallos podían ser mejorados con el tiempo: las vibraciones en el cigüeñal, uno de los primeros problemas, que ocasionaba que finalmente se llegase a doblar el eje de la hélice, se solucionó con nuevos diseños de contrapesos de equilibrio.Otros problemas eran el consumo excesivo de aceite, la fuga de líquidos y el sistema de encendido.Pero los más graves eran los referentes a la carburación y sobre todo a la refrigeración.
En los primeros modelos del motor, que usaban carburadores, la mezcla que llegaba a los cilindros no era uniforme, causando el funcionamiento desigual de estos.La entrada de aire del sobrealimentador temía un codo de entrada mal diseñado, lo que mermaba su eficacia.Diferentes mejoras en el diseño de las entradas de aire, y sobre todo, ya más avanzado el conflicto, el abandono de los carburadores a favor de la inyección directa de combustible mejoraron mucho este problema.
Lo más acuciante seguía siendo el exceso de temperatura y el consiguiente riesgo de incendio.Para ahorrar peso, el diseño original del R-3350 incorporaba un cárter con aleación de magnesio.Este ahorraba peso, pero en caso de incendio, se quemaba rápidamente y con unas temperaturas tan altas (hasta 3.100 ºC) que llegaba a propagarse por el ala, podía fundir los largueros principales y provocar un fallo catastrófico.Los incendios no tenían un sólo motivo: las persistentes fugas de fluidos era uno de ellos, pero la causa principal era la tendencia de los cilindros del anillo posterior, mal refrigerados, a fundir las válvulas, lo que podía producir que alguna parte de éstas entrara en el cilindro, con el consiguiente riesgo de perforación.Si esto se producía, la mezcla de aire-combustible pasaba al cárter y comenzaba en incendio.
El primer gran desastre tuvo lugar el 18 de febrero de 1943.Ese día, el segundo prototipo del XB-29 se estrelló al incendiarse uno de sus motores.Los 11 miembros de la tripulación, con el piloto de pruebas al mando, Eddie Allen, murieron en el accidente, así como 23 personas más en tierra, al caer en la planta de industrias cárnicas de Frye Meat Packing en Seattle.En este punto (no por el accidente en concreto, sino por el retraso en el programa y la gran cantidad de fallos en el mismo) intervino el Comité Especial de Investigación del Programa de Densa Nacional.Finalmente la investigación de este temido comité culpó tanto a la Wright por no cuidar la calidad en la fabricación, como a la USAAC por presionar demasiado a la empresa de motores.
Estado en el que quedó la planta cárnica Frye Meat Packing tras estrellarse el segundo prototipo del XB-29 (41-0003).A los 8 minutos del despegue de este vuelo de pruebas, se inició un incendio en el motor Nº1.Tras el procedimiento habitual de apagar el motor, cortar combustible y descargar extintores, la situación parecía controlada y se inició la vuelta al aeródromo de la Boeing, pero minutos después se oyó una fuerte explosión y el operador de radio comunicó que el ala estaba en llamas.El avión comenzó a caer rápidamente.En la trayectoria de caída se encontraron los restos del ala, que habían salido despedidos tras la explosión, así como los cuerpos de tres tripulantes que saltaron, pero a los que no les dio tiempo a que se abrieran los paracaídas.Estos cuerpos presentaban signos de quemaduras, lo que destacaba que en unos momentos el humo y el violento fuego habían alcanzado el fuselaje.Los restantes ocho miembros de la tripulación que quedaban en el avión murieron en el impacto, así como 22 empleados de la Frye y un miembro del equipo de bomberos durante los trabajos de rescate.Este fue el primer accidente mortal de los B-29 por incendio de un motor, pero desgraciadamente le sucedieron muchos más.Al piloto, el famoso aviador Eddie Allen, le fue concedida a título póstumo, en abril de 1946, la Medalla del Aire, una de las pocas entregadas a un piloto civil.
El programa entró en una sucesión interminable de cambios de diseño.La planta de Chrysler anotó 6.427 cambios de diseño principales.Se modificaron los conductos para el aceite, que ayudaron a la mejora de la lubricación sobre todo de la culata de los cilindros superiores del anillo interior, y por tanto de las partes móviles del accionamiento de las válvulas.Sobre todo se trabajó en el rediseño de las barquillas de los motores y en la mejora de la distribución de los flujos de aire dentro de ellas, ya que su mal diseño original era la causa principal del excesivo calentamiento, modificando la distancia de las cabezas de los cilindros a la carcasa exterior y las aletas de salida de refrigeración.Se mejoró a su vez el sistema de encendido y el de carburación.Otros cambios propuestos no se llevaron a cabo, ya que hubieran retrasado demasiado el plazo previsto de entrega de motores, que ya iba muy retrasado.Uno de estos cambios que no se materializó fue la propuesta de Curtiss de que las cabezas de los cilindros se hiciesen por el proceso de forjado en vez de fundidos.
Pero los cambios no se producían de inmediato, y los B-29 estaban ya operativos con el XX Mando de Bombardeo en la primavera de 1944.Sus motores no tanto.Las pérdidas por problemas motrices fueron muy numerosas, acrecentadas por las altas temperaturas de la zona de operaciones.Las propias tripulaciones y equipos de tierra fueron mejorando sus protocolos de actuación.Los mecánicos poco a poco resolvían el mantenimiento, como la revisión exhaustiva de los asientos de las válvulas, o el cambio de los cilindros superiores cada 25 horas de vuelo.Los pilotos aprendían a despegar aprovechando todo el largo de la pista y realizando un ascenso muy suave al principio, para provechar al máximo el aire más denso a baja altura y mejorar la refrigeración antes de entrar en estratos de aire más rarificado.
Con todo, hasta que en los últimos meses se introdujo la inyección directa de combustible, las pérdidas por fallos de motor fueron siempre altas.Pero a base de perseverar, y de un gasto de investigación enorme, la fiabilidad alcanzó unos niveles bastante aceptables, tanto que al final de la Guerra las revisiones pasaron de las 100 a las 400 horas, convirtiéndose por fin en el gran motor que siempre se pretendió que fuese.
Aparte del B-29, el otro único modelo durante la Guerra que utilizó en gran cantidad el R-3350 fue el Consolidated B-32.Tampoco este estuvo libre de problemas de sobrecalentamiento, debido de nuevo en parte a un no muy acertado diseño inicial del flujo de aire en el interior de las góndolas de los motores, pero la relativa poca cantidad de aparatos construidos, y las pocas operaciones realizadas por estos, así como la naturaleza de estas, que no alcanzaban las cotas de altura operacional de las misiones de los B-29 (aparte de los conocidos ataques "a baja altura" de las superfortalezas), ya que el B-32 carecía de presurización, hicieron que los fallos motrices no fuesen tan llamativos.
Consolidated B-32 Dominator del 312th Bomb Group en el aeródromo de Yontan, Okinawa.No tengo más datos de la imagen, pero si es del período de la Guerra, el avión pertenecería al 386th Bomb Squadron, que formaba parte del 312th BG, que estuvo basado un tiempo en Yontan y fue el único que realizó misiones con el B-32 durante las ultimas semanas de la Guerra.La similitud de las góndolas de los motores con las de los B-29 es evidente.
Hubo una buena cantidad de proyectos que contaron con este motor.Quizá dos de los más llamativos y que al menos en parte no siguieron adelante por la exclusividad del programa del B-29, fueron el potente bimotor de ataque Beech XA-38 Grizzly y el del mayor hidrocanoa bimotor del período, el Boeing XPBB Sea Ranger.Por supuesto hubo varios motivos para que no se construyesen en serie, pero la falta de disponibilidad de estos motores, que en los prototipos de estos modelos dieron buenos resultados, fue sin duda uno de ellos.
Tras la Guerra, el R-3350 se mantuvo en servicio durante muchos años.Como no es del período tratado en este blog, no me extenderé en ello, pero vale la pena decir que en ciertos modelos, y tras años de refinamiento del motor, este dio muy buenos resultados.En los enlaces que dejo al final podéis ver el listado de todos estos modelos.Un dato a tener en cuenta es que en septiembre de 1946, el Lockheed Neptune "Turtle", el tercer P2V-1 construido (y muy modificado) estableció el record mundial de distancia de vuelo sin escalas y sin reaprovisionamiento recorriendo 18.083 kilómetros desde Perth, en Australia, hasta Columbus, en Ohio, record que no fue batido por un avión a pistón hasta 1986.El vuelo duró 55 horas, y los motores eran unos R-3350-8.
Sólo comentar que en el mercado civil de posguerra, dos modelos icónicos, el Lockheed Super Constellation y el Douglas DC-7 usaron el R-3350 Turbo-Compound, que utilizaba tres turbinas de recuperación de energía (PRT, Power Recovery Turbine) y que alcanzaban, según la variante, los 3.500 hp.Si en esa época los R-3350 "normales" por fin habían alcanzado gran fiabilidad, estos modelos "turbo" volvieron a los problemas.Quizá las "frases hechas" no sean siempre justas, pero en la época se decía que el Super Constellation era "el mejor trimotor del mundo", y del DC-7, comparándolo con su predecesor el DC-6, que montaba los Pratt & Whitney R-2800 con hélices tripalas, se decía que "el DC-6 es un cuatrimotor con hélices tripalas, y el DC-7 es un trimotor con cuatro palas de hélice de sobra".
Ambas frases dan una idea de los continuos fallos de los motores.
En muchos sitios se habla del porqué de la insistencia en la fabricación de este motor durante la Guerra, cuando el Pratt & Whitney R-2800, tras los problemas iniciales, era aclamado por todos como un motor muy bueno y fiable, y además su versiones posteriores enseguida alcanzaron y sobrepasaron en potencia al R-3350.Pero para ello habría que ver el pensamiento de los planificadores militares en esos momentos, las capacidades de producción, los inevitables retrasos al cambiar de planta motriz en un proyecto tan complicado como fue el del B-29, y por supuesto, aspectos de intereses políticos e industriales de ese momento que difícilmente saldrían a la luz pública.
Características principales:
-Tipo: radial de 18 cilindros en doble estrella refrigerado por aire.Alimentación por carburador Chandler-Evans.Gasolina de 100/130 octanos.Compresor centrífugo mecánico de una etapa y dos velocidades.Válvulas en cabeza, dos por cilindro, las de escape de aleación de sodio.Doble bujía por cilindro.
-Diámetro-carrera: 155,6 mm x 160,2 mm
-Cubicaje: 54,86 litros
-Peso: 1.212 kg
-Dimensiones: longitud, 1.930 mm; diámetro, 1.420 mm
-Relación de compresión: 6,85 : 1
-Potencia: máximo al despegue, 2.200 hp con 2.800 rpm
Fuentes:
-https://en.wikipedia.org/wiki/Wright_R-3350_Duplex-Cyclone
-http://www.aviation-history.com/engines/r3350.htm
-http://www.enginehistory.org/
-https://www.allpar.com/history/military/b-29.html
-http://aviation-safety.net/wikibase/wiki.php?id=24849
-https://es.wikipedia.org/wiki/Boeing_B-29_Superfortress
-https://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_B-32_Dominator
-https://www.worldwarphotos.info/gallery/usa/aircrafts-2-3/b-32-dominator/b-32-42-108543-of-the-312th-bomb-group-refueling-yontan-airfield-okinawa/
-https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wright_R-3350_change_on_B-29_in_India.jpg
-https://www.pinterest.fr/explore/boeing-b-29/
-https://pauldorpat.com/2010/03/06/seattle-now-then-a-secret-crash/
-http://usautoindustryworldwartwo.com/chrysler.htm
Me han encantado las frases ácidas sobre el Super Constellation y el DC7. ¡Geniales!
ResponderEliminarSe me había pasado el comentario, Vik!!… la verdad es que son muy buenas, jejeje....
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