Motores: Pratt & Whitney R-1340 "Wasp"

Tres iconos de la Aviación en una sola imagen: de fondo, el Lockheed Electra 10E Special. Con las capotas quitadas, uno de sus motores Pratt & Whitney Wasp, y en primer plano, la aviadora Amelia Earhart (me pongo de pie para escribir su nombre). Como todos sabemos, fue en este modelo donde desapareció Earhart sobre el Océano Pacífico en julio de 1937. El otro famoso avión de Earhart, el Lockheed Vega 5b, con el que cruzó el Océano Atlántico entre otros hitos, también estaba propulsado por un P&W Wasp. El Electra montaba los Wasp S3H1 que daban 550 hp a 1.500 metros de altura, con un máximo de 600 hp al despegue, y como se aprecia en la imagen, montaba hélices Hamilton-Standard modelo 12D-40 de 3,010 metros de diámetro, de dos palas metálicas de paso variable y velocidad constante.

Desde 1926 hasta 1960, la Compañía Pratt & Whitney fabricó literalmente centenares de miles de motores radiales refrigerados por aire. Produjo modelos de nueve cilindros como el Wasp, Wasp Junior y los Honet A y B; de catorce cilindros en doble estrella, como el Twin Wasp Junior y Twin Wasp, este en dos variantes, el R-1830 (el motor aeronáutico más producido de la historia) y el R-2000. También hubo un par de versiones de catorce cilindros del Hornet, los Twin Hornet A y E. Luego construyó un modelo de 18 cilindros en doble estrella, el Double Wasp, que muchos consideran uno de los mejores motores de ese tipo jamás fabricados, e incluso llegó a producir el monstruoso Wasp Major de 28 cilindros en cuatro estrellas.

Pero el primer motor construido y puesto en marcha por la compañía, en la Navidad de 1925, fue el R-1340, el primero de los Wasp. Y curiosamente, a pesar de la gran cantidad de modelos desarrollados desde entonces, muchos de ellos de gran éxito, cuando el último motor radial construido por la empresa salió de sus factorías, también era un R-1340 Wasp. Era el último de una estirpe que alcanzaba las 34.966 unidades, y aunque su producción había sido superada en número por otros modelos de la compañía, el legendario Wasp fue el último en desaparecer de las cadenas de montaje. La "Avispa" de Pratt & Whitney fue su primer y su último motor radial.

En este Blog, en la entrada correspondiente al Pratt & Whitney R-1830 "Twin Wasp", relaté un poco por encima la historia de la compañía, así que aquí intentaré centrarme más en la historia del propio motor.

Dejando aparte la propia mentalidad del fundador de la empresa, Frederick Rentschler (en lo concerniente a motores aeronáuticos, la propia compañía con ese nombre ya existía anteriormente), en busca de motores para aviación que rompieran con los típicos diseños que se producían tras la Primera Guerra Mundial, uno de los mayores acicates para el desarrollo de este motor vino, curiosamente, provocado por el Tratado Naval de Washington de 1922. No voy a entrar en detalles sobre el Tratado, del que se han escrito multitud de libros sobre sus consecuencias en la Armadas del mundo en ese momento, pero en lo que nos atañe, la Us Navy en cumplimiento del mismo decidió transformar dos cruceros de batalla que ya se estaban construyendo, el Lexington y el Saratoga, en sendos portaaviones. Dejando de lado el CV-1 USS Langley, de pronto la Us Navy iba a disponer de dos enormes portaaviones para los que necesitaría, de golpe, unos 200 aviones. Las fabricantes de aviones empezaron a buscar plantas motrices ligeras y fiables para poder cumplir con los requisitos especiales para aparatos embarcados, y en esa época había poco donde elegir, ya que la mayoría de motores eran aún "herederos" de los diseños de la Primera Guerra Mundial, en especial los refrigerados por líquido, grandes, largos, pesados y de mantenimiento complicado. Rentschler entabló contactos con la Us Navy y les indicó que podría realizar un nuevo motor que cumpliese con unos requisitos de 400 hp de potencia manteniendo el peso en vacío, sin los sistemas adicionales, inferior a los 300 kg.

La Us Navy apoyaría el proyecto, y más importante aún, tendría el apoyo logístico y financiero de la Compañía Pratt & Whitney Machine Tools, que le cedió capital prestado así como una parte de sus instalaciones en Hartford (Connecticut). Además consiguió un gran capital prestado de otros inversores, y logró reunir un excelente equipo de ingenieros, muchos de ellos al igual que él mismo antiguos miembros de la Wright Aeronautical. El diseño final y la construcción del motor comenzaron en el verano de 1925, y todo fue tan rápido que para el día 24 de diciembre de 1925 el primer prototipo del R-1340, llamado Wasp al parecer por iniciativa de la esposa de Rentschler, estaba terminado, y tan sólo cuatro días después, el día 29, fue encendido por primera vez. Cuatro meses después, en marzo de 1926, el motor pasaba sin problemas la certificación de la Us Navy , alcanzando entre 410-425 hp y con un peso de 294 kg. Tan convencidos estaban en la Us Navy con el motor que en octubre de ese año realizaron un pedido por 200 ejemplares, un encargo muy importante en esa época, de escaso presupuesto para la Aviación Naval en los EEUU.

En diciembre de 1926 comenzó la producción en serie del Wasp, que en los primeros meses de 1927 apenas alcanzaba los 17 ejemplares mensuales, pero que se fue incrementando paulatinamente conforme las instalaciones de la empresa se ampliaban. Mientras, el diseño básico del motor iba puliéndose poco a poco, apareciendo casi desde el comienzo distintas versiones tanto para uso civil como militar. En 1928 los modelos militares ya garantizaban los 450 hp. Con todo, los contratos militares en esa época eran escasos por los recortes presupuestarios, por lo que para intentar asegurarse el futuro varias compañías, con Boeing y Pratt & Whitney a la cabeza, (por entonces ya completamente desvinculada de la P&WMT) formaron la corporación UATC (United Aircraft and Transport Corporation), que también incluía a los constructores Chance Vought, Stearman y Sikorsky , fabricantes de hélices como Hamilton y Standard (que acabarían fusionándose), y varias compañías aéreas bajo la denominación de United Air Lines.

Otra imagen para la Historia de la Aviación: a la izquierda, William E. Boeing, y a la derecha, Frederick B. Rentschler, flanqueando uno de los primeros ejemplares de serie del Wasp en 1927.

Boeing fue, sobre todo en los primeros años, uno de los principales clientes del Wasp, algo lógico ya que ambos formaron la UATC. A la izquierda vemos un modelo naval, el Boeing F3B-1, que montaba el Wasp -80 de 425 hp. A la derecha, el minúsculo Boeing P-26B Peashooter, con el Wasp -33 de 600 hp.

Boeing también intentó asaltar el floreciente mercado de trasporte de pasajeros a comienzos de los treinta, y parecía que podría lograrlo con el novedoso Boeing 247, del que vemos la cadena de montaje de la compañía en el estado de Washington. La variante principal fue el 247D, que montaba los Wasp S1H1-G. Finalmente "sólo" se construyeron 75 ejemplares del modelo, ya que la llegada de la familia de los Douglas DC-1, -2 y -3 dejó obsoletos a prácticamente todos los modelos anteriores, aunque el Model 247 siguió volando durante la Guerra en diferentes servicios.

Aunque el Gobierno Federal les obligó a separarse en varias partes en 1934 tras una Ley antimonopolio, P&W tenía asegurada su participación en numerosos proyectos de fabricantes para el mercado civil, que desde comienzos de los treinta iba a conocer un crecimiento asombroso en los EEUU. El Wasp, un motor ligero, económico y fiable, sería el elegido para un número enorme de modelos, ya no sólo en los EEUU, sino también en el extranjero. Fabricantes como Boeing, Curtiss, Fokker, Ford, Granville Brothers, Grumman, Lockheed, North American, Northrop, Sikorsky y Vought, entre muchos otros, utilizaron el Wasp en algunos de sus modelos civiles o militares. Aviones icónicos, como el Boeing -26 Peashooter, Boeing 247, Gee Bee R-1, Northrop Alfa, Lockheed Vega, Sirio, Orión y el Electra montaron estos motores, al menos en algunas de sus variantes.

Y es que el Wasp siempre tuvo muy buena fama. La clave sin duda estuvo en su diseño, pero también en la calidad de fabricación, sin olvidar que dentro de las posibilidades del diseño, siguió siendo mejorado y desarrollado con los años, consiguiendo en las últimas versiones, con todos los posibles problemas de origen subsanados, un motor que excedía ampliamente el tope de potencia previsto en su diseño, sin perder por ello nada de fiabilidad. La mejor prueba de ello es que hoy en día siguen funcionando un buen número de ellos, cuando nos acercamos casi al siglo de su diseño original. No es extraño que en el 2016, la American Society of Mechanical Engineers lo incluyera en la lista de Hitos Históricos de la Ingeniería Mecánica, siendo hasta el momento (al menos que yo sepa) el único motor aeronáutico de pistones incluido en ella.

En cuanto al propio diseño del motor, hoy en día puede parecer muy "básico", pero no debemos olvidar que su puesta en marcha fue en 1925. En ese momento, el motor incorporaba muchas de las más recientes novedades. Seguramente no fue el pionero en ninguna de ellas, pero si es muy posible que fuese el primero en unir varias de ellas en el mismo diseño, además de una manera "limpia y ordenada". Entre las características del diseño figuraban la utilización de biela maestra y secundarias, cárter forjado dividido simétricamente, cilindros de una sola pieza con las aletas de refrigeración incorporadas, entrada de aire forzada, caja de balancines integrada en la culata, cigüeñal contrapesado, o las carcasas telescópicas de las varillas de empuje de los actuadores de las válvulas. El primer beneficio era que el motor podía alcanzar un régimen de rpm elevado, lo que redundaba en la potencia. Se trataba de un motor radial de nueve cilindros en una estrella, alimentado por carburador y con dos válvulas por cilindro, con un cubicaje total de unos 22 litros (1.340 pulgada cúbicas, de ahí su nomenclatura).

Dos de la principales características del Wasp: a la izquierda, una imagen lateral del cárter, forjado en dos mitades simétricas. A la derecha, el sistema de biela maestra y bielas secundarias.

Como es natural, los primeros ejemplares tuvieron algunos problemas, sobre todo en lo referente a algunos componentes construidos con duraluminio para ahorrar peso, que muy pronto fueron sustituidos por piezas de acero. Esto hizo subir el peso en vacío, pero el incremento de potencia que tenían los nuevos modelos lo compensaba. Sobre el diseño básico se fue mejorando poco a poco, con mejores aletas de refrigeración, nuevas culatas, sustitución de piezas de fundición por forjadas, así como otras mejoras que tenían que ver con la gestión automática de la mezcla, sin olvidar los combustibles, cada vez más apropiados. Para 1933, las versiones militares alcanzaban los 550 hp, y en los modelos más potentes de pocos años después esta cifra llegó a los 600 hp, ayudado también por la mejora en los compresores, que en su caso era generalmente de una sola etapa.

Inevitablemente, sobre todo en los modelos militares, durante la segunda parte de la década de los treinta fueron necesarios motores de cada vez más capacidad y más potentes, por lo que el Wasp iba a quedar "relegado" a modelos de "segunda fila" en estos menesteres. También en la aviación civil, donde iban apareciendo aviones de mucha mayor capacidad de carga, eran necesarios otros motores mayores. Pero aún quedaba un gran nicho por cubrir en diferentes segmentes aéreos: hacia 1935 la North American Aviation necesitaba un motor más potente para las nuevas versiones que preparaba de su exitosa saga de entrenadores basados en el original NA-16, y que hasta entonces habían usado principalmente otro motor legendario, el Wright R-975 Whirlwind, y el elegido fue el Wasp. Con la posibilidad cada vez más real de una Guerra cercana, las ventas de este modelo de entrenamiento, que se podía adaptar además a otras múltiples funciones, se dispararon, y con ellas las del número de motores Wasp construidos. Las series del North American Texan acabarían ocupando casi la mitad de la producción global del motor, dando lugar a un binomio exitoso durante décadas y del que aún hoy en día hay bastantes ejemplares en condiciones de vuelo.

Tras la Guerra, el modelo siguió construyéndose, ya fuese para entrenadores básicos como para aparatos civiles ligeros, incluidos muchos modelos agrícolas. Aparte de un par de modelos de helicópteros que también lo usaron en alguna variante, e incluso algún dirigible, fueron alrededor de 60 tipos distintos de aviones de ala fija los que llegaron en algún momento a montar el Wasp, más un número puede que aún mayor de modelos experimentales.

Cuando llegó la Segunda Guerra Mundial el Wasp ya no era utilizado apenas en aparatos de primera línea, pero multitud de modelos de otros menesteres, también muy importantes pero siempre algo olvidados, los siguieron utilizando. Como muestra un par de modelos del fabricante Curtiss: a la izquierda, un par de hidroaviones SOC-3 Seagull en el crucero ligero Denver CL-58, y a la derecha, un reluciente aparato de reconocimiento O-52 Owl, ambos modelos equipados con diferentes variantes del Wasp.

Si hay un modelo que siempre estará vinculado al Wasp, sin duda es el North American "Texan", que lo utilizó en la gran mayoría de sus versiones desde que se les incorporó el tren retráctil, como en este SNJ de la Us Navy, siendo atendido por las WAVES en la Estación Naval de Jacksonville, Florida, en julio de 1943.

Características principales (R-1340-S1H1-G):

-Tipo: radial de nueve cilindros en una estrella refrigerado por aire. Alimentación por carburador Stromberg de dos barriles con autocebado y corte al ralentí. Compresor centrífugo mecánico de una etapa y una velocidad. Válvulas en cabeza, dos por cilindro. Sistema de encendido por dos magnetos Scintilla, con doble anillo de encendido y dos bujías por cilindro. Gasolina de 91 octanos.

-Diámetro-carrera: 146 mm x 146 mm

-Cubicaje: 22,02 litros.

-Dimensiones: diámetro, 1.314 mm; longitud, 1.210 mm.

-Pesos: 420 kg en seco.

-Relación de compresión: 6 : 1

-Potencias: máximo 600 hp con 2.250 rpm a 1.900 metros.

Fuentes:

-https://connecticuthistory.org/the-early-years-of-the-pratt-and-whitney-aircraft-company/

-https://www.enginehistory.org/Piston/P&W/R-1340/r-1340.shtml

-http://www.aviation-history.com/engines/r1340.htm

-https://en.wikipedia.org/wiki/Pratt_%26_Whitney

-https://es.wikipedia.org/wiki/Serie_Wasp_de_Pratt_%26_Whitney