Motores: Rolls-Royce Merlin (III)

 MAS VERSIONES Y MAS POTENCIA

 Con el establecimiento de líneas de producción para poder satisfacer la demanda inicial de los motores, poco a poco fueron apareciendo las mejoras y las novedades, algunas de ellas ya probadas incluso antes de empezar la Guerra, pero que tardaron algún tiempo en llegar a la serie por la necesidad inmediata de unidades, sobre todo para los aparatos del Mando de Caza.

 A partir de entonces creo que se pueden ver dos líneas claras de desarrollo del motor, que tenían que ver con la utilización o no de los compresores de una etapa-una velocidad para operaciones a cotas bajas y medias, y los equipados con compresores de una etapa-dos velocidades para cotas medias y altas. Posteriormente, a partir de la primavera de 1942, se unirían los motores equipados con compresores de dos etapas-dos velocidades que mejorarían aún más las prestaciones en altas cotas, y que llevarían al Merlin al máximo de su desarrollo.

 Entre los equipados con compresor simple, la principal novedad tras los modelos iniciales fue el Merlin XII, que comenzó su producción en septiembre  de 1939. Este motor bastante mejorado introducía varias modificaciones, algunas de ellas ya usadas en otros modelos anteriores de producción reducida (los Merlin IV, V y VIII, este último era un desarrollo particular para la Fleet Air Arm). Entre ellas estaba el nuevo sistema de arranque por cartuchos tipo Coffman, y la utilización, por fin, de refrigerante a base de 30% de glicol y 70% de agua, que como ya comentamos, era menos problemático que el glicol al 100% que aparte de ser inflamable y tóxico, forzaba al motor a trabajar a temperaturas más altas. Con la nueva mezcla se reducía la temperatura de funcionamiento (casi en 21º C) y con ello la vida útil del motor. Además, el motor estaba preparado para usar gasolina de 100 octanos y mantener una presión constante del compresor de hasta 12 psi, con los que llegaba a los 1.280 hp a 3.200 metros, con una potencia al despegue de 1.175 hp. Prácticamente la totalidad de los Merlin XII construidos fueron a equipar a la más de 900 unidades del nuevo Supermarine Spitfire Mk II, que para abril de 1941 era el principal modelo de primera línea.

En la imagen vemos dos Supermarine Spitfire Mk II basados en Duxford y pertenecientes a la Air Fighting Development Unit, en abril de 1942. El Mk II montaba el renovado Merlin XII, que mejoraba un poco las prestaciones con respecto a los Mk I hasta los 5.200 metros de altura. A partir de ahí era algo inferior en velocidad punta. Pero el nuevo motor era más fiable y le otorgaba mejor tasa de ascenso y mayor capacidad de carga, por lo que algunos ejemplares fueron transformados en "Spitfire de largo alcance" con un depósito de combustible extra externo de 182 litros bajo el ala de babor, aunque no tuvo muy buenos resultados porque destrozaba las prestaciones y el manejo del modelo. Aunque externamente es casi indistinguible de los Mk I, una pequeña diferencia con respecto a estos (y a casi todas las demás versiones) es el pequeño carenado que vemos en el lateral del morro justo detrás del buje de la hélice, necesario para el sistema de arranque por cartucho Coffman.

 Sin embargo, la principal línea de desarrollo se estaba centrando en los motores equipados con compresores de dos velocidades. Ya en diciembre de 1938 había comenzado a construirse el Merlin X, primer modelo equipado con este tipo de compresor. El diseño era básicamente una variante de una patente de Farman, y su primera adaptación al Merlin fue complicada: el voluminoso compresor se situaba en la parte posterior del motor, incrementando su longitud total, por lo que los Merlin X fueron utilizados para equipar a los bombarderos Handley Page Halifax Mk I, Vickers Wellington Mk II y Armstrong-Whitworth Whitley Mk V. Fue entonces cuando entró en escena el ingeniero Stanley Hooker, que había "fichado" por Rolls-Royce a primeros de 1938 para el departamento de sobrealimentación. Hooker pronto observó que la admisión de aire para los Merlin X distaba mucho de ser ideal, por lo que rediseñó los conductos de admisión para mejorar el flujo de aire, así como los propios componentes del compresor y de su acoplamiento con el motor. Esta nueva y mejorada versión sería el Merlin XX y sustituyó al -X en la producción a partir de julio de 1940. Con gasolina de 100 octanos, refrigerante 30-70% glicol/agua y el compresor de dos velocidades mejorado, daba un máximo de 1.280 hp de potencia desde el despegue hasta los 3.000 metros con el compresor en "MS" (Moderate Supercharge) y hasta 1.490 hp a 3.800 metros con el compresor en "FS" (Full Supercharge"), aunque a partir de esa altura empezaba a caer el rendimiento, pero aún mantenía unos 1.175 hp a 5.500 metros. El principal problema del Merlin XX era que su longitud total impedía su colocación en el Spitfire, por lo que en principio fue destinado a otros aparatos, como los Halifax Mk II, Bristol Beaufighter Mk II y en el nuevo bombardero Avro Lancaster. Con todo, a pesar de su longitud, se le pudo acoplar al Hawker Hurricane Mk II, que a partir de entonces ganaba unos 12 cm de longitud en el morro, pero que curiosamente mejoró la estabilidad del modelo al desplazar hacia adelante el centro de gravedad. Otro de los nuevos usuarios de la Serie XX sería el de Havilland Mosquito, que en sus primeras versiones montaría los Merlin 21 con diferencias en el sistema de refrigeración para adaptarlo a los radiadores alares del avión.

Mecánicos trabajando en los motores Merlin Serie XX de un Avro Lancaster del 207º Sqn en Bottesford en junio de 1942. La mayor longitud de estos motores, debido al tamaño y localización del compresor de una etapa y dos velocidades en la parte posterior del mismo, no era un impedimento grave para su instalación en los bombarderos. Con la excepción de los 300 Lancaster B.II con motores radiales Bristol Hércules, los alrededor de 7.000 Lancaster restantes utilizaron alguna versión del Merlin, generalmente de la Serie XX, por lo que fue el modelo que más producción de estos motores absorbió, por delante del Mosquito.

Hawker Hurricane Mk IIc con matrícula MW336 en la cadena de montaje. Los Mk II montaron los Merlin XX y con ello se les alargó un poco el fuselaje para dar cabina al nuevo motor más largo. Los motores de la Serie XX en algunas de sus variantes fueron los últimos que montó el Hurricane, ya que la producción de motores más potentes y modernos se destinó a modelos algo menos anticuados, además de que la estructura básica del Hurricane ya no daba para mucho más. 

 Pero era necesario incorporar nuevos desarrollos del motor al Supermarine Spitfire para mejorar su rendimiento en altura, y en el prototipo muy modificado Spitfire Mk III se instaló un Merlin XX, pero el asunto no prosperó. Rolls-Royce decidió entonces realizar un rediseño del -XX, modificando el compresor para que sólo tuviese la velocidad "FS" para cotas medias y altas, y moviendo la posición del carburador para obtener un motor de dimensiones similares al Merlin III. Este nuevo modelo sería el Merlin 45 y entraría en producción en enero de 1941 dando lugar al Spitfire Mk V. El nuevo motor alcanzaba los 1.515 hp de potencia máxima a 3.500 metros, y en cuanto estuvo disponible se instaló en grandes cantidades. Incluso los fuselajes aún sin terminar de modelos Mk I y -II se equiparon con este motor en lo que era una medida interina hasta la llegada de nuevas versiones del Spitfire con motores Merlin más adecuados, pero las necesidades de la Guerra llevaron a que esta combinación fuese la versión más construida del Spitfire. Hubo otras variantes del Merlin 45, englobadas en la llamada Serie 40, que básicamente diferían en las características del compresor, pero siempre manteniendo el esquema de una velocidad-una etapa, como el Merlin 45M optimizado para baja cota para el Spitfire LF Mk V, que tenía un compresor con las aletas de menor diámetro y que entregaba un máximo de 1.585 hp a sólo 840 metros de altura. Aunque la mayor necesidad era la de motores de gran rendimiento a altas cotas, Rolls-Royce siguió desarrollando versiones para cotas medias y bajas, y tras las Serie 40 aparecieron las versiones de la Serie 50. El primero de ellos, precisamente el Merlin 50, fue también el primero en utilizar los carburadores de presión Bendix-Stromberg que eliminaban los problemas con las fuerzas G inversas en las maniobras típicas de combate, pero se advirtió a los pilotos que un período prolongado de G negativa o de vuelo invertido, si bien no acarrearía problemas de alimentación de combustible, si podría ocasionar un bajón catastrófico en la presión del aceite, con consecuencias aún peores (gripado irreversible del motor) que un "simple" paro ocasional del motor. Los Spitfire Mk V, donde se comenzó a instalar el nuevo motor, ganaban en capacidades acrobáticas, pero no era un avión de exhibición acrobático. También tuvo su versión de baja cota con el compresor "recortado", el Merlin 50M.

Supermarine Spitfire Mk V del 610º Sqn en Westhampnett en abril de 1943. En cuanto estuvieron listos los Merlin 45 se comenzaron a instalar en los "nuevos" Mk V, que básicamente eran Mk I reforzados para poder soportar el aumento de potencia del motor, por lo que varios ejemplares eran en realidad Mk I y Mk II reconvertidos a Mk V. Con sus diferentes variantes y equipados con los Merlin de las Series 40 y 50, el Mk V fue el Spitfire más fabricado, con unos 6.479 ejemplares. Un detalle es la guarda antihielo en forma de rejilla en la toma de aire del carburador (la situada bajo el motor). Algo peor se ven los radiadores alares, el circular en el ala de babor es el del aceite, y el rectangular bajo el ala de estribor, con la trampilla de salida abierta, es el del líquido refrigerante.

 Antes de seguir con las diferentes versiones del motor, hay que volver un poco atrás para hablar de la producción del mismo. La necesidad de estos motores iba en aumento, y no sólo para el Mando de Caza, sino cada vez más para los aparatos polimotores que comenzaban a usarlo, como los Halifax en sus series iniciales, pero sobre todo para los Mosquito y en mayor medida aún para los Lancaster. Con un sólo Merlin se equipaba un Hurricane o un Spitire, pero hacían falta cuatro para un sólo Lancaster. Por descontado, esto multiplicaba también la necesidad de repuestos y componentes accesorios del motor, por lo que era prioritario la producción a gran escala. Y sin embargo no fue hasta la insistencia continuada de Ernest Hives que se pudo ampliar esta producción, y tras la propia instalación de Rolls-Royce en Nightingale Road, en la ciudad de Derby, se abrieron otras dos plantas en Crewe y Glasgow. Aún así la producción parecía que no podría cumplir con la demanda, por lo que se entabló contacto con la Ford Motor Company para que los construyese en una nueva planta de Manchester en Trafford Park. 

 Incluso así la previsión de motores necesarios parecía que no llegaría a cumplirse, por lo que en septiembre de 1940 se llegó a un acuerdo entre el Gobierno Británico y Rolls-Royce por una parte, y el constructor estadounidense Packard Motor Car Company para construir allí el Merlin. El modelo elegido para iniciar la producción era el Merlin XX con compresor de una etapa-dos velocidades, y siguiendo la costumbre estadounidense en la nomenclatura de los motores, sería conocido allí como V-1650-1. Pero los ingenieros de Packard no se limitaron a "copiar" directamente el modelo británico, ya que introdujeron en principio algunos cambios relacionados sobre todo con los materiales de los cojinetes del cigüeñal para mejorar los problemas de corrosión debidos a los nuevos lubricantes que se estaban utilizando.

 Pero los mayores cambios en el Merlin aún estaban por llegar, a pesar de que como hemos visto hasta ahora, su evolución desde el Merlin II, primer modelo realmente de serie, ya había sido grande. Y es que las demandas de la Guerra exigían más potencia y a más altura, así que además de un buen número de cambios menores, eran necesarias dos actuaciones fundamentales para dar un nuevo "salto" en potencia y calidad: una era la adopción de compresores de dos etapas y dos velocidades, que daría lugar a nuevas series de Merlin de alta cota. La otra novedad iba a alterar la propia fisonomía del motor, ya que consistía en incluir las culatas separadas del bloque motor. Esta modificación no sólo se incluyó en las nuevas series para cotas altas, sino que a partir de su primera utilización, precisamente en los motores construidos por Packard, sería estándar en todos los siguientes desarrollos del Merlin, ya fuesen para cotas bajas, medias ó altas. Lo dejamos para la próxima entrega.

Dibujo en sección de un Merlin XX, con compresor de una etapa y dos velocidades.

Fuentes:

-https://en.wikipedia.org/wiki/Rolls-Royce_Merlin

-http://www.wwiiaircraftperformance.org/merlin-lovesey.pdf

-https://www.enginehistory.org/Piston/Rolls-Royce/RHM/RHM.shtml

-http://www.enginehistory.org/members/MfgMerlinXX1.php

-https://www.docdroid.net/LHlr6UD/database-rolls-royce-merlin-aeroplane-2017-07-pdf#page=17