Los prototipos de la R-40C (II)

Hyper Engines

Como dijimos en el anterior capítulo, uno de los requisitos de la Solicitud de Datos R-40C era referente a las motorizaciones.Se le pedía a los constructores que los diseños incorporasen alguno de los modelos de motores que se estaban desarrollando dentro del programa Hyper Engines.Así que aprovecho para comentar un poco la historia de este proyecto.

Todo este asunto surgió en los EEUU a principios de los años treinta, en la búsqueda de nuevas soluciones para los motores aeronáuticos, y en concreto para conseguir la mejor relación entre potencia/cilindrada y peso/potencia.

Para verlo mejor en el contexto de la época, hay que destacar que por esas fechas, uno de los más importantes teóricos de los motores de combustión, el británico Sir Harry Ricardo, tenía la convicción de que los motores aeronáuticos, tal como estaban concebidos por entonces, estaban llegando al máximo de su potencia, que él estimaba en torno a los 1.500 hp, sobre todo por lo relativo al sistema de válvulas de asiento, generalmente usado en esa época.A grandes rasgos, suponía que la forma de accionamiento de las válvulas no iba a permitir el aumento de potencia, debido a un efecto llamado "válvula flotante", que, de forma simplificada, indicaba que si aumentaban las velocidades de funcionamiento, las válvulas no se cerrarían completamente antes de que las levas las volviesen a abrir, con la consiguiente pérdida de eficacia.Influenciados por Ricardo, otros dos grandes ingenieros británicos comenzaron el desarrollo de motores provistos de "válvulas de camisa": Roy Fedden para la Bristol y Frank Halford para Napier, ya que este sistema se suponía que podía ser más eficiente que las tradicionales de asiento.

Por descontado había más consideraciones técnicas a tener en cuenta, y como todos sabemos, los motores no se quedaron en los 1.500 hp.El desarrollo en los nuevos materiales de construcción, mucho más ligeros, y nuevas técnicas en casi todos los sistemas de los motores lo hicieron posible.Pero a primeros de los treinta, ciertamente aparte de algunos motores de competición, pocos modelos pasaban de los 1.000-1.200 hp en el mejor de los casos, siempre teniendo en cuenta que el tamaño y el peso eran limitados para ser montados en una aeronave.

En los EEUU también había muchos que pensaban que si que se podían mejorar los motores, entre ellos Sam Heron, antiguo compañero de Ricardo cuando trabajó en Gran Bretaña.Tomando como base el antiguo motor el línea Liberty de 12 cilindros, utilizó uno sólo de ellos, modificándolo, para llegar a las prestaciones deseadas.Este prototipo sería el Hyper Nº1, y cuando posteriormente se le añadió un segundo cilidro, se convirtió en el Hyper Nº2, base para futuros desarrollos.Como el asunto parecía prometedor, en 1934 las FA encargaron a la empresa Continental que continuase con el proyecto, pero esta vez de un motor completo, el primer Hyper auténtico.Por cierto, que el nombre de Hyper no es sólo por la idea de hacer un motor superior al resto: realmente es el acrónimo de High-Performance, cambiando la "i" latina por la "y" griega.

Como dije en el capítulo anterior, en principio fueron seleccionados dos motores para  la R-40C, el Continental IV-1430-3 y el Pratt & Whitney X-1800 A3G/A4G.Veamos un poco de su historia y de los siguientes que entraron en el programa:

Continental IV-1430

Continental fue elegida para continuar con el desarrollo del Hyper Nº2.El objetivo era el de conseguir un motor relativamente pequeño en cilindrada, del orden de los 20 litros, ya que una de las posibles maneras de aumentar la potencia era haciendo más pequeño el diámetro y la carrera de los cilindros, para conseguir con ello más rpm.

Se utilizaron además nuevas soluciones, como el uso de cuatro válvulas por cilindro, la presurización del sistema de refrigeración, a base de agua-glicol, y el uso de sodio en las válvulas de escape para compensar el aumento de temperatura de estas.

Lo que más tiempo demoró el proyecto, al menos en principio, fue el de determinar su arquitectura.Se pensaba por parte de la FA en esos tiempos que una buena solución para mejorar la aerodinámica de los aviones (particularmente de los bombarderos polimotores) sería la de que los motores fuesen instalados en el interior de las alas, evitando el arrastre producido por las góndolas de estos.Para ello, supuestamente la mejor disposición era la de cilindros opuestos.Luego, el desarrollo de góndolas y carenados muy mejorados (NACA) hizo que esta idea se quedase aparcada, pero mientras, la fase de diseño del motor pasaba de cilindros opuestos a cilindros en línea, con la consiguiente pérdida de tiempo.El siguiente paso lógico era el de la estructura en "V", que incorporaba un sólo cárter para un cigüeñal que movía los árboles de levas de cada culata.Posteriormente se pasó a la "V" invertida y se adoptaron culatas hemisféricas.

Con esa configuración, el primer IV-1430 se puso en funcionamiento a primeros de 1939, dando la muy respetable cifra de potencia de unos 1.300 hp, bastante buena para un motor 23,35 litros de cilindrada.Por comparar, el Rolls-Royce Merlin en esa época tenía unos 1.000 hp cubicando 27 litros, y el Daimler-Benz DB 601 tenía algo más de potencia pero con 33 litros de cilindrada.

Pero.... el Continental era solo un prototipo, mientras que estos motores estaban ya en producción.Harían falta varios años para alcanzar el nivel de fiabilidad necesario para su entrada en servicio, y realmente no ofrecía un rendimiento espectacularmente superior a su rivales.Además tenía el problema de un peso excesivo, por lo que finalmente la relación peso-potencia era prácticamente la misma de los demás diseños.
Se siguió trabajando en el modelo, y para 1943 alcanzaba los 1.600 hp, pero de nuevo no mejoraba las cifras de los competidores, o incluso se quedaba por debajo de alguno de ellos.Y en 1943, aunque se seguían desarrollando los motores de pistón, el pensamiento general de los constructores era que los proyectos futuros debían centrarse en los nuevos jets.Poco más de 20 ejemplares fueron construidos.

Lo más chocante para mí es que en los EEUU ya existía desde mediados de los treinta un motor muy similar, de 12 cilindros en V refrigerado por líquido, que nunca entró en el programa de los Hyper Engines, y que incluso durante un tiempo fue casi olvidado por las FA, y que finalmente tenía casi la misma relación peso-potencia del Continental, pero con la ventaja de ser un motor bien probado y bastante fiable ya antes de que los EEUU entrasen en la Guerra.Era por supuesto el Allison V-1710.

El Continental IV-1430, el primero de los Hyper y el de configuración más convencional: 12 cilindros en V invertida.

Pratt & Whitney X-1800

La verdad es que poco he podido averiguar sobre este motor, así que por desgracia esta información la tengo poco contrastada.

Al parecer, con la misma intención de poder incluir los motores dentro de las alas de los bombarderos, se desarrolló este motor de 24 cilindros en H, refrigerado por líquido y con válvulas de camisa.Seguro que a los amantes de los motores de la IIWW les suena bastante esta arquitectura: efectivamente, es la misma de los Napier Sabre británicos, y no es por casualidad.

Se dice que en la segunda mitad de los treinta, el ingeniero George Mead, que fue vicepresidente de ingeniería de la P & W, tras visitar Gran Bretaña, le resultaron particularmente prometedores los diseños en H con válvulas de camisa de la casa Napier.Aunque a finales de la década estaba bastante desvinculado de la P & W, cada vez tenía más poder en la NACA, por lo que promovió el diseño por parte de la compañía de un motor del estilo del Napier Sabre.Los trabajos comenzaron en 1938, con la denominación de X-1800.Rompiendo la costumbre de los EEUU de nombrar a los motores por su cilindrada (en pulgadas cúbicas, recordemos), el motor se le adjudicó la numeración de -1800 en relación a la potencia que se esperaba de él.Su volumen era de unos 36 litros en origen, cifra muy similar a la del Sabre, pero que subió hasta los 42 litros en su forma final.La potencia prevista era de entre 1.800-2.000 hp.

Digo "prevista" porque al parecer, durante las pruebas realizadas en banco en 1940 el rendimiento no fue el esperado.Pratt & Whitney no estaba demasiado interesada en este tipo de motor, impuesto por decisión de las FA, y estaba deseosa de centrarse en sus modelos  radiales.La falta de rendimiento del motor en el banco de pruebas fue uno de los factores principales que llevaron a su abandono, pero hubo una curiosa "puntilla" al proyecto: el 1 de octubre de 1940, el primer prototipo del Corsair, el XF4U-1, batía el record mundial de velocidad para cazas monomotores en vuelo horizontal con una marca de 652 km/h, y estaba propulsado por el nuevo Pratt & Whitney R-2800, en una de sus primeras versiones, que desarrollaba 1.850 hp, pero que en pruebas en el banco ya había alcanzado los 2.000 hp.

Ese mismo mes fue cancelado el proyecto del X-1800, para satisfacción de los ingenieros de la P & W, que se preguntaban: "¿que puede ofrecer ese futuro motor que no nos dé ya el R-2800?".

Mencionaré brevemente al Pratt & Whitney XH-3130, otro de los proyectos propuestos y que también fue descartado.Con la misma arquitectura básica del X-1800, de 24 cilindros en H, era sustancialmente mayor, hasta llegar a unos tremendos 61 litros, y una potencia prevista de 2.900 hp.Fue abandonado para continuar el desarrollo del fabuloso radial R-4360 Wasp Mayor.

Resulta extraño ver un P & W que no sea radial.Este es el X-1800, de 24 cilindros en H.Se podía instalar tanto en vertical como en horizontal, pero no pasó del prototipo.

Wright R-2160 Tornado

Uno de los diseños más espectaculares de todos los del programa Hyper, y también uno de los que menos información tengo.

El Tornado era un motor de estructura radial, pero formado por siete hileras de seis cilindros cada una, con refrigeración líquida.De forma muy simplificada, era como acoplar en "estrella" siete motores de seis cilindros en línea refrigerados por líquido.

Esto daba un total desmesurado de 42 pequeños cilindros, pero con un cubicaje total no llegaba a los 36 litros (poco mayor que un Jumo 211 de 12 cilindros en V, por ejemplo).Su disposición era similar a la del famoso Jumo 222, aunque este era mayor (46,5 litros).La potencia prevista era del orden de los 2.350 hp al despegue con unas increíbles 4.150 rpm.

Por lo que se, sólo se construyeron seis prototipos antes de que el proyecto fuese abandonado.

El impresionante R-2160 Tornado, muestra sus bancadas de cilindros en línea refrigerados por líquido.

Lycoming H-2470

También esta empresa se unió al intento de construir un motor de alto rendimiento a mediados de los años treinta, ya que hasta entonces se había dedicado a fabricar en su mayor parte pequeños motores de cilindros opuestos refrigerados por aire, con bastante éxito, por cierto.

Con su experiencia en este tipo de motores, y con la idea de la FA de que fuesen en el interior de las alas, es normal que construyesen un motor de 12 cilindros opuestos refrigerado por líquido, el O-1230.Hacia 1937, el motor entregaba cerca de 1.200 hp, pero no era del agrado de los constructores, que lo consideraban demasiado problemático, y como no tenía una potencia superior a los modelos existentes, quedó relegado y casi abandonado.

Pero una vez redactada la R-40C, la US Navy, que no quería quedarse fuera del asunto por completo, pidió hacia 1941 a Lycoming que desarrollase el motor en una versión mucho más grande y potente.La empresa seguía interesada en entrar en el mercado de los motores de grandes prestaciones, por lo que ideó utilizar dos motores O-1230 para formar el H-2740, que evidentemente era un motor de 24 cilindros en H, con un cubicaje de 40,44 litros y 2.300 hp a 3.300 rpm.

Tras un largo y costoso proceso, la US Navy finalmente cerró el proyecto (se había decantado por el Wright R-3350 Duplex Cyclone), pero fueron entonces las FA las que se interesaron en él durante un tiempo, llegando a instalarlo en alguno de los prototipos de la R-40C, como veremos en la siguiente entrega.

Sin embargo, tras varias pruebas y algunos ejemplares construidos, todo el proyecto fue abandonado.Lycoming se había gastado más de un millón de dólares en este asunto, y no estaba dispuesta a ceder por completo, así que decidieron entrar en competición para el motor del proyectado "European Bomber" (que cristalizaría en el Convair B-36 Peacemaker), construyendo el que fue el motor a pistón aeronáutico más grande de la historia: el colosal XR-7755, de 9 bancadas de cuatro cilindros, para un total de 36 cilindros con un cubicaje de 127 litros (!!) y unos previstos 5.000 hp al despegue.Sólo se construyeron dos ejemplares.

Lycoming no tuvo suerte con su Hyper: el H-2470 de 24 cilindros llegó a volar con algunos de los prototipos de la R-40C, pero sólo quedó en eso.

Allison V-3420

He dejado para el final este modelo de la Allison, porque aunque sólo se construyeron unos 150 ejemplares, y apenas tuvo servicio operativo, a mi parecer, fue sin duda el más logrado de todos estos motores de gran potencia.

A mitad de la década las FA propusieron el programa XBLR (Experimental Bomber Long Range), y para el segundo proyecto de este programa (el Douglas XB-19) pidieron a Allison un motor que alcanzase al menos los 1.600 hp, uniendo dos motores V-1710 con un sólo cigüeñal, y utilizando la mayor parte posible de componentes del V-1710 para ahorrar tiempo.El resultado sería un motor con disposición de 24 cilindros en X (parecido al Rolls-Royce Vulture), el X-3420.Pero por entonces la Allison estaba concentrada en la eliminación de problemas del V-1710, y el complicado proyecto de unirlos en un sólo cigüeñal fue abandonado, pero no olvidado.

Y es que Ron Hazen, Jefe de Ingeniería de Allison, propuso un sistema que para ellos resultaría más fácil: unir dos V-1710 pero manteniendo dos cigüeñales unidos en un sólo cárter, por lo que el motor pasaría a la disposición de 24 cilindros en W, con los dos bloques de 12 cilindros en una separación de 30º.Hazen esperaba una potencia del orden de los 2.000 hp, y obtuvo el permiso de la FA para hacer un prototipo.
Desde luego, la cosa no era tan simple como unir dos V-1710.Se tuvo que diseñar un nuevo cárter común, una nueva caja de reductores, acoplarle un nuevo turbocompresor General Electric de gran tamaño, resituar la mayor parte de los accesorios entre ambos motores, etc.

Se propusieron dos versiones principales: la -A utilizaría una caja de reductores que uniría ambos cigüeñales en un eje común.La versión -B tendría dos ejes diferentes, uno por cada cigüeñal, y que podrían girar en sentidos inversos para usar hélices contrarrotatorias.

Se pretendía que una de las posibles aplicaciones de este motor fuese la de servir de reemplazo de emergencia para los Wright R-3350 Cyclone del programa de los Boeing b-29 Superfortress, ya que había por entonces, a primeros de los cuarenta, bastantes dudas con el motor de la Wright.Pero la Allison seguía sobrecargada de trabajo, y aunque el motor estaba resultando aún más potente de lo esperado en las pruebas de 1941, llegando hasta los 2.600 hp, tras Pearl Harbor el casi interés total de la compañía se centró en desarrollar y fabricar su V-1710.

Se construyeron alrededor de 37 motores del modelo -A y 120 del modelo -B.Sin estar libre de problemas, como es normal, el V-3420 era sin duda un gran motor, y las prestaciones de los modelos que lo incorporaron, de forma experimental, fueron bastante buenas (otra cosa es el desempeño del modelo, achacable al propio diseño del avión).

Los motivos de no ser construido en serie pueden buscarse en el hecho de que finalmente los motores existentes cumplieron su cometido, sin que mereciese la pena el costoso cambio de líneas de producción, y por supuesto, lo que le sucedió a la mayoría de diseños que alcanzaban su forma definitiva en los últimos meses de la Guerra: la era del jet acabaría con ellos.

El espectacular Allison V-3420 nos muestra su disposición en W: dos motores V-1710 unidos por un sólo cárter.Este en concreto es un modelo -B, como se aprecia por las dos extensiones de los ejes de los cigüeñales, que podían mover hélices contrarrotatorias, como por ejemplo las del malogrado caza Fisher P-75 Eagle.



En resumen, como habéis podido leer, ninguno de los motores del programa Hyper, ni los originales ni los añadidos posteriormente, llegaron a producirse en serie, siendo todos ellos cancelados.Los pocos que han sobrevivido hasta nuestros días son auténticas rarezas, y por supuesto casi todos están en museos.¿Fue una pérdida de tiempo, de trabajo y de dinero durante tantos años?Puede que sí, ya que tampoco podemos decir que los avances que hubo en estos motores sirvieran para el futuro, ya que los motores aeronáuticos de alto rendimiento fueron desapareciendo en los modelos militares, y los que perduraron durante muchos años después de la IIWW, llegando hasta la Guerra de Vietnam e incluso más allá, fueron, curiosamente, modelos de motores que nunca entraron en el programa Hyper: el Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp, Wright R-3350 Duplex Cyclone, Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major y en menor medida el Allison V-1710, evolucionaron durante la posguerra hasta ser unos motores con unas relaciones peso-potencia y potencia-cilindrada aún mejores que las de los propuestos Hyper.
Pero lo que no cabe duda es que al menos, a los amantes de los motores de combustión, nos dejaron unos modelos fantásticos en los que poder recrearnos.

Fuentes:

-Enciclopedia Ilustrada de la Aviación.Editorial Delta.
-Anatomía de los aviones de la Segunda Guerra Mundial.Editorial Libsa.
-Air Warfare: An International Enclyclopedia.Volumen I: A-L.Edited by Walter J. Boyne.Editorial ABC-Clio.
-Grandes Épocas de la Aviación, Tomo 23: "América y la Aviación Militar I".Editorial Time-Life/Folio.
-https://oldmachinepress.com/
-https://en.wikipedia.org/wiki/Hyper_engine