Motores: Ranger V-770
LOS V-12 INVERTIDOS REFRIGERADOS POR AIRE
Durante la década de los treinta y los cuarenta hubo un grupo de motores bastante similares (en concepto) fabricados en varios países distintos, buscando todos ellos las mismas ventajas en este tipo de planta motriz. Fueron los de doce cilindros en V invertida refrigerados por aire, y es a este grupo al que pertenece el que nos ocupa en esta ocasión, el estadounidense Ranger V-770.
Antes de empezar con él, veamos un poco del porqué de estos motores, ya que prácticamente todos ellos ofrecieron aproximadamente la mitad de potencia que sus homólogos de 12 cilindros en V refrigerados por líquido, al menos en los primeros años de su desarrollo.
Creo que se pueden considerar tres los motivos principales para que se construyesen: simplicidad de construcción, área frontal reducida y peso contenido. Si sumamos estos tres atributos, conseguimos otro quizá incluso más interesante: economía, tanto de construcción como de mantenimiento, lo que, en según que países, era incluso un factor determinante.
La simplicidad de construcción (siempre algo relativa, por supuesto) se debía en buena parte a la ausencia del complicado y engorroso sistema de refrigeración líquido, además de hacerlo teóricamente menos vulnerable, tanto a averías como al fuego enemigo en el caso de los destinados a uso militar. La eliminación de este sistema también suponía una buena reducción del peso, lo que los hacía muy apetecibles para aparatos ligeros. Por último, la reducida área frontal, al menos en comparación con los motores radiales, ofrecía mejores características de arrastre (aunque con el tiempo los capós de los motores radiales se hicieron cada vez más ajustados, por lo que esta "desventaja" ya no lo fue tanto).
Aparte de esto, la disposición en V invertida compartía con sus similares refrigerados por líquido una mejor visibilidad del piloto hacia delante (en el caso de aparatos con motor en el morro) y una posición de los escapes más baja con respecto a la cabina, que quedaba algo más libre de humos y residuos que las de los motores en V "normal", que generalmente tenían los escapes más altos.
Hasta ahora todo parecen ventajas. Pero había un problema (siempre hay alguno), y en este caso muy serio: la refrigeración de los cilindros posteriores era normalmente mala, incluso pésima en algunos casos, y esto lastró irremediablemente el tamaño, la potencia y en muchos casos la fiabilidad de estos motores.
Pero en la década de los treinta parecían una alternativa razonable, y como he dicho, hubo muchos fabricantes que ya montaban motores en línea refrigerados por aire de cuatro, seis y hasta ocho cilindros que intentaron el "salto" hasta los de 12 cilindros (mención aparte merecen los desarrollos algo más "exóticos", como los Napier Rapier y Dagger de 16 y 24 cilindros respectivamente pero de configuración en H, que los dejaremos para otra ocasión). En Francia aparecieron el Renault 12R y el poco conocido Salmson 12Vars, en Checoslovaquia el Walter Sagitta, en Gran Bretaña el de Havilland Gipsy Twelve, el Alemania el Argus As 410 y el Hirth HM.512, en Italia el Isotta-Fraschini Delta y en los EEUU el Ranger V-770.
El modelo alemán Argus fue el de mayor éxito, los Delta italianos y el Renault francés tuvieron cierta repercusión. El modelo de Hirth y el de Havilland aunque sin duda eran aceptables tuvieron una utilización muy escasa, mientras que el Sagitta no pudo seguir su desarrollo por motivos obvios, y del Salmson apenas si hay noticias. El Ranger fue un modelo muy controvertido, así que veamos algo más de su historia.
RANGER AIRCRAFT ENGINES DIVISION
En 1931 se formaba en Farmingdale, New York, la Ranger Aircraft Engine Division, que como su nombre indica era una división de la compañía Fairchild Engine & Aircraft Corporation. En realidad esta "división" ya llevaba fabricando motores para Fairchild desde 1925, cuando la compañía comenzó a construir diseños basados en los proyectos del ingeniero Harold Caminez, pero tras varios años infructuosos Caminez dejó la empresa pasando a la Allison, mientras que Fairchild contrataba a Walter F. Davis, ex-jefe de diseño de Wright Aeronautical, para el desarrollo de motores en línea refrigerados por aire. Junto a él llegaron John Bennett Tallman y Ronald M. Hazen (que más tarde se pasarían a Allison como jefes de diseño). El primer producto de la renombrada compañía fue el 6-370, un lineal invertido de seis cilindros al que seguiría poco después el mejorado 6-390 de igual disposición pero algo mayor. Más adelante estos motores se desarrollaron en la serie que culminaría en el 6-440 que sería ampliamente utilizado en aparatos ligeros y de entrenamiento.
La compañía estaba diseñando un motor "duplicado" con el tamaño de los cilindros del 6-390 en dos bancadas unidas por el mismo cigüeñal. El resultado fue el V-770, un V-12 a 60º invertido con una cilindrada de unos 12,7 litros, el único motor estadounidense de este tipo que llegó a entrar en fabricación en serie.
En su construcción básica se emplearon algunas técnicas novedosas para el momento. El cárter de dos piezas (superior e inferior) era de aleación de aluminio, mientras que la carcasa delantera, que servía de alojamiento al sistema de engranajes reductores de la hélice, también era de aluminio fundido. La carcasa trasera del cárter estaba fabricada de magnesio fundido, mucho más ligero (también ardía con mayor virulencia) y servía de soporte para la unidad de sobrealimentación en las versiones que lo incluían. La lubricación era del tipo de cárter seco con dos bombas de barrido y otra de presión. El cigüeñal era de acero forjado, y estaba equipado con cuatro contrapesos flotantes que servían de amortiguadores dinámicos para las vibraciones. Las bielas eran mecanizadas hechas a partir de piezas de acero forjado aleado, y los pistones eran de aleación de aluminio forjado.
Las culatas y las aletas de refrigeración estaban hechas de aleación de aluminio, mientras que los cilindros eran de acero al cromo-molibdeno. Los árboles de levas, uno por bancada, eran de acero forjado, con sus carcasas echas de aleación de magnesio. Los árboles de levas se soportaban por medio de siete cojinetes. Los balancines de las válvulas, una de entrada y otra de salida (ésta refrigerada con sodio) por cilindro, eran de acero.
Pero sin duda uno de los aspectos más importantes era el de la refrigeración. Los diseñadores crearon una especie de cámara cerrada de alta presión en el interior de la "V", forzando al aire a pasar a la parte exterior de la "V", entre los cilindros hacia las paredes internas del capó, donde la presión era menor, y refrigerando las aletas de las cabezas de los cilindros en el camino. Unas aletas en el capó servían para aumentar o disminuir el flujo, dependiendo de si el aparato estaba parado, a poca velocidad o a alta velocidad. Por tanto, la forma de la entrada de aire, el acoplamiento del capó motor y la colocación y tamaño de las aletas de salida de flujo eran básicas para el correcto funcionamiento del motor. Así que los constructores de los aviones que lo montasen tenían que diseñar unos capós bien definidos.
Ahora el asunto era a qué diseños de aviones en servicio o en proyecto podía servirle esta motor.
RANGER PARA LA US NAVY
Quizá un tanto por sorpresa fue la Us Navy una de las primeras interesadas en este motor, siendo como era un servicio muy tradicional, y donde era casi obligatorio que sus modelos fueran propulsados por motores en estrella refrigerados por aire.
Sin embargo, en 1936, a sus responsables les pareció interesante este lineal refrigerado por aire por su baja área frontal y su posición invertida que le daba a los pilotos una buena visibilidad hacia el frente, y se consideró como muy apropiada para los aparatos de exploración catapultados que operaban desde los cruceros y acorazados, por lo que en ese año realizó un primer contrato con la Ranger para cuatro motores XV-770-4 de 500 hp proyectados para su instalación en los nuevos modelos que habían pedido, el Vought XSO2U-1 y el Curtiss XSO3C-1.
Entre el verano y el otoño de 1939 ambos prototipos alzaron el vuelo por primera vez con esta versión del motor, que desde el principio sufrió serios problemas de sobrecalentamiento, además de algunas deficiencias estructurales y vibraciones torsionales. Por ello se realizaron modificaciones tanto estructurales como de algunos accesorios, incluido un reposicionamiento del refrigerador de aceite, que dieron lugar a la versión V-770-6, que se instaló en ambos ejemplares, aunque sólo el modelo de la Curtiss entraría en producción como SO3C "Seamew", a pesar de que el modelo de la Vought parecía superior, pero por esas fechas la compañía carecía de capacidad de fabricar más modelos (estaba enfrascada en los contratos del Kingfisher y sobre todo del Corsair). Pero aunque el nuevo Dash-6 seguía dando problemas, en 1940 la Us Navy ordenó el primer lote de 141 ejemplares del Curtiss SO3C-1 Seamew equipados con este motor, y le seguirían más pedidos, hasta los 795 ejemplares en diferentes versiones, todas equipadas con el Dash-6 (menos los últimos 39 ejemplares), que siempre fue poco fiable y propenso a recalentarse a bajas velocidades, por lo que unido al diseño poco afortunado del avión, constituyó un verdadero fracaso operativo.
Por su parte el prototipo de la Vought fue utilizado por un tiempo por la Us Navy como avión de enlace hasta que en julio de 1942 se empezó a utilizar para probar nuevas versiones e instalaciones de nuevas variantes del motor Ranger en vistas a su utilización en el caza ligero Bell XP-77 y en el hidroavión EDO XOSE hasta 1944, en que fue devuelto a la Us Navy para acabar siendo desguazado.
La compañía seguía intentando mejorar el motor, y siguió lanzando modificaciones: el Dash-8 fue un requerimiento de la Us Navy para mejorar las características del modelo en altura, por lo que se refinó la estructura del motor y se le dotó compresor mecánico centrífugo. Los últimos 39 ejemplares del Curtiss SO3C Seamew montaron esta versión, así como al parecer los 10 ejemplares construidos del modelo de posguerra EDO OSE.
Otro "cliente" para el V-770 fue un diseño propio de la compañía madre Fairchild, el modelo bimotor de entrenamiento de tripulaciones de bombardeo AT-21 Gunner. Aunque el modelo original (XAT-13) montaba dos radiales P&W R-1340 Wasp se modificó con dos Ranger V-770-6, pasando a denominarse XAT-14 y tras más modificaciones XAT-14A. Esta fue la versión que entró en producción ya en 1943 con la denominación de AT-21, de la que se construyeron unos 164 ejemplares, pero que estuvieron equipados con los más desarrollados Ranger V-770-11 ó -15 que alcanzaban los 520 hp. El "Gunner" fue un fracaso como aparato de instrucción por sus malas características de pilotaje, y apenas estuvieron un año en su cometido principal, ya que para 1944 se relegaron a tareas secundarias como remolcadores de blancos. Hubo tres ejemplares del modificado como BQ-3 para ser utilizados como bombas voladoras radioguiadas que también utilizaron los Ranger V-770-15, pero todo el proyecto fue desestimado.
Lo cierto es que los V-770 tenían desgraciadamente poca demanda. Anteriormente se utilizaron algunos en prototipos, como en el avión de observación STOL Bellanca YO-50, que puesto en vuelo en 1940 montó uno de los primeros ejemplares de serie de los V-770, posiblemente un Dash-3, pero del Bellanca sólo se construyeron tres ejemplares en una competición por un avión de observación que ganó el Stinson L-1 Vigilant.
Una nueva oportunidad llegó cuando en octubre de 1941 la todavía USAAC inició las negociaciones con la compañía Bell Aircraft Corporation para la construcción de un caza interceptor ligero que estuviese propulsado por el potente y ligero Ranger V-770, ya que su refrigeración por aire lo hacía ideal para el propósito, al menos en teoría. En mayo de 1942 la ahora USAAF pidió que se construyeran 25 ejemplares de preserie del designado Bell XP-77, que irían equipados con el V-770-9, una variante con compresor adaptado para mayores altitudes y que se esperaba que entregara 575 hp.
Pero el programa del XP-77 fue un desastre desde el comienzo, con serios problemas de incumplimiento de plazos de entrega con las compañías que Bell había subcontratado para la construcción en madera de las alas, la integridad estructural del modelo, un peso que se había disparado desde el proyecto en papel y, como no, por problemas con los motores Dash-9, que sencillamente no estaban a punto en absoluto, aunque se estuvo probando uno de ellos en un North American Texan modificado y denominado XAT-6E (en realidad este ejemplar fue un intento de la Ranger de convencer a la USAAF para equipar una serie de AT-6 con sus motores en línea por si el suministro de radiales P&W R-1340 escaseaba, cosa que no ocurrió). Como iba a ser imposible la entrega de estos motores la USAAF pidió a la Us Navy que le cediera unidades del modelo Dash-6 (que pasaría a llamarse Dash-7 por la USAAF), que aunque era menos potente y estaba calificado para alturas inferiores al carecer de compresor era casi el único modelo disponible. Con todo, la Us Navy sólo estuvo dispuesta a entregar siete unidades de estos motores, aunque realmente apenas iban a servir, ya que en agosto de 1943 se revisó el contrato debido a los fallos del programa, reduciéndolo a dos prototipos, que sólo se iban a construir para investigar su comportamiento y la construcción en madera, ya que el programa había dejado de interesar. Volado por primera vez en abril de 1944, tanto el primer como el segundo ejemplar del XP-77 sufrieron, según su fabricante, "graves e inesperados" problemas de enfriamiento del motor Ranger. Todo el programa fue cancelado en diciembre de 1944 tras la pérdida del segundo prototipo en un accidente. Por descontado, las prestaciones y el manejo del XP-77 debido a sus fallos de diseño, de montaje, de sobrepeso y por llevar un motor subpotenciado habían quedado muy por debajo de lo esperado.
En la posguerra la Ranger intentó continuar con el desarrollo del motor, pero sus utilizaciones fueron muy escasas. Las más destacadas fueron, curiosamente, en la antigua Yugoslavia, donde la compañía Ikarus (Utva) construyó casi 200 ejemplares del entrenador Ikarus 213 Vihor equipados con los V-770C-B1*, y también en los dos prototipos de desarrollo del bimotor Ikarus 214.
La última variante es posible que fuese el V-770D-4*, reforzado y destinado al mercado civil, que se dice que alcanzaba los 575 hp al despegue con 3.400 rpm, pero del que no he conseguido encontrar ningún usuario.
*Hasta estos dos modelos señalados con el asterisco siempre me he referido a los Ranger V-770 con la designación militar (-3, -4, -6, etc), pero estos en concreto al ser para el mercado de exportación ó civil los he dejado con la nomenclatura de la empresa. Sobre esta ahí que señalar que los modelos que empezaban por "V" eran variantes sin reductores de hélice ni sobrealimentación, los "GV" estaban equipados con reductores de hélice y los "SGV" además llevaban compresor. En el enlace que os dejo de la Wikipedia verán una lista con las equivalencias militar-civil muy útil.
Características principales Ranger V-770-11 (SGV-770C-1):
-Tipo: lineal de 12 cilindros en V invertida de dos bancadas a 60º refrigerado por aire. Compresor centrífugo mecánico de una etapa y una velocidad. Alimentación por carburador de presión Holley 700H de tiro ascendente. Un árbol de levas en cabeza por bancada, dos válvulas por cilindro. Gasolina de 91 octanos como grado mínimo. Encendido por magneto único doble Bendix-Scintilla DF-126 acoplado a dos distribuidores uno para las bujías, dos por cilindro, adyacentes a las válvulas de escape y otro para las adyacentes a las de entrada, con cableado blindado radioeléctricamente.
-Diámetro-carrera: 102 mm x 130 mm
-Cubicaje: 12,7 litros.
-Peso: 330 kg vacío.
-Dimensiones: longitud 1.575 mm; ancho 711 mm; altura 818 mm
-Relación de compresión: 6,5 : 1
-Potencias:
-máximo al despegue (por cinco minutos) 520 hp a 3.150 rpm
-máximo crucero 450 hp a 3.000 rpm
Fuentes:
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