Motores: Wright R-1820 Cyclone 9

Wright R-1820 Cyclone conservado y expuesto, con un corte en sección en la parte superior, en el USAF Museum de Dayton, Ohio.

Fabricado en cantidades enormes y en multitud de variantes desde principios de la década de los treinta hasta mediados de los años sesenta tanto por parte de su constructor como por otras empresas en los Estados Unidos y Canadá, también se construyó bajo licencia en Francia y en la URSS, de la que derivó toda una serie de diseños. También tuvo variantes para helicópteros y para vehículos blindados, por lo que sin duda se trata de uno de los motores aeronáuticos más famosos de todos los tiempos.

Para hacer un poco de historia de sus orígenes hay que remontarse hasta el comienzo de la década de los años veinte, cuando la Us Navy le pidió al ingeniero Charles Lawrance que desarrollara uno de sus modelos, el Lawrance L-1, hasta convertirlo en un radial de 9 cilindros refrigerado por aire, el Lawrance J-1, que en 1922 se convirtió en el primer motor norteamericano de ese tipo en pasar la prueba de las 50 horas de funcionamiento con una potencia de 200 hp.

Por entonces la Us Navy "insto" a la Wright Aeronautical Corporation a que adquiriera la empresa de Lawrance para continuar con el desarrollo de los motores radiales refrigerados por aire, para en el futuro poder sustituir los diseños de la Wright derivados de los Hispano-Suiza (que eran motores lineales refrigerados por líquido). La compra se llevó a término en mayo de 1923, pasando Charles Lawrance a ser nombrado Vicepresidente, aunque un par de años después alcanzó la presidencia al producirse la salida de Frederick B. Rentschler para presidir la compañía rival Pratt & Whitney. Poco después hizo su aparición el primer motor de gran éxito de la compañía, el Whirlwing, que era un sucesor directo del original J-1.

El Whirlwind consiguió un buen éxito de ventas y bastante fama a lo largo de su extensa vida operativa. Aunque en principio era un motor de nueve cilindros, la amplia familia de motores que llevaron ese nombre incluyó versiones de cinco y siete cilindros, incluso hubo prototipos de catorce cilindros en doble estrella. Pero en su versión más conocida y extendida era un motor de 12,91 litros, nueve cilindros y unos 220 hp.

Pero la Us Navy buscaba motores aún más potentes, y paralelamente al Whirlwind se comenzó a probar otro diseño mayor, también de nueve cilindros pero con un desplazamiento de más del doble, de 27,1 litros, que se llamaría Wright P-1. Posteriores mejoras llevaron a un ligero aumento de la cilindrada hasta los 28,7 litros en el P-2, que pasó a denominarse R-1750, y que con una potencia del orden de los 500 hp estuvo en producción hasta 1932, cuando se habían fabricado alrededor de 568 ejemplares.

Imagen de uno de los primitivos Wright P-1. Se destaca la posición de las válvulas y de sus empujadores mecánicos.

Pero a finales de la década de los veinte la compañía rival Pratt & Whitney había puesto en circulación su modelo R-1340 Wasp, que pronto se convirtió en un gran éxito. Wright necesitaba contraatacar, y la oportunidad vino cuando en julio de 1929 se fusionaron las doce compañías asociadas a Curtiss Aeroplane and Motor Company y a la Wright Aeronautical para formar la Curtiss-Wright Corporation. A partir de entonces la división de motores de aviación pasó a denominarse Wright Aeronautical Corporation. La llegada de varios ingenieros de motores de la Curtiss (como Arthur Nutt) dio un nuevo empuje al diseño, con nuevas ideas y muchos cambios para hacerlo más potente, fiable y a la vez más reducido en su área frontal.

El primer gran cambio fue el aumento del diámetro de los cilindros hasta los 155,6 mm, manteniendo la carrera de los mismos en 174 mm, lo que daba una cilindrada de 29,88 litros, o lo que es lo mismo, 1.820 pulgadas cúbicas: había comenzado la carrera del Wright R-1820 Cyclone 9.

Pero el aumento del diámetro de los cilindros no fue el único cambio: se modificó la disposición de las válvulas de escape y de las bujías, así como los colectores, y se mejoró el diseño de las aletas de refrigeración, un punto este que se fue mejorando durante toda la vida del motor con cada nueva versión que aparecía. Este primer modelo de producción, denominado "E" por la compañía, realizó su primer encendido en 1930, fabricándose en pequeñas series hasta un total de 721 ejemplares aproximadamente hasta 1935.

En 1932 apareció la siguiente versión, la "F", de nuevo con varias mejoras, como el cigüeñal de aleación de aluminio, carburador con mezcla automática, mejoras en el compresor, los cilindros y las válvulas, que propiciaron la utilización de gasolinas de más octanaje y por tanto el poder aumentar los valores de compresión. Estuvo en producción hasta 1943 en diferentes variantes, casi todas referidas a diferentes valores de relación de compresión, hasta un total de unos 3673 ejemplares. Con todo, estas series sufrieron problemas de lubricación con repetidas fugas de aceite, y no eran muy aptos para aparatos de combate que sufrieran fuertes fuerzas "G". El orden de potencias estaba entre los 575 y los 890 hp.

Para dar un salto adelante en potencia y fiabilidad apareció en 1935 la serie "G", sin duda la de mayor éxito. Se mejoró sustancialmente la refrigeración de los cilindros, con una superficie de las aletas que llegaba los 18.000 cm cuadrados en comparación con los 6.400 de la serie anterior. Se mejoró la aleación (llamada Nitralloy) de las camisas de los cilindros alargando su vida, se mejoró el equilibrado del cigüeñal logrando así mayores regímenes de giro. Hubo también mejoras en la lubricación y en el sellado del motor. Tuvo gran cantidad de subvariantes, atendiendo a diferentes grados de sobrealimentación, a si montaban o no reductor, o incluso modelos con inyección de agua. Englobados en tres subseries principales (G, G-100 y G-200), la serie "G" se dejó de fabricar en 1942, con unos 4.092 ejemplares, la "G-100" se construyó hasta 1943 con 5.319 ejemplares y la "G-200" hasta marzo de 1945 con más de 60.000 unidades. La potencia máxima llegaba en algunas versiones hasta los 1.200 hp. En 1942 comenzó a producirse la última de las variantes principales, la serie "H", de la que se construyeron más de 9.000 unidades hasta el final de la Guerra, pero que siguió en producción hasta casi mediados de la década de los sesenta. Esta versión evolucionada era capaz de rendir hasta los 1.500 hp. En definitiva, sólo en los EEUU se construyeron 119.407 ejemplares del R-1820, de los que la compañía Studebaker construyó aproximadamente la mitad.

Curioso esquema de la evolución e los Cyclone, donde aparecen las diferentes versiones, los años en que aparecieron, algunos de los modelos que los montaron y las potencias al despegue de las versiones.

Planta de montaje de la compañía Douglas en El Segundo, California. Las células de los SBD Dauntless están recibiendo los motores Cyclone, en una imagen de agosto de 1943.

Hemos nombrado hasta ahora a los motores según la nomenclatura del fabricante, pero para los organismos militares de los EEUU las denominaciones eran distintas, referidas a su número "Dash". Por desgracia, la inmensa cantidad de variantes y el enredo entre los nombres civiles y militares hace de la lista de versiones un auténtico galimatías. Por tanto, me remito a las listas de variantes que podéis ver en los enlaces que dejo al final.

En tantos años de servicio y con tal variedad de modelos, la lista de aparatos que lo llegaron a usar es igual de extensa. De nuevo os remito a las listas de los enlaces, pero advirtiendo que en muchos de los casos citados en ellas sólo los montaron en algunas de sus versiones y otros sólo fueron prototipos.

Fueron muchos los aviones muy conocidos que montaron, en gran parte de sus versiones, alguna de las variantes del Cyclone 9. Entre los más conocidos podemos encontrar a los Brewster F2A "Buffalo" y el Douglas SBD "Dauntless". Otros de los modelos que lo montaron fueron algunas de las versiones iniciales de los Grumman F4F "Wildcat" y el posterior FM-2, el Curtiss-Wright CW-21, el North American O-47, el Douglas DC-5, etc, etc.

Un North American O-47 pasa la revisión de las 40 horas, según pone en la imagen. El O-47 es un ejemplo de la gran cantidad de modelos que montaron el Cyclone. Fue construido en dos variantes principales, la -A y la -B. El primero montaba el R-1820-49 de 975 hp, y el segundo el R-1820-57 de 1.060 hp.

Uno de los aparatos más famosos que montaron el Cyclone fue el Douglas SBD Dauntless. La toma de aire sobre el capó es la entrada de aire de alimentación, y la de la parte inferior es para el refrigerador del aceite.

Pero posiblemente la combinación más conocida es la del Boeing B-17 "Flying Fortress" y el Cyclone con turbocompresores para mejorar el rendimiento, sobre todo al despegue y en altura. Curiosamente el prototipo original, el Boeing Model 299, estaba propulsado por los Pratt & Whitney R-1680-E "Hornet", pero los más de 12.000 "Fortress" producidos en serie utilizaron diferentes versiones del "Cyclone". A partir del B-17F y los posteriores B-17G los motores eran los R-1820-97 de la serie "G-200", con turbocompresores General Electric B-2 y posteriormente B-22, que le conferían 1.200 hp al despegue, 1.000 hp a unos 7.600 metros de altitud y 1.350 hp en potencia de emergencia. Los Cyclone montados en los B-17 también utilizaban el compresor centrífugo mecánico, al que llegaba el aire una vez accionado por el turbocompresor y después de pasar por el intercooler antes de ser impelido hasta los cilindros.

En resumen, el Cyclone", aparte de su fama y de su éxito de fabricación, es considerado en general como un buen motor, sobre todo a partir de la serie "F" en adelante, aunque nunca dejó por completo de tener ciertos problemas de lubricación y de consumo excesivo de aceite en determinadas condiciones operativas. En relación con su mayor rival histórico, el Pratt & Whitney R-1830 "Twin Wasp", de catorce cilindros en doble estrella pero de potencia similar, el "Cyclone" de nueve cilindros en una sola estrella era más económico de fabricar, pero sus cilindros más grandes aumentaban su diámetro total, ofreciendo mayor superficie frontal. Para muchos, también fue siempre algo menos fiable que el "Twin Wasp".

Esquema básico del funcionamiento del Wright Cyclone más el turbocompresor en los Boeing B-17.

Los mecánicos del 398º Grupo de Bombardeo estacionado en Nuthampstead cambian uno de los motores de su B-17. A mitad de la barquilla se aprecia el largo conducto que recogía los gases de los colectores de escape y los llevaba al turbocompresor. Los dos motores interiores de los B-17 llevaban estos conductos al costado de sus barquillas para rodear las ruedas del tren de aterrizaje cuando se replegaba. Los motores exteriores llevaban los conductos en la parte inferior.

Labores de mantenimiento de un B-17 en la base de las Fuerzas Aéreas de Tinker, en Oklahoma. Los motores Cyclone están al descubierto. Los B-17 llevaban varias tomas de aire en las raíces alares, junto a las barquillas de los motores, y eran para los refrigeradores de aceite, para los intercooler y para los turbocompresores. Las hélices son de paso variable, como se aprecia en la imagen, donde están colocadas en bandera.

Características principales (GR-1830-G2)

-Tipo: radial de nueve cilindros refrigerado por aire. Alimentación por carburador Stromberg PD12K10. Gasolina de 90 octanos. Compresor centrífugo de una etapa y dos velocidades. Válvulas en cabeza, dos por cilindro, las de escape con sodio para refrigeración. Doble bujía por cilindro.

-Diámetro-carrera: 155,6 mm x 174 mm

-Cubicaje: 29,88 litros

-Peso: 605 kg en vacío

-Dimensiones: longitud 1.200 mm; diámetro 1.400 mm

-Relación de compresión: 6,55 : 1

-Potencia: 1.000 hp al despegue con 2.600 rpm

Fuentes:

-https://en.wikipedia.org/wiki/Lawrance_J-1

https://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Lawrance

-https://es.wikipedia.org/wiki/Curtiss-Wright

-https://es.wikipedia.org/wiki/Wright_R-1820

-http://www.aviation-history.com/engines/cyclone1820.htm