Motores: Zuisei, Kinsei, Kasei... las "estrellas" de Mitsubishi (II)

MITSUBISHI KINSEI

Tras poner en funcionamiento el Zuisei, estaba claro que en poco tiempo sería necesario un motor de mayor potencia.Uno de los sistemas básicos para aumentar la potencia de un motor es, sencillamente, aumentar su tamaño, mejor dicho, su cilindrada.Si el Zuisei desplazaba 28 litros, el aumento del diámetro y la carrera de los cilindros hasta los 140 x 150 mm elevó el cubicaje hasta los 32,3 litros, por lo que el aumento de potencia respecto al Zuisei era de esperar.

Como contrapartida, el aumento de la carrera de los pistones hacía inevitable el aumento del diámetro total del motor, lo que a su vez repercutía negativamente en la aerodinámica de los modelos que lo montasen, al ser mayor el diámetro de los capós.

En 1934 se puso en funcionamiento por primera vez el nuevo motor, con la denominación de MK8 "Kinsei", en principio para su uso por parte de la Armada Imperial Japonesa.Cuando varios años después fue adoptado también por el Ejército Imperial, recibió la denominación de Ha-112, y tras la reunificación de designaciones, de Ha-33.

El Kinsei no era exactamente un Zuisei agrandado.Una vez más, sobre su origen hay diferentes versiones.Generalmente se dice que es una copia, al menos en parte, del Pratt & Whitney R-1690 Hornet.En otros sitios he leído que buena parte del diseño se basaba en los Gnome-Rhône, sobre todo en lo referente a los cilindros y las culatas, así como a los actuadores de varillas de las válvulas, mientras que del R-1690 Hornet había similitudes con el cigüeñal y el mecanismo reductor.Quizá el documento más fiable para esto es un informe llevado a cabo por W.G. Owens, uno de los miembros del equipo de ingenieros de la Wright Aeronautical Corporation, que analizaron un motor Kinsei obtenido de un avión estrellado (posiblemente un Aichi D3A Val en Pearl Harbor), y que publicaron el informe a mediados de 1942.
Según se relata en el informe, la impresión de los ingenieros de la Wright fue que en el Kinsei los técnicos japoneses realizaron un trabajo que se podía considerar como "muy ingenioso", al combinar lo que creían como características más deseables de varios productos de fabricación extranjera que se sabía que funcionaban bien y estaban ampliamente probadas.Estas características diversas, acopladas en un diseño compuesto de ellas debería de asegurar un buen funcionamiento desde el principio, lo que, según los ingenieros de la Wright, seguramente habían conseguido.

Los primeros modelos del Kinsei alcanzaron un máximo de potencia de 1.080 hp.La necesidad de mayor potencia llevó, a partir del modelo -51, a la utilización de compresores de dos velocidades para mejorar el rendimiento en altura, y de sistemas de inyección de agua-metanol para potencia extra de emergencia.En el caso del modelo -51, que seguía usando alimentación por carburadores, esta llegaba hasta los 1.300 hp con gasolinas de 87 octanos.El siguiente paso era el de abandonar los carburadores por sistemas de inyección, lo que sucedió en la última versión importante se la serie, el modelo -62, que con la inyección directa de combustible, gasolina de 92 octanos, compresor de dos velocidades y el sistema de emergencia de agua-metanol alcanzaba unos muy respetables 1.560 hp al despegue y  1.620 hp con 2.600 rpm a unos 1.000 metros de altura.

Aunque desde luego no era un motor que brillase por su potencia, al parecer fue bastante fiable, al menos en comparación con otros modelos japoneses, fabricándose en lo que fueron grandes cantidades para su país, sobrepasando los 12.000 ejemplares.Por descontado eso llevó a que fuese utilizado por una buena cantidad de modelos, algunos en casi todas sus versiones y otros al menos en algunas de ellas.La lista es por tanto larga, pero quizá los más representativos fueron:

-Aichi D3A "Val": utilizó los Kinsei 43 y 44 en el modelo inicial D3A-1, pasando al más potente Kinsei 54 en el D3A-2.

-Aichi E13A "Jake": el que fuese posiblemente el más numeroso de los hidroaviones de la Armada Japonesa utilizó básicamente el Kinsei 43.

-Aichi E16A "Zuiun": propuesto para sustituir al modelo anterior, la versión de serie principal E16A-1 utilizó el Kinsei 54.

-Kawanishi H6K "Mavis": el gran hidrocanoa cuatrimotor utilizó diferentes versiones del Kinsei, desde el -43 de las primeras series, pasando por el -46, hasta las variantes -51 y -53 en su última versión.

-Mitsubishi G3M "Nell": este bombardero bimotor de largo alcance fue uno de los primeros usuarios del Kinsei, utilizando desde sus versiones iniciales de menos de 1.000 hp hasta los Kinsei 54 en sus último modelos.

-Mitsubishi Ki-46 "Dinah": este excelente modelo fue repotenciado en su versión -III con los Kinsei 62, el último modelo de serie del motor.

-Kawasaki Ki-100: derivado del Ki-61 "Hien" de motor en V, la adaptación un poco improvisada del motor radial Kinsei 62 resultó en uno de los mejores cazas japoneses del conflicto.


-Características principales (Kinsei 44):

-Tipo: radial de catorce cilindros en doble estrella refrigerado por aire.Alimentación por carburador.Dos válvulas por cilindro de accionamiento por varillas de empuje.Compresor mecánico de una velocidad y una etapa.Gasolina de 87 octanos.(A partir del modelo -51, gasolinas de 92 octanos, compresor de dos velocidades y posibilidad de sistemas de sobrepotencia de agua-metanol, y el modelo -62 además con inyección directa de combustible).

-Diámetro-carrera: 140 mm x 150 mm

-Cubicaje: 32,34 litros

-Relación de compresión: 6,6 : 1 (7 : 1 a partir del Kinsei 51)

-Dimensiones: longitud, 1.646 mm; diámetro, 1,218 mm

-Peso: 545 kg en vacío (609 kg a partir del Kinsei 51)

Potencias: (Kinsei 44)
-1.075 hp con 2.500 rpm a 2.000 metros de altura.

-Kinsei 62:
-1.580 hp al nivel del mar
-1.620 hp a 1.000 metros de altura
-1.490 hp a 5.000 metros
Todas estos valores con 2.600 rpm y sobrepotencia de emergencia.

Aichi D3A-1 recuperado tras el ataque a Pearl Harbor, preparándose para ser llevado hasta el continente para su inspección.Se dice que fue uno de estos motores recuperados de un "Val" el que analizaron los ingenieros de la Wright (quizá incluso este mismo).Se trata de un D3A-1 inicial, con el Kinsei 43 o 44.El modelo posterior, el D3A-2, se solía distinguir de este, entre otras cosas, por montar generalmente el cono para el buje de la hélice, y llevaban motores Kinsei más potentes en capós algo más aerodinámicos.

Octubre de 1940 en la Bahía de Tokio: una impresionante parada naval es sobrevolada por una no menos impresionante formación de hidrocanoas Kawanishi H6K "Mavis".Este bastante buen aparato estaba sin embargo algo obsoleto cuando comenzó la Guerra.Es interesante, para los amantes de los buques de Guerra, intentar reconocerlo, al menos los del primer plano.

Aichi E13A "Jake" capturado por la RAF.No tiene la hélice, lo que permite apreciar aún mejor el gran diámetro total del anillo del capó.Para un modelo como este, no representaba un gran problema, ya que su principal característica era su gran autonomía de hasta 15 horas a una velocidad de patrulla de 220 km/h.

Takeo Doi, el diseñador del Kawasaki Ki-61 "Hien" y gran defensor de los motores en línea refrigerados por líquido para los cazas, debió de sentirse algo contrariado cuando rediseñó el modelo para adaptarle el  Kinsei 62 radial, convirtiéndose en el Kawasaki Ki-100, algo inesperadamente uno de los mejores cazas japoneses del conflicto, a pesar de estar algo subpotenciado y perder muchas prestaciones en altura.

MITSUBISHI KASEI

Kasei Modelo 22.Los tubos en negro de la parte delantera contienen los actuadores de las válvulas, dos por cilindro.Los más gruesos de la parte posterior son los de admisión.Entre los carenados de las válvulas se encuentran las dos bujías de cada cilindro, y en la parte posterior se sitúan los accesorios.

El Kinsei representaba un avance en cuanto a potencia con respecto al Zuisei, pero una vez más estaba claro que los nuevos aparatos que se estaban proyectando necesitarían de motores cada vez más potentes.Mitsubishi  ya había preparado un motor mayor que el Kinsei, el Shinten, con la misma configuración que éste, manteniendo el mismo diámetro de los cilindros (140 mm) pero aumentando la carrera desde los 150 mm hasta los 170 mm.Con un mayor cubicaje, se obtuvo una ligera ganancia de potencia, pero el motor apenas si tuvo implantación, fabricándose tan sólo unos 113 ejemplares que fueron utilizados en algunos prototipos y unos pocos ejemplares de los iniciales Mitsubishi Ki-21.

Para entonces, ya en la segunda mitad de la década de los treinta, la propia compañía comenzaba a planear el sustituto para la Armada Japonesa del Mitsubishi G3M, que necesitaría por supuesto mayor potencia.El bimotor G4M "Betty" sería uno de los primeros y más importantes usuarios de un nuevo motor mayor que el Shinten.
De nuevo recurrieron los ingenieros de Mitsubishi a realizar un aumento del volumen del motor en comparación con el Shinten, pasando ahora los cilindros a tener un diámetro de 150 mm.El nuevo motor resultante, que realizó su primer encendido en 1938, tendría un diámetro-carrera de 150 x 170 mm y un cubicaje total de 42 litros, por lo que al menos por tamaño era comparable a los BMW 801, Wright R-2600 Twin Cyclone y al Shvetsov ASh-82, por citar algunos ejemplos conocidos y que ya hemos visto en el Blog.
El nuevo modelo recibió la denominación de MK4 "Kasei", de nuevo, al igual que el Kinsei, para su uso por parte de la Armada, y posteriormente la de Ha-101 y Ha-111 por parte del Ejército, y tras la unificación la de Ha-32.

El aumento de la carrera de los pistones resultó en un motor necesariamente de un diámetro más grande que el Kinsei, pero como en principio su utilización estaba pensada para bombarderos, el mayor arrastre que provocarían unos frontales de los capós de mayor diámetro no se consideró como algo muy negativo, teniendo en cuenta que se esperaba mayor potencia entregada.Pero su utilización en monomotores, sobre todo de caza, parecía muy complicada, ya que además el peso, por supuesto, también había aumentado.
Los primeros ejemplares en servicio, el modelo -11, ya entregaban un máximo de potencia al despegue de 1.530 hp, lo que era sin duda un gran avance con respecto a los Kinsei que estaban en servicio en esos momentos.Pero como he dicho, su utilización se vio restringida en parte por el aumento de peso y de diámetro.

Entre los principales usuarios de los Kasei estaban los bimotores de bombardeo Mitsubishi Ki-21 "Sally" desde el modelo -IIA en adelante, y por supuesto el Mitsubishi G4M "Betty", que los utilizó durante todo su servicio operativo, cambiando de modelo conforme avanzaba el desarrollo del avión.También fue utilizado por el gran hidrocanoa Kawanishi H8K "Emily" en todas sus versiones.Entre los monomotores de ataque que lo utilizaron destaca el Nakajima B6N "Tenzan", que aunque en principio estaba diseñado para utilizar el prometedor motor Nakajima Mamori, los graves problemas en el desarrollo de esta planta motriz llevaron a la Armada Imperial a obligar a Nakajima  a utilizar el Kasei, más fiable pero de mayor diámetro y de potencia algo menor.

Hubo un par de variantes más específicas de este motor, una con engranajes diferentes para hélices contrarrotatorias, especialmente diseñado para el avanzado hidroavión monomotor Kawanishi E15K, pero que problemas irresolubles con el sistema obligaron a su abandono.
La otra variante específica si que tuvo más éxito.Se trataba de una versión del motor con el eje de la hélice extendido para su utilización en el caza interceptor Mitsubishi J2M "Raiden".Como hemos comentado antes, el diámetro del motor Kasei no lo hacía idóneo para su uso en cazas, pero cuando el equipo de la Mitsubishi, liderado por Jiro Horikoshi comenzó los diseños del avión a requerimiento de la Armada, era el único motor disponible de la potencia adecuada que podía ser utilizado, e incluso así, la instalación de la planta motriz demoró bastante el desarrollo del avión.Para intentar paliar el gran diámetro del motor, se instaló en una posición retrasada para poder disminuir el diámetro del anillo del capó por delante de él.Ello llevó a la necesidad de construir el motor con el eje alargado y dotarlo de álabes por delante de él para impulsar el aire de refrigeración (un poco al estilo del Focke-Wulf Fw 190 con motores BMW 801).

En la última parte de la Guerra se intentó paliar el mayor déficit del motor, esto es, su rendimiento en altura.No era desde luego un problema del motor en si mismo, sino de encontrar un sistema de compresores adecuado, pero en esto, los japoneses fracasaron, al no poder construir un sistema fiable.Se probaron varios tipos, incluso con turbocompresores de tres velocidades, pero apenas si se fabricaron un puñado durante los últimos meses del conflicto, con un nivel de fiabilidad muy escaso.

El Kasei fue desde luego un motor fiable y robusto, con una entrega de potencia similar, digamos, a su rival equivalente por parte de los EEUU, el Wright R-2600 Twin Cyclone, pero limitado a actuar en alturas bajas y medias al no disponer nunca de buenos turbocompresores para altas cotas.Su utilización fue, quizá por necesidad al no disponer de otros modelos superiores, muy extendida, y su fabricación sobrepasó las 16.000 unidades.

Características principales (Kasei 27):

-Tipo: radial de catorce cilindros en doble estrella refrigerado por aire.Alimentación por inyección con sistema de sobrepotencia de emergencia de agua-metanol.Dos válvulas por cilindro de accionamiento por varillas de empuje.Compresor mecánico de dos velocidades y una etapa.

-Diámetro-carrera: 150 mm x 170 mm

-Cubicaje: 42,1 litros

-Relación de compresión: 6,5 : 1

-Dimensiones: diámetro, 1.340 mm

-Peso: 780 kg

-Potencias:
 -1.850 hp al despegue.
 -1.680 hp a 2.100 metros en sobrepotencia y compresor en nivel bajo.
 -1.570 hp a 5.500 metros en sobrepotencia y compresor en nivel alto.

El Mitsubishi G4M "Betty" fue uno de los principales usuarios del Kasei.Este aparato en pésimas condiciones es uno de los últimos modelos de serie, con radar de búsqueda y torreta dorsal con cañón de 20 mm.

Este Nakajima B6N "Tenzan", también de las últimas series a juzgar por las antenas de radar del costado del fuselaje trasero, fue otro de los principales modelos que montaron el Kasei.

Para el Kawanishi E15K se desarrollaron versiones del motor con engranajes contrarrotatorios.El espectacular hidroavión de la Kawanishi , plagado de problemas de desarrollo, apenas si llegó a fabricarse en cortas series.

Estos Mitsubishi J2M "Raiden" abandonados son de las últimas variantes del caza interceptor, un modelo que rompió por completo con la tradición de cazas de la Armada.Es bien visible el conjunto de álabes que forzaban la entrada de aire para el motor, situado muy atrás para poder reducir el anillo del capó, lo que obligó a alargar el eje de la hélice.También se aprecian bien los escapes aplanandos justo delante de la mampara cortafuegos.




Fuentes:

-https://en.wikipedia.org/wiki/Mitsubishi_Zuisei
-https://en.wikipedia.org/wiki/Mitsubishi_Kinsei
-https://en.wikipedia.org/wiki/Mitsubishi_Kasei
-https://airandspace.si.edu/collection-objects/mitsubishi-kasei-22-ha-32-model-22-mk4q-2-row-radial-14-engine
-https://ww2aircraft.net/forum/threads/lorraine-14a-antares-and-mitsubishi-kinsei.44687/
-https://ww2aircraft.net/forum/threads/mitsubishi-ha-112-ii-rating.34791/#lg=post-958526&slide=0
-http://www.enginehistory.org/Piston/Japanese/Mawhinney/nasm_research_2.shtml
-Enciclopedia Ilustrada de la Aviación, Editorial Delta.Varios tomos.