Motores: de Havilland Gipsy (I)

 EL ORIGEN DE UNA SAGA 

 La familia de motores de Havilland Gipsy está entre las más famosas de la Historia de la Aviación, ya que sus diferentes versiones, empezando por los más pequeños de cuatro cilindros en línea y acabando con un doce cilindros en V, motorizaron a una cantidad inmensa de modelos, en su mayoría aparatos ligeros o de mediano tamaño, por todo el mundo. Además, algunas de sus variantes se fabricaron bajo licencia en varios países, y alguna de estas empresas los desarrollaron de forma independiente. Veamos un poco de la Historia de sus diferentes modelos, que empieza con dos pioneros míticos de la Aviación en Gran Bretaña como fueron Geoffrey de Havilland y Frank Halford.

 El motor Gipsy empezaría su vida como resultado del moderado éxito que estaba teniendo de Havilland fabricando aparatos de turismo y de carreras en la segunda mitad de la década de los veinte. En una época en que una buena parte de las avionetas de turismo utilizaban motores derivados de motocicletas o en menor medida de automóviles, de Havilland buscaba un auténtico motor aeronáutico de relativa poca potencia, en el que primara la fiabilidad y la seguridad, ya que la gran mayoría de los diseños de  aparatos de turismo eran lógicamente pequeños aeroplanos de un sólo motor.

 En 1924, de Havilland entra en contacto con el ingeniero Frank Halford, que por entonces trabajaba en la ADC (Aircraft Disposal Company, conocida tanto como ADC como por Airdisco), donde había supervisado la "reconversión" de los grandes excedentes de motores franceses Renault 8G en el modelo "adaptado" de bajo coste Airdisco V8, para que le construyese un motor más ligero y económico basado en el fiable Renault 8G. Halford pensó en dividir en dos el motor, quedándose con tan sólo cuatro cilindros, y utilizando tanto éstos como los pistones, las bielas y parte de los engranajes del Renault, y añadiendo un nuevo tren de válvulas, cigüeñal y cárter de fundición. Construyó así un motor de cuatro cilindros verticales en línea refrigerado por aire, con 4,5 litros de cilindrada y que alcanzaba los 60 hp de potencia máxima. Era el ADC Cirrus I, y aunque puede parecer (y realmente lo era) un motor bastante modesto, marcó el comienzo de una época de la Aviación, la de los aeroplanos deportivos asequibles al gran público en Gran Bretaña.

 Y es que la unión del ADC Cirrus y el biplano de Havilland DH.60 Moth superó incluso las expectativas del propio de Havilland por su elevado número de ventas, pero resultó que, si bien en su día los motores Renault fueron fiables, y la transformación de Halford para crear el Cirrus también lo era, la propia manufactura del motor ya no lo era tanto, y además su suministro estaba cada vez más comprometido, ya que para 1927 los excedentes de la Gran Guerra escaseaban. Pero la demanda de biplanos Moth crecía, por lo que animado por el éxito de sus ventas, de Havilland se propuso construir él mismo sus motores. Acudió de nuevo a su amigo Frank Halford para que le diseñase un motor similar al Cirrus, con su mismo esquema básico pero partiendo desde cero. Ambos acordaron una potencia de salida del orden de los 100 hp, y mientras Halford terminaba el diseño de Havilland construía el diminuto monoplano de carreras  DH.71 Tiger Moth (es importante no confundir este modelo con el posterior y famoso biplano DH.82, del que hablaremos pronto) para la primera adaptación del motor. Este sería el de Havilland Gipsy I, de cuatro cilindros en línea verticales refrigerado por aire, transmisión directa del cigüeñal a la hélice, 5,21 litros de cubicaje y que podía funcionar con gasolina que no fuese necesariamente de aviación, entregando finalmente una potencia nominal de 85 hp en los modelos de serie. Al poco tiempo de su fabricación se subió un poco la cilindrada al aumentar ligeramente la carrera de los pistones, pasando a denominarse entonces de Havilland Gipsy II y alcanzando los 90 hp de potencia.

 El éxito de ambos modelos fue inmediato y pasaron a equipar a multitud de modelos por todo el mundo, incluso se construyó bajo licencia en los EEUU por la Wright como Wright-Gipsy L-320. De estas dos primera variantes del Gipsy, la -I y -II se construyeron unos 1.750 ejemplares, una cifra muy considerable en la época para un motor "de avioneta". 

de Havilland Gipsy II expuesto en la colección Shuttleworth, en Bedfordshire, Gran Bretaña. El Gipsy II mantenía los cilindros "hacia arriba". Aunque le faltan algunas partes, podemos apreciar las láminas de refrigeración de las cabezas de los cilindros, o las cuatro bujías que sobresalen entre los tubos que contienen los empujadores del accionamiento de las válvulas desde el árbol de levas, que estaba situado en el cárter motor (OHV). Recordemos que su esquema básico era aún el de los Renault 8G.

de Havilland construyó en 1927 dos aparatos DH.71 Tiger Moth para investigar vuelos a altas velocidades y probar los nuevos motores sustitutos de los Cirrus. El de la imagen fue el primer ejemplar, que en origen llevó la matrícula G-EBQU, y que posteriormente cambió a VH-UNH, cuando, como vemos en la imagen, llegó a Australia en 1930. Este aparato resultó destruido en un accidente en septiembre de ese año, matando a su piloto, David Smith (no es el de la imagen). Es evidente la escasa visibilidad hacia adelante del modelo. El segundo ejemplar, matriculado G-EBRV, había participado junto al primero en la King´s Cup Air Race de 1927, pero tras sufrir un ligero percance, fue retirado hasta la fábrica de la compañía en Hatfield, donde permaneció expuesto hasta que fue destruido en un ataque aéreo en octubre de 1940.

MOTOR INVERTIDO

 Pero había un problema con el motor que afectaba a su esquema básico: al tener los cilindros en línea verticales el campo de visión hacia adelante del piloto era escaso, quedando obstruido por las cabezas de los cilindros y los carenados necesarios para tapar el conjunto de válvulas en cabeza de éstos (aunque las válvulas tenían accionamiento por varillas empujadoras desde el árbol de levas, que se encontraba junto al cigüeñal en la "parte baja" del motor). Habían llegado comentarios hasta Halford de algunos pilotos que presumían de que podrían volar invertidos con el DH.60 Moth todo el tiempo que quisiesen, pero que no podían porque tanto el carburador como el tanque de gasolina se quedaban "invertidos" y el motor comenzaba a fallar por falta de alimentación de combustible. Halford inmediatamente pensó el lo contrario: invertir el bloque del motor para que los cilindros quedasen "boca abajo", dejando el carburador como en origen. Así quedaría despejado el campo de visión para el piloto, a la vez que la hélice se alejaba del suelo, lo que a su vez permitía un tren de aterrizaje de patas más cortas. El eje de la hélice seguía estando en línea con el cigüeñal, por lo que se seguían obviando los sistemas de engranajes, simplificando y abaratando el motor.

 La idea de invertir lo cilindros (algo que ahora puede parecernos normal, pero que en ese momento no lo era tanto) tuvo tanta aceptación que los motores modificados mínimamente entraron en producción como de Havilland Gipsy III, construyéndose hasta 611 ejemplares, podemos decir que de forma interina hasta que estuvo disponible una auténtica versión de cilindros invertidos, con todos los demás sistemas perfectamente adaptados al cambio. Comenzó a fabricarse en 1932 como de Havilland Gipsy Mayor, y en sus diferentes y múltiples versiones acabarían construyéndose más de 14.000 ejemplares, convirtiéndolo en todo un referente de la época.

 El Gipsy Major I tenía unos cilindros ligeramente más grandes al pasar el diámetro de éstos de 114 mm a 118 mm, por lo que el cubicaje con respecto al Gipsy III aumentaba de los 5,21 litros a 6,12 litros. La potencia oscilaba entre los 122 hp del modelo inicial hasta los más de 200 hp de los modelos de posguerra turboalimentados utilizados en helicópteros, pero durante el período de su primer funcionamiento hasta el final de la Guerra las versiones principales estuvieron entre los 122 hp y los 145 hp, dependiendo de las mejoras que se le fueron introduciendo, que fueron muchas durante sus años de producción. Una de las principales modificaciones, y muy necesaria, fueron los segmentos de los pistones, ya que los primeros modelos invertidos consumían casi tanto aceite como combustible (hasta cuatro litros de aceite por hora), lo que obligaba a continuos rellenados del depósito de aceite si se quería evitar el gripaje.

 Aunque el motor era en esencia muy simple, con el tiempo las diferentes versiones fueron agregando mejoras: mayor compresión (en algunos modelos), sistema de encendido con cableado apantallado, bomba de combustible forzada, culatas de aluminio, vástagos de las válvulas de escape rellenos de sodio, cartucho de encendido, etc. y ya en la posguerra se rediseñó más sustancialmente, aumentando su cubicaje, la relación de compresión y hubo versiones sobrealimentadas para helicópteros, como dije antes.

Gipsy Major expuesto también en la colección Shuttleworth. Aunque la bancada que lo sujeta le resta visibilidad, es obvia su disposición invertida. Con ella se conseguía una mejorada visión frontal para el piloto, y aunque normalmente se comenta menos, al mantener el eje de la hélice más alto se podían utilizar trenes de aterrizaje relativamente cortos, o bien hélices de mayor diámetro. Una vez rediseñados los segmentos de los pistones para que el consumo de aceite volviese a la normalidad (alrededor de 1 litro a la hora) el motor fue ganando fiabilidad conforme se iban desarrollando en las cadenas de montaje.

Corte en sección de un Gipsy Major. Los rótulos (en inglés) están casi por completo enfocados al sistema de lubricación y de combustible. Este ejemplar al parecer estaba equipado con un carburador Zenith. Podemos apreciar otras cosas, como la transmisión directa del cigüeñal al eje de la hélice. En la parte posterior se aprecian los juegos de engranajes para el accionamiento de los diferentes complementos y sistemas del motor (como la propia bomba del aceite). En la parte inferior podemos ver, en los cilindros seccionados, los asientos de las válvulas, dos por cilindro, o el encastre de la bujía, así como los colectores de los escapes.

 La lista de aparatos que utilizaron el Gipsy Major es inmensa, más de sesenta modelos distintos según el enlace de la Wikipedia, y seguramente sean más. Hay muchos modelos importantes, pero no podemos dejar de destacar al icónico biplano de Havilland DH.82 Tiger Moth, que con más de 8.800 ejemplares construidos, la gran mayoría equipados con el Gipsy Major o con modelos similares, generalmente fabricados bajo licencia, es sin duda el usuario nº1 de este motor.

 Entre los fabricados bajo licencia destacan los de la empresa Alfa Romeo en Italia, denominados como Alfa Romeo 110 y de los que se construyeron unos 500. También adquirió la licencia la empresa rumana IAR.

 El estallido de la Guerra trajo buenos pedidos de los militares, pero significó el estancamiento de la aviación civil, objetivo primario del motor. En la posguerra, la fuerte competencia de fabricantes como Blackburn (con el Cirrus Major, modelo basado, como su nombre indica, en el ADC Cirrus, del que ahora poseían la licencia, y que recordemos es también el origen del Gipsy) y de los norteamericanos Continental y Lycoming con sus motores ligeros de cilindros opuestos, además del interés de la propia de Havilland en los motores de turbina, hizo que el modelo perdiera preponderancia en el mercado. El que hoy en día haya decenas, incluso quizá cerca de dos centenares de estos motores en condiciones de funcionamiento dice mucho de su calidad y simplicidad, y es que hay que recordar que en 1943 batieron el récord del mundo en su categoría en la prueba de horas de funcionamiento entre revisiones con 1.260 horas, récord que volvieron a batir en 1945 con nada menos que 1.500 horas entre revisiones.

 Pero la Historia de los Gipsy no acaba con el Major. Para casi la mitad de la década de los treinta de Havilland diseñaba y tenía en mente modelos de aviones más grandes y capaces que sus habituales aparatos de turismo, y por descontado necesitaría modelos de motores más potentes, de seis y hasta de doce cilindros. Los veremos en la siguiente entrada.

Fueron docenas los modelos que utilizaron las diferentes versiones del Gipsy Major. Un buen ejemplo es este British Aircraft Eagle II, un excelente exponente de los aparatos de turismo y de negocios en la Gran Bretaña de la década de los treinta, y para los que el motor Gipsy Major, ligero, con suficiente potencia, económico y fiable, era una apuesta segura. Fíjense como se ha alargado el conducto del escape para que los humos eviten la cabina para piloto y dos pasajeros, y como la suave inclinación del morro hacia abajo, gracias a los cilindros invertidos, le ofrece al piloto un buen campo visual frontal.

La combinación más utilizada, en miles de aparatos, es la de la imagen: el de Havilland DH.82 Tiger Moth y el Gipsy Major. El Tiger Moth era tan simple como efectivo, sirviendo como un entrenador extraordinario. Los modelos que utilizaban el Gipsy Major tenían capós motores muy similares, con una toma de aire para la refrigeración de los cilindros en la parte frontal inferior, algo desplazada a la izquierda, y la toma de aire para la admisión en el pequeño carenado de estribor. El Tiger Moth montaba en el costado de babor el depósito de aceite (de 11 litros), y el depósito de gasolina de 104 litros directamente sobre el ala superior, para que cayese por gravedad hasta el motor. Los escapes se agrupaban en un corto colector común que descargaba hacia abajo.

Características principales (de Havilland Gipsy Major I):

-Tipo: lineal de cuatro cilindros invertidos refrigerado por aire. Alimentación por carburador (de varios modelos y fabricantes, generalmente Hobson AI48 H3M/H1M, también utilizó del fabricante Zenith). Tren de válvulas OHV (válvulas en cabeza accionadas por varillas desde el árbol de levas en el bloque motor; dos válvulas por cilindro).

-Diámetro-carrera: 118 mm x 140 mm

-Cubicaje: 6,124 litros.

-Pesos: entre 136 y 146 kg dependiendo de la versión.

-Dimensiones: longitud 1.227 mm; anchura 508 mm; altura 752 mm

-Relación de compresión: entre 5,25 : 1 y 6,0 : 1, de nuevo según versiones.

-Potencias: 122 hp con 2.100 rpm en crucero; 145 hp con 2.550 rpm en emergencia de sólo 1 minuto continuo.

Fuentes:

-https://en.wikipedia.org/wiki/De_Havilland_Gipsy

-https://en.wikipedia.org/wiki/ADC_Cirrus

-https://en.wikipedia.org/wiki/Frank_Halford

-https://en.wikipedia.org/wiki/De_Havilland_Gipsy_Major

-https://www.enginehistory.org/Piston/dH/index.html