Motores: Rolls-Royce Merlin (I)
LOS ORÍGENES DEL MERLIN
Rolls-Royce Merlin. Quizá el motor aeronáutico más famoso de la Segunda Guerra Mundial. Se pueden encontrar innumerables publicaciones de todo tipo sobre este icónico motor, que equipó a buena parte de los modelos más famosos de la Guerra. Ante esto está muy claro que no puedo aportar nada nuevo al asunto, pero si quiero tener un apartado de Motores lo más representativo posible, no puedo dejar de incluir al Merlin. Aún así, intentaré recopilar lo más destacado de diferentes publicaciones (que es generalmente lo que siempre hago en este apartado). También comentar que aunque he de incluir varios aspectos técnicos, serán lo menos posibles, dejando ese apartado para los verdaderos especialistas en mecánica, y me centraré más, como de costumbre, en la propia historia del motor.
Así que vayamos ya con "los orígenes del Merlin".
En casi todos los artículos que he leído sobre el Merlin se suele decir que nació como modelo PV-12, donde las siglas corresponden a Private Venture, más o menos "iniciativa privada", queriendo indicar que fue la propia compañía quien lo costeó, sin recibir dinero público para ello. El caso es que casi se podría decir (reitero el "casi") que más bien fue el fracaso en el PV-12 lo que originó el Merlin. Y lo de que no recibió dinero público...
Hay que remontarse hasta comienzos de la década de los treinta para encontrar a Frederick Henry Royce viendo que era un buen momento para iniciar el desarrollo de un nuevo motor aeronáutico que estuviese en el orden de los 1.100 hp. En esa época el principal motor de la compañía, el Kestrel, dominaba el panorama de los motores refrigerados por líquido en Gran Bretaña. Para el futuro próximo, se planeaba la construcción de nuevas plantas: un modelo del orden de los 700 hp, que sería una especie de actualización con mejoras en la sobrealimentación del Kestrel y que daría lugar al Peregrine, y otro modelo más potente, que se obtendría uniendo dos Peregrine en "X" un sólo cigüeñal para alcanzar unos 1.500 hp y que acabaría siendo el Vulture. Estas eran las dos líneas principales de desarrollo en esos momentos, aunque también existía la posibilidad de utilizar el famoso Rolls-Royce "R" (que a su vez era un desarrollo lejano del Buzzard) para ofrecer un motor de unos 1.500 hp. Este proyecto quedó bastante en segundo plano, y cuando finalmente se puso en marcha mucho después, terminó siendo, con grandes modificaciones, el Griffon.
Parecía por tanto lógico diseñar un nuevo motor que "llenase el hueco" entre los 700 y los 1.500 hp, y F. H. Royce puso en marcha el desarrollo de un V-12 de unos 27 L de capacidad, que debería de tener las virtudes del Kestrel y evitar los fallos que habían tenido con este motor, especialmente las fugas en la junta de las culatas provocadas por un diseño inadecuado de los pernos de unión y que provocaban que algunos cilindros se llenasen parcialmente de refrigerante cuando estaban parados, provocando fallas en la biela al arrancar. Por lo tanto, F. H. Royce especificó a sus ingenieros desde el comienzo que el nuevo PV-12 fuese un auténtico motor monobloque (en realidad el Kestrel, inspirado en el norteamericano Curtiss D-12, no era estrictamente un monobloque) y que las culatas fuesen separadas para poder inspeccionar mejor las juntas, aparte de modificar convenientemente los pernos de unión de éstas para evitar las fugas (como habían hecho con el Buzzard y con el "R"). Se optó por un sistema de enfriamiento por evaporación, muy de moda en esas fechas, pero que no dio buen resultado, siendo sustituido rápidamente por un sistema más convencional a base de glicol una vez que este producto estuvo disponible.
En este punto hay que destacar que, mientras se construían los dos prototipos del PV-12, Frederick Henry Royce fallecía el 22 de abril de 1933. A partir de entonces se haría cargo del proyecto el ingeniero Albert George Elliott, que llevaba muchos años trabajando para la compañía. Desde finales de los veinte, Elliott estaba interesado en mejorar la combustión y evitar la detonación prematura de la mezcla (que con la llegada de gasolina de mayor octanaje era cada vez más preocupante), y ya en 1927 había patentado un diseño preliminar, y lo había discutido con Royce, sobre unas cabezas de cilindros "en forma de rampa" (Ramp Head), con las válvulas de admisión formando un ángulo de 45º con respecto a la cabeza del pistón. No sabemos lo que Royce pensaba al respecto, pero lo cierto es que para su diseño del PV-12 no tuvo nada de esto en cuenta, equipándolo con cabezas de cilindros planas convencionales. Pero tras su muerte, Elliott indicó a los ingenieros de la compañía en algún momento a mediados de 1933 que el PV-12 sería rediseñado con las Ramp Head. Para entonces la construcción de los dos prototipos estaba muy avanzada, por lo que sería a partir de ellos cuando se iniciaría esta variación.
Por su parte, los dos PV-12 terminaron de construirse, y el primero de ellos realizó su primer encendido el 15 de octubre de 1933, y las pertinentes pruebas en banco estático en julio de 1934 (alcanzando los 740 hp) y su primera prueba de vuelo el 21 de febrero de 1935 instalado en un biplano Hawker Hart (K3036). En su momento, a estas dos unidades se les asignaron los números de fábrica 1 y 3 (los numerales pares e impares se designaban según el giro del motor a derechas o izquierdas). El caso es que entre 1934 y 1935 el Ministerio del Aire emitió varias Especificaciones para cazas monoplazas modernos, veloces y bien armados, basados en el motor PV-12. Como todos sabemos, estas Especificaciones levaron finalmente al desarrollo de los cazas Hawker Hurricane y Supermarine Spitfire. Para entonces, Rolls-Royce ya estaba montando los nuevos diseños Ramp Head, pero ahora ya con financiación del Gobierno, que ha su vez, pagó por los dos primeros PV-12 y les asignó los números de serie del Ministerio del Aire A.111.141 y A.111.145. Aunque no está completamente claro, parece ser que fue entonces, con el contrato con el Gobierno, cuando se le asignó el nombre al motor. Siguiendo la costumbre de la compañía se utilizaría un nombre relacionado con un ave de presa, en este caso el del pequeño halcón Falco Columbarius, que en Gran Bretaña es conocido como Merlin. Retrospectivamente, a los dos PV-12 originales se les nombraría como Merlin A.
Al parecer los PV-12 tuvieron problemas con la formación de grietas en las camisas de los cilindros, algo poco habitual en los motores de Rolls-Royce, problema que heredaron en principio los siguientes motores en la línea de desarrollo, que ya eran del tipo Ramp Head, y que dieron un resultado bastante pobre. Con el contrato del Gobierno ya en marcha, el desarrollo de estos primeros Merlin también estaba en progreso, pero no con los resultados esperados. Incluso antes de recibir el contrato ya se habían construido dos ejemplares, con los números de serie A.111.137/.138 (adviértase que los números son anteriores a los asignados a los PV-12, que fueron "adquiridos" posteriormente) y designados Merlin B. Su primera puesta en marcha fue el 27 de febrero de 1935.
Se intentó corregir el agrietamiento de las camisas de los pistones separando el cárter y atornillando directamente sobre él nuevos bloques de cilindros (por lo que estrictamente hablando dejaba de ser un monobloque). La disposición Ramp Head produjo una potencia de salida inferior a la esperada, los problemas de detonación fueron mayores que con las cabezas planas, los puertos de las válvulas de escape sufrieron recalentamientos extremos y los balancines de las válvulas tuvieron un desgaste excesivo, llegando incluso a la ruptura. Los siguientes seis motores construidos serían denominados Merlin C, con los números de serie del A.111.139, A.111.140, A.115.735, A.115.736, A.111.143 y A.115.738. Entregaban alrededor de 950 hp, y el primer vuelo lo realizó un biplano Hawker Horsley el 21 de diciembre de 1935.
Varios fabricantes esperaban ya por entonces que se le comenzasen a suministrar motores. Se entregaron dos de estos Merlin C (A.111.140 y el A.115.736) a la compañía Hawker, que ha su debido tiempo instaló el primero de ellos en el prototipo del Hawker Hurricane (K5083) que realizó su primer vuelo el 6 de noviembre de 1935. Otra unidad (A.111.139) se le entregó a Supermarine, y con ella realizó su primer e histórico vuelo el prototipo del Spitfire (K5054) el día 5 de marzo de 1936. Sólo cinco días después, el 10 de marzo, levantaba el vuelo el primer prototipo del Fairey Battle, equipado con el motor A.111.143.
Pero lo motores seguían sin convencer: continuaban los problemas de agrietamiento y la fuga de refrigerante, así como el desgaste del árbol de levas y de los cojinetes del cigüeñal. Además, la disposición en rampa de la cabeza de los cilindros no producía los efectos deseados. Se realizaron algunos cambios menores (como la recolocación de las bujías para intentar mejorar la combustión), y se construyeron hasta 20 ejemplares del denominado Merlin F (los modelos -D y -E eran realmente variaciones de unidades -C). El primero de ellos, el A.111.73, se utilizó en el prototipo del Sptifire para sustituir al anterior Merlin C. La mayor parte del resto fueron directamente a los departamentos de experimentación: uno de ellos se instaló en un Hawker Horsley y realizó un programa de pruebas de 200 horas, al termino del cual (abril de 1937) se redactó un informe donde se mencionaba (entre otros problemas menores) que nada menos que 11 de las 12 cabezas de las culatas estaban agrietadas alrededor de los puertos de las válvulas. Se trataba de un resultado demoledor, ya que aunque las prestaciones en potencia del motor eran "aceptables" según lo previsto, la vida útil quedaba muy comprometida.
Pero para entonces la situación internacional empezaba a ser preocupante, y era necesario un rearme de la Fuerza Aérea lo más rápido posible. De forma un tanto increíble, se ordenó la producción del Merlin F, que a partir de entonces se conocería como Merlin I. Se trataba de un motor poco fiable, con una vida útil muy corta y que en cualquier momento podía dar problemas, por lo que finalmente "sólo" se construyeron 170 ejemplares, la mayoría de los cuales fueron a parar a los desafortunados Fairey Battle de primera producción. Es curioso destacar que cuando se lee sobre la historia del Battle se suele mencionar que fue el primer ejemplar de avión en entrar en servicio con el Merlin, citándolo como un hecho notable. Lo que no se dice tanto es que era una remesa de motores Ramp Head que ni siquiera habían logrado pasar la prueba estatal de 100 horas de funcionamiento, y que está claro que ni Hawker ni Supermarine los querían para sus nuevos cazas.
Afortunadamente, ya desde hacía tiempo la compañía Rolls-Royce, viendo el desastre de los modelos Ramp Head, había iniciado una nueva línea de desarrollo para el Merlin con las válvulas dispuestas en un patrón paralelo más convencional, más otra serie de cambios, que resultarían en el modelo "G", que pasaría a ser conocido como Merlin II. Pero esto lo dejamos ya para la siguiente entrega.
Fuentes:
-http://spitfiresite.com/2010/04/the-development-of-rolls-royce-merlin-engine.html
-https://www.spitfiresociety.org/content-Merlin-engine,Spitfire
-https://www.enginehistory.org/Piston/Rolls-Royce/RHM/RHM.shtml
-https://www.thisdayinaviation.com/tag/rolls-royce-merlin-c/
-https://en.wikipedia.org/wiki/Rolls-Royce_Merlin
-https://www.key.aero/es/article/el-extraordinario-lugar-donde-rolls-royce-desarrollo-el-merlin
" En casi todos los artículos que he leído sobre el Merlin se suele decir que nació como modelo PV-12, donde las siglas corresponden a Private Venture, más o menos "iniciativa privada", queriendo indicar que fue la propia compañía quien lo costeó, sin recibir dinero público para ello. "
ResponderEliminarTal vez lo de PV fuera más bien porque fue un desarrollo iniciado por decisión propia, sin que existiera petición de ningún cliente. Como curiosidad, en la película "El Gran Mitchell" (una película sobre Reginald Mitchell y el origen del Spitfire) se muestra justo lo contrario: Rolls Royce decide desarrollar el Merlin en respuesta a la petición de Mitchell de un motor para el Spitfire (una de tantas patadas a la historia que aparecen en la película).
Hola! Pues la verdad es que no he visto esa película, pero por lo que comentas.... un saludo!!
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