DCXCV - La Sobrepotencia en los motores a pistón (Parte 1 de 4)

-Las soluciones para conseguir más potencias en los motores de aviación llegaron progresivamente pero sin pausa a lo largo de los poco mas de 100 años que existe la aviación propulsada. La solución primaria ha sido siempre la de ir aumentando el tamaño del motor, con más cubicaje y más cilindros para repartir la "carga" de las carreras efectivas sobre el eje motor (cigüeñal).

-En el Pratt and Whitney R-4360, radial de cuatro estrellas o "rows", hay 28 cilindros. Si dividimos los 720º de las dos vueltas requeridas por el ciclo de 4T por el N de cilindros, tenemos un impulso sobre el cigüeñal cada 25'7142 grados de giro. (Ver capitulo DCLXXXVIII, para más temas referidos a este motor). Si este cubicaje estuviera reunido en un solo cilindro de enorme tamaño, el impulso seria brutal y el motor daría un brinco tremendo a cada dos vueltas. Aun con volante de inercia.

"Radial de 14 cilindros: 1 carrera efectiva cada 51'428 grados"

-No es lo mismo un motor de un sólo cilindro de gran tamaño con un impulso cada dos giros (4T) que otro con la misma cilindrada y 14 cilindros en que en cada dos giros ha dado 14 impulsos menores. La carga se reparte y las vibraciones disminuyen. Hacia el fin de la WWII hubo motores de 28, 36 y más cilindros. Poco más tarde llegaron las turbinas definitivamente para obtener altas potencias.

"El bonito Hispano Suiza V8 de la Primera Guerra Mundial"

-Podemos comprobar que los combustibles de principio del siglo XX no permitían relaciones de compresión superiores a 5:1 que limitaban la marcha de los motores por autoencendido o detonación. Tras la WWI ya se habían alcanzado relaciones de compresión de hasta 6'5:1. Y por la vía de la relación de compresión, con los nuevos combustibles y sobretodo con la aparición de los aditivos antidetonantes como el tetraetilo de plomo, llegamos a la WWII. Fué un camino para aumentar la potencia de un mismo diseño de motor.

"Reductoras epicicloidales para radiales, a la Izda. de  relación variable y a la derecha de 2:1"

"Reductora de satélites y planetarios -epìcicloidal- para radiales"

-Las reductoras de engranajes rectos eran mas sencillas y utilizadas en motores lineales, especialmente los grandes de 12 cilindros en V. Curiosamente se muestran las dos reductoras utilizadas en el Rolls-Royce Merlin para obtener giro normal y en sentido contrario, utilizado por ejemplo en los DH Mosquito para mejorar la estabilidad. Un motor giraba en un sentido y el otro en el contrario.

-Como se supone, con el aumento de cilindrada y tamaño del motor se obtienen mayores potencias, pero también a través de las revoluciones por minuto. Así que otro camino fué la inclusión de reductoras para la hélice, ya que ésta era la que tenía un limite en la eficiencia aerodinámica debido a la velocidad periférica de la punta de cada pala: la velocidad del sonido.

-En los radiales se usaban preferentemente los epicicloidales de satélites y planetarios. Rolls-Royce las utilizó en el inicio en sus motores "Eagle" y "Condor", pasando a las de engranajes superpuestos a partir de los "Kestrel".

"Sobrealimentador mecánico de un radial y tren de engranajes"

"La potencia absorvida por el sobrealimentador queda compensada con la mucho mayor entregada"

-La siguiente solución para obtener más potencia con el mismo motor era sobrealimentándolo. Por un lado para llenar mejor cada cilindro y otro compensar la pérdida de densidad del aire circundante con la altura, el ambiente normal de funcionamiento de los motores de aviación.

"A una altura de 5200 pies hemos perdido ya presión de admisión en el colector hasta 40'5 con gases a fondo. Pasando a Alta relación de giro, recuperamos presión de admisión y potencia"

-Los sobrealimentadores podían ser mecánicos girando a 10 veces más que el cigüeñal (aprox.) y podían tener una o dos velocidades de rotación. En los de dos velocidades la de Baja relación de giro se utilizaba desde el nivel del mar hasta un determinado nivel (diferente para cada motor). No se debía cambiar a Alta por debajo de los 7000 pies de nivel de vuelo en un R-2000 del Douglas C-54. A partir de esta mayor velocidad del sobrealimentador recuperamos la presión de admisión a 44 pulgadas de MAP, (Presión en el colector de admisión). El mecánico de a bordo debía cambiar de marcha a través de un embrague, como en los automóviles.

-Sigue en la Parte 2 de 4.  Capitulo con el mismo titulo.


ReF.-    (DCXCV)     RMV  /    "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"   /  "Los Motores de Aviación, Alternativos"

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