Motores: Junkers Jumo Diesel

Junkers Jumo Diesel

Ya en 1913 hubo pruebas de motores aeronáuticos con combustible diésel, pero no fue hasta la década de los veinte en que entró en producción el primer motor de aviación diésel fabricado en cierta cantidad, el Packard DR-980 estadounidense.Este motor, diseñado por el ingeniero de origen alemán Hermann I. A. Dorner era de tipo radial de nueve cilindros, y aunque funcionaba relativamente bien, no tuvo demasiada aceptación.

En Alemania, la compañía Junkers realizó varios diseños preliminares a finales de los años veinte, que culminaron en 1931 con el Jumo 204, con un novedoso diseño (por entonces), ya que se trataba de un motor de dos tiempos, con seis cilindros y doce pistones opuestos dos a dos.Sin embargo, el motor resultaba excesivamente pesado, por lo que se continuó su desarrollo hasta llegar a los más refinados Jumo 205 y Jumo 207, con numerosas variantes y con otros varios proyectos que se quedaron en prototipos o que no salieron de la mesa de diseño.Fueron los motores diésel aeronáuticos de más éxito de la época, aunque en otros países también se intentaron desarrollar este tipo de motores (como en la URSS, con los Charomsky ACh-30, motor diésel de 12 cilindros en V de cuatro tiempos).

Uno de los primeros Junkers Jumo 204 montado en el morro de un Junkers F.24.Se aprecia claramente que el motor era "alto y estrecho".El 204 fue un primer intento, pero resultaba excesivamente pesado para la potencia que entregaba.

La elección del combustible diésel tiene sus ventajas y, por supuesto, sus inconvenientes (siempre refiriéndonos a la época tratada).Entre las ventajas se encuentra la de ser un combustible más barato y fácil de producir, es menos inflamable que las gasolinas de aviación, proporcionaba una mayor autonomía de vuelo y, al tratarse de un tipo de motor que de por sí comprime el aire para provocar la explosión en el cilindro, tenía cierta ventaja operativa a grandes altitudes con respecto a los gasolina.El valor de la relación de compresión en un motor aeronáutico de gasolina de la época era de entre 5:1 a 7:1 aproximadamente, mientras que en el Jumo 205C alcanzaba el valor de 17:1.También alcanzaban menos temperatura de funcionamiento que sus homólogos de gasolina, por lo que los sistemas de refrigeración fueron menos problemáticos, pudiéndose instalar radiadores de pequeño tamaño, que ahorraban peso y perjudicaban menos la aerodinámica.

Por supuesto, también tenían serias desventajas: solían ser más pesados en relación a motores de gasolina de las mismas cilindradas y potencias, la respuesta de los mandos para subir de revoluciones era más lenta.Otro gran problema, en particular para los Jumo, eran las vibraciones, intrínsecas al diseño de dos tiempos, como veremos después.

Así que desde el principio se pensó en su utilización en modelos en que se pudiesen aprovechar sus virtudes, y en las que los defectos no fuesen un gran lastre: aparatos de transporte, bombarderos, de reconocimiento y sobre todo de patrulla marítima, donde su relativo bajo consumo específico les hacía idóneos para largos trayectos.

Como hemos dicho, se trataba de un motor de dos tiempos, en el cual se produce una explosión por cada vuelta del cigüeñal.Las dos caras de los pistones realizaban una función simultánea, no como en el de cuatro tiempos.Estaba formado por un bloque de seis cilindros en línea y doce pistones, dos opuestos por cada cilindro, que eran accionados por dos cigüeñales, uno superior y otro inferior.La toma de fuerza principal del motor para la hélice, con engranajes reductores, se tomaba del cigüeñal superior, mientras que la mitad aproximada de la fuerza del inferior se utilizaba para mover los sistemas auxiliares, como las diferentes bombas y el compresor.

En este diagrama se observan los dos cigüeñales y sus engranajes.También está representado uno de los cilindros con sus dos pistones.

Estos motores no utilizaban válvulas, lo que en cierta medida los hacía menos complejos y fáciles de mantener, sino puertos fijos de admisión y escape, duplicados a ambos lados del bloque.El de entrada se encontraba bajo el pistón inferior y el de salida bajo el pistón superior, mientras que ambos cigüeñales llevaban un "desfase" de 11 grados entre sí, evitando que los puertos se abrieran y cerraran al mismo tiempo y mejorando por tanto el rendimiento.Como contrapartida, los dos pistones opuestos de un mismo cilindro no llegan a ir "parejos", por lo que el rendimiento, aún siendo mejor que el de los motores convencionales de dos tiempos, no era tan bueno como en un motor de cuatro tiempos de cilindros opuestos.Además, al no ir "parejos", los pistones producían vibraciones.En el modelo -205D se corrigió en parte el problema de la vibración al introducir cigüeñales contrapesados.

El de la imagen superior es un cigüeñal de un Jumo 205C, y el de abajo de un Jumo 205D, con contrapesos, que disminuían las vibraciones.

Como el resultado del diseño del motor fue el de un modelo "alto y estrecho", se pensó en la posibilidad de instalarlo "plano" en el interior de las gruesas alas de algunos modelos de aviones de gran tamaño, lo que disminuiría aún más el área frontal, pero problemas con la evacuación de los residuos de la combustión llevaron a que siempre se utilizase de forma "vertical".

Volviendo al Jumo 205, esta fue sin duda la más exitosa de las versiones.Aprovado en diciembre de 1933, su primera utilización a modo de prueba fue a bordo de dos Focke-Wulf A-17 Moewe.Desde entonces hasta que comenzó la Guerra se construyeron unos 900 ejemplares en diferentes variantes.Las primeras versiones -A,-B y -C prácticamente sólo variaban en la diferente presión del compresor.Las dos primeras fueron prácticamente bancos de pruebas, y fue el modelo -C el que se comenzó a fabricar en serie.A partir de la subvariante C-4 el refrigerante pasó de ser sólo agua a utilizar glicol.La siguiente variante fue el -D, con algo más de potencia al poder subir las revoluciones, ya que como dijimos antes introdujo el cigüeñal con contrapesos.La última versión importante fue la -E, que redujo un poco las revoluciones (y por tanto la potencia máxima) para conseguir mejores regímenes de crucero.

A finales de la década comenzó el desarrollo de una versión especializada para grandes altitudes, que daría lugar al modelo -207, con diferente compresor y dotado de intercooler, especialmente preparado para su utilización en los aviones de reconocimiento de alta cota Junkers Ju 86.La versión Jumo 207B instalada en el Junkers Ju 86P entregaba 800 hp al nivel del mar y 550 hp a una altura de 14.000 metros.El modelo refinado aerodinámicamente Junkers Ju 86R llegaba a alcanzar los15.000 metros.
Los modelos Jumo 207C y -D, con el compresor diseñado para entregar máxima potencia en el despegue, se desarrollaron para su uso en grandes hidrocanoas, como el Blohm & Voss Bv 222 Viking.La versión -D había aumentado su cilindrada hasta los 18,25 litros y alcanzaba los 1.200 hp en el despegue con 3.000 rpm.Pero todas estas versiones del Jumo 207 eran para modelos muy específicos, por lo que se construyeron pocas unidades.

Veamos ahora los principales modelos que usaron estos motores diésel:

-Junkers Ju 86

Varios prototipos, así como las primeras versiones -A, -B y -C, y las versiones de exportación K-1 (Suecia) y Z-1 (Suiza) de este bombardero fueron equipadas con los 205C-3, mientras que el posterior modelo -D montaba los mejorados 205D.
Sin embargo, su rendimiento no fue del agrado de la Luftwaffe, por lo que a partir de la versión Ju 86E se montó el BMW 132 radial, mientras que muchos aviones de versiones anteriores fueron remotorizados.Los Jumo diésel no admitían bien los regímenes de vuelo continuos a altas revoluciones, su aceleración era deficiente, y las averías por este uso militar frecuentes, por lo que a partir de entonces prácticamente desaparecieron de su montaje para bombarderos.

Diferente era el tipo de utilización para los modelos de reconocimiento de alta cota: los modelos -P y -R utilizaron con relativo éxito el modelo 207B.

Jumo 205 instalado en el ala de babor de un Junkers Ju 86.El motor no se adaptó bien a las condiciones de altos regímenes sostenidos que necesitaban los aviones en combate, por lo que apenas se los volvió a utilizar en este papel.

Mejor resultado dio en los aviones de reconocimiento de alta cota, como este Junkers Ju 86P, que monta los específicos de gran altura Jumo 207B.

-Dornier Do 18

Varias versiones de este hidrocanoa montaron los modelos Jumo 205C y -D, con una disposición bimotora en tándem que implicaba la utilización de un largo eje para la hélice trasera impulsora.

Heredero del famoso Dornier J Wal, el Dornier Do 18 mostraba una configuración bimotora en tándem aprovechando el pilón central de apoyo del ala, con un resultado muy limpio aerodinámicamente, pero que exigía de un eje extendido para la hélice impulsora.

-Dornier Do 26

Sólo se construyeron un puñado de ejemplares de este excelente hidrocanoa.Los tres primeros prototipos, destinados a las rutas transatlánticas de la Lufthansa, montaban los 205E, pero los otros tres ejemplares construidos para la Luftwaffe como Dornier 226C fueron equipados con los algo más potentes 205D.

El Dornier Do 26 era un aparato excelente, un auténtico pura sangre, pero no era un modelo militar.... sin duda hubiese sido un excelente avión correo transatlántico, pero justo cuando empezaba su carrera estalló la guerra.Como se ve en la imagen, la pareja de motores traseros se elevaba 10º para el despegue, evitando así las salpicaduras de agua en las hélices.

-Blohm & Voss Bv 138

Este modelo fue el más construido de entre los que usaron los motores diésel Jumo, sacando provecho de la gran autonomía que ofrecían estos motores para las largas patrullas marítimas.Las primeras variantes usaron los 205C y las posteriores los 205D.

El Bv 138 fue posiblemente el modelo que más partido sacó de los diésel de Junkers.A partir de la versión C-1 montó los Jumo 205D, con la curiosa configuración de hélices tripalas en los exteriores y cuatripala en el central.

-Blohm & Voss Ha 139

Sólo se construyeron tres Ha 139, en origen como aviones correo para la Lufthansa, con motores Jumo 205C-4.

De los tres Ha 139 construidos para la Lufthansa, dos sirvieron como transportes y uno como dragaminas durante la guerra.Los radiadores de los motores interiores estaban incrustados en los pilones de los flotadores.

-Blohm & Voss Bv 222

En total, entre prototipos y aparatos de la serie -C, unos diez Bv 222 montaron los Jumo diésel, pero en su caso los más potentes Jumo 207C.

En esta imagen del enorme Viking se ven los tres motores de estribor, así como la torreta montada sobre ella con una MG 151 de 20mm.

Características principales (Jumo 205D):

Tipo: lineal diésel de dos tiempos, seis cilindros y doce pistones opuestos dos a dos.Refrigerado por líquido (con glicol).Alimentación por inyección.Compresor mecánico.

Diámetro-carrera: 105 mm x (2) 160 mm

Cubicaje: 16,62 litros

Dimensiones: longitud 2.263 mm; anchura 645 mm; altura 1.271 mm

Peso: 595 kg en vacío

Relación de compresión: 16,2 : 1

Consumo: entre 122 y 129 litros por hora a potencia estable, de 182 a 193 litros a plena potencia

Potencias:
-máximo al despegue: 880 hp a 2.800 rpm, durante un máximo recomendado de tres minutos.
-máximo en vuelo: 750 hp a 2.500 rpm, durante un máximo recomendado de treinta minutos.
-máximo estable: 650 hp a 2.300 rpm, sin límite de tiempo.

Todas las cifras de rpm se refieren al cigüeñal, no a la hélice.La relación de revoluciones entre ambas, acopladas con engranajes reductores, era de 1,58 : 1


Fuentes:

-Enciclopedia Ilustrada de la Aviación, Editorial Delta, tomos 3, 6 y 9.
-https://aerohispanoblog.wordpress.com/2013/08/14/luftwaffe-de-bajo-consumo/
-http://www.hugojunkers.bplaced.net/index.html
-https://en.wikipedia.org/wiki/Junkers_Jumo_204
-https://en.wikipedia.org/wiki/Junkers_Jumo_205
-https://de.wikipedia.org/wiki/Junkers_Jumo_207