Un mecanismo de sincronización (también conocido como sincronizador de cañón o mecanismo interruptor ) era un dispositivo que permitía a un avión monomotor con configuración tractora disparar su armamento de propulsión delantera a través del arco de su hélice giratoria sin que las balas impactaran en las palas. Esto permitía que el avión, en lugar del cañón, apuntara al objetivo.
Hubo muchos problemas prácticos, la mayoría de ellos derivados de la naturaleza inherentemente imprecisa del disparo de un arma automática , la gran (y variable) velocidad de las palas de una hélice giratoria y la altísima velocidad a la que debía funcionar cualquier mecanismo que sincronizara ambas. En la práctica, todos los mecanismos conocidos funcionaban según el principio de disparar activamente cada disparo, a la manera de un arma semiautomática .
El diseño y la experimentación con la sincronización de cañones se habían llevado a cabo en Francia y Alemania en 1913-1914, siguiendo las ideas de August Euler , quien parece haber sido el primero en sugerir montar un armamento fijo disparando en la dirección del vuelo (en 1910). Sin embargo, el primer mecanismo práctico, aunque lejos de ser confiable, que entró en servicio operativo fue el instalado en los cazas Fokker Eindecker , que entraron en servicio en el escuadrón del Servicio Aéreo Alemán a mediados de 1915. El éxito del Eindecker condujo a numerosos dispositivos de sincronización de cañones, que culminaron en el razonablemente confiable mecanismo hidráulico Constantinesco británico de 1917. Al final de la Primera Guerra Mundial , los ingenieros alemanes estaban en camino de perfeccionar un mecanismo que usaba un enlace eléctrico en lugar de mecánico o hidráulico entre el motor y el cañón, con el cañón disparado por un solenoide electromecánico .
Desde 1918 hasta mediados de la década de 1930, el armamento estándar de un avión de combate siguió siendo dos ametralladoras sincronizadas del calibre de un fusil , que disparaban hacia delante a través del arco de la hélice. Sin embargo, a finales de la década de 1930, el papel principal del caza se vio cada vez más como la destrucción de grandes bombarderos totalmente metálicos, para los que este armamento era inadecuado. Dado que era poco práctico colocar más de dos cañones en el espacio limitado disponible en la parte delantera del fuselaje de un avión monomotor , los cañones comenzaron a montarse en las alas, disparando fuera del arco de la hélice, por lo que no requerían sincronización. La sincronización se volvió innecesaria en todos los aviones con la introducción de la propulsión a chorro sin hélice .
El mecanismo que permite que un arma automática dispare entre las palas de una hélice giratoria suele llamarse interruptor o mecanismo sincronizador. Ambos términos son más o menos engañosos, al menos en lo que se refiere a explicar lo que sucede cuando funciona el mecanismo. [1]
El término "interruptor" implica que el mecanismo pausa o "interrumpe" el fuego del cañón en el punto en el que una de las palas de la hélice pasa por delante de su boca. Sin embargo, incluso las hélices de los aviones de la Primera Guerra Mundial, que giraban relativamente lentamente, normalmente giraban dos o incluso tres veces por cada disparo que podía disparar una ametralladora contemporánea. Por lo tanto, una hélice de dos palas obstruiría el cañón seis veces en cada ciclo de disparo del cañón, y una de cuatro palas, doce veces. Un cañón configurado de esta manera se interrumpiría más de cuarenta veces por segundo, [2] mientras disparaba a sólo siete disparos por segundo. No es de extrañar que los diseñadores de los llamados mecanismos interruptores consideraran que esto era demasiado problemático como para intentarlo seriamente, ya que los intervalos entre las "interrupciones" habrían sido demasiado cortos para permitir que el cañón disparara. [3]
Sin embargo, una sincronización verdadera, con una cadencia de fuego de una ametralladora exactamente proporcional a las revoluciones por minuto de la hélice de un avión en movimiento, requeriría un nivel de complejidad poco práctico. [4] Una ametralladora normalmente dispara un número constante de disparos por minuto, y si bien esto se puede cambiar modificando el arma, no se puede variar a voluntad mientras el arma está en funcionamiento. Mientras tanto, la velocidad de rotación de la hélice de un avión, especialmente antes de la llegada de la hélice de velocidad constante , podía variar ampliamente, dependiendo del ajuste del acelerador y de las maniobras que se estuvieran realizando. Incluso si hubiera sido posible elegir un punto particular en el tacómetro de un motor de avión en el que la velocidad cíclica de una ametralladora le permitiera disparar a través del arco de la hélice, esto sería muy limitante. [5]
Se ha señalado que cualquier mecanismo que lograra la hazaña de disparar entre las palas giratorias de una hélice sin golpearlas podría describirse como "interrumpiendo" el fuego del arma (hasta el punto de que ya no funciona en absoluto como un arma automática), y también como "sincronizando" o "sincronizando" su fuego para que coincida con las revoluciones de la hélice. [6]
Un engranaje sincronizador típico tenía tres componentes básicos.
En primer lugar, se requería un método para determinar la posición de la hélice en un instante dado. Normalmente, una leva , impulsada directamente desde el propio eje de la hélice o desde alguna parte del tren de transmisión que giraba a la misma velocidad que la hélice, generaba una serie de impulsos a la misma velocidad que las revoluciones de la hélice. [7] Había excepciones a esto. Algunos engranajes colocaban la leva dentro del propio mecanismo de disparo del cañón, y los impulsos de disparo a veces se sincronizaban para que se produjeran cada dos o tres revoluciones de la hélice o, especialmente en el caso de engranajes hidráulicos o eléctricos, a una velocidad de dos o más por cada revolución. Los diagramas de esta sección suponen, por simplicidad, un impulso por cada revolución, de modo que cada ronda sincronizada se "apunta" a un solo punto en el disco de la hélice.
El momento de cada impulso debía ajustarse para que coincidiera con un período "seguro", cuando las palas de la hélice estaban bien apartadas, y este ajuste debía comprobarse a intervalos, especialmente si se cambiaba o reajustaba la hélice, así como después de una revisión importante del motor. Los fallos en este ajuste (por ejemplo, una rueda de levas que se deslizaba un milímetro o dos, o una varilla de empuje que se doblaba) [Nota 1] podían provocar que cada bala disparada impactara en la hélice, un resultado peor que si el cañón se disparaba a través de la hélice sin ningún control. El otro tipo principal de fallo daba como resultado menos impulsos de disparo o ninguno, generalmente debido a que el generador o las conexiones se atascaban o se rompían. Esta era una causa común de que los cañones sincronizados se "atascaran".
La velocidad de la hélice, y por lo tanto la distancia que recorría entre el disparo del cañón y la llegada de la bala al disco de la hélice, variaba a medida que cambiaba la velocidad de las revoluciones del motor. Cuando la velocidad inicial era muy alta y los cañones estaban situados muy hacia adelante, de modo que las balas tenían una distancia muy corta para alcanzar el disco de la hélice, esta diferencia podía ignorarse en gran medida. Pero en el caso de armas con una velocidad inicial relativamente baja, o cualquier cañón situado muy atrás de la hélice, la cuestión podía volverse crítica [8] y, en algunos casos, el piloto tenía que consultar su tacómetro, asegurándose de que las revoluciones de su motor estuvieran dentro de un rango "seguro" antes de disparar, ya que de lo contrario corría el riesgo de destruir rápidamente su hélice. [Nota 2]
El segundo requisito era que el arma pudiera disparar de manera fiable (o mantener el fuego) exactamente cuando fuera necesario. No todas las armas automáticas eran igualmente aptas para la sincronización. Cuando estaba lista para disparar, una ametralladora sincronizada necesitaba tener un cartucho en la recámara, la recámara cerrada y la acción amartillada (la llamada posición de " cerrojo cerrado "). [9] Varias armas automáticas ampliamente utilizadas (notablemente la ametralladora Lewis y la Revelli italiana ) se disparaban con un cerrojo abierto , con un intervalo impredecible entre el disparo y el disparo, [10] y, por lo tanto, no eran adecuadas para la sincronización sin una modificación extensa. [11]
En la práctica, se consideró necesario que el cañón se disparase en modo semiautomático . [12] A medida que la hélice giraba, se transmitía una serie de impulsos de disparo al cañón, cada uno de los cuales podía hacer que disparase un solo tiro. La mayoría de estos impulsos sorprenderían al cañón en el proceso de expulsar un cartucho usado o cargar uno nuevo, y por lo tanto no tendrían ningún efecto; pero tan pronto como se completara el ciclo de disparo, el cañón estaría listo para disparar tan pronto como recibiera el siguiente impulso del mecanismo de sincronización. El retraso entre el final del ciclo de disparo y la llegada del siguiente impulso de disparo ralentizaba la velocidad de disparo en comparación con una ametralladora de tiro libre, que dispara en el momento en que está lista para hacerlo; pero siempre que el mecanismo funcionara correctamente, el cañón podría disparar con bastante rapidez entre las palas giratorias de la hélice sin golpearlas. [7]
Algunas otras ametralladoras, como la Schwarzlose austríaca y la Marlin estadounidense , demostraron no estar perfectamente adaptadas a la sincronización, aunque finalmente se logró un disparo predecible de "un solo disparo", generalmente modificando el mecanismo del gatillo para emular el disparo de "cerrojo cerrado". La mayoría de las armas que se sincronizaron con éxito (al menos en el período de la Primera Guerra Mundial) se basaron (como las ametralladoras alemanas Parabellum y Spandau y la británica Vickers ) en la ametralladora Maxim original de 1884, un arma de cerrojo cerrado operada por retroceso del cañón. [13] Antes de que estas distinciones se comprendieran por completo, se perdió mucho tiempo en intentos de sincronizar armas inadecuadas. [14]
Incluso un arma de cerrojo cerrado necesitaba munición fiable. [15] Si el fulminante de un cartucho es defectuoso hasta el punto de retrasar el disparo del arma durante una pequeña fracción de segundo (un caso bastante común en la práctica con munición producida en masa), esto tiene poca importancia en el caso de un arma en uso por la infantería en tierra, pero en el caso de un cañón "aéreo" sincronizado, tal retraso puede producir un disparo errático, lo suficientemente "fuera de tiempo" como para que corra el riesgo de golpear la hélice. [16] Un problema muy similar podría surgir cuando la masa de una munición especial (como una incendiaria o explosiva) fuera lo suficientemente diferente como para producir una diferencia sustancial en la velocidad inicial. [17] Esto se agravaba por el riesgo adicional para la integridad de la hélice debido a la naturaleza de la munición.
El "motor de disparo" podría adoptar teóricamente dos formas. La primera patente (Schneider 1913) suponía que el mecanismo de sincronización impediría periódicamente que el arma se disparara , funcionando así como un "interruptor" real o literal. En la práctica, todos los mecanismos de sincronización "reales", para los que tenemos detalles técnicos fiables, disparaban directamente el arma : la operaban como si fuera un arma semiautomática en lugar de una completamente automática.
El tercer requisito es que exista una conexión entre las "máquinas" (motor y cañón) para que estén sincronizadas. Muchos de los primeros engranajes utilizaban una conexión de biela y biela intrincada y frágil que podía atascarse o funcionar mal con facilidad, especialmente cuando se requería que funcionaran a velocidades superiores a las que estaban diseñadas. Existían varios métodos alternativos, entre ellos una biela oscilante, un mecanismo de transmisión flexible, una columna de fluido hidráulico, un cable o una conexión eléctrica.
En general, los sistemas mecánicos eran inferiores a los hidráulicos o eléctricos, pero ninguno era completamente infalible y, en el mejor de los casos, los mecanismos de sincronización siempre estaban expuestos a fallos ocasionales. El as de la Luftwaffe Adolf Galland, en sus memorias del período de guerra, The First and the Last, describe un grave incidente de sincronización defectuosa ocurrido en 1941. [18]
Por lo general, un piloto solo tenía el objetivo en la mira durante un breve instante, por lo que una concentración de balas era vital para lograr una "muerte". [13] Incluso los endebles aviones de la Primera Guerra Mundial solían necesitar una cantidad sorprendentemente grande de impactos para derribarlos, y más tarde, los aviones más grandes eran propuestas aún más difíciles. Había dos soluciones obvias: instalar un cañón más eficiente con una mayor cadencia cíclica de fuego o aumentar el número de cañones transportados. [Nota 3] Ambas medidas incidían en la cuestión de la sincronización.
Los primeros cañones sincronizados del período 1915-1917 tenían una cadencia de fuego de alrededor de 400 disparos por minuto. A esta cadencia de fuego relativamente lenta, un sincronizador puede reducirse para que emita un único impulso de disparo cada dos o tres vueltas de la hélice, lo que lo hace más fiable sin reducir excesivamente la cadencia de fuego. Para controlar un cañón más rápido, con, por ejemplo, una cadencia cíclica de 800 o 1.000 disparos por minuto, era necesario suministrar al menos un impulso (si no dos) por cada rotación de la hélice, lo que lo hacía más propenso a fallar. El intrincado mecanismo de un sistema de enlace mecánico, especialmente del tipo de "varilla de empuje", podría sacudirse fácilmente y hacerse pedazos cuando se lo impulsa a esta cadencia.
La versión final del Fokker Eindecker, el Fokker E.IV , venía con dos ametralladoras lMG 08 "Spandau" ; [19] este armamento se convirtió en estándar para todos los exploradores alemanes de tipo D comenzando con el Albatros DI . [Nota 4] Desde la aparición del Sopwith Camel y el SPAD S.XIII a mediados de 1917, hasta el final de la sincronización de armas en la década de 1950, una instalación de dos armas fue la norma internacional. Tener las dos armas disparando simultáneamente obviamente no habría sido una disposición satisfactoria. Las armas necesitaban disparar ambas en el mismo punto en el disco de la hélice , lo que significa que una tenía que disparar una pequeña fracción de segundo más tarde que la otra. Esta es la razón por la que los primeros engranajes diseñados para una sola ametralladora necesitaban ser modificados para controlar dos armas satisfactoriamente. En la práctica, al menos parte del mecanismo tenía que ser duplicado, incluso si las dos armas no estaban sincronizadas por separado.
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Desde los comienzos de la práctica del vuelo, se consideraron posibles usos militares de los aviones, aunque no todos los autores llegaron a conclusiones positivas sobre el tema. En 1913, los ejercicios militares en Gran Bretaña, Alemania y Francia habían confirmado la probable utilidad de los aviones para el reconocimiento y la vigilancia, y algunos oficiales con visión de futuro vieron esto como una señal de la necesidad de disuadir o destruir las máquinas de reconocimiento del enemigo. Por lo tanto, el combate aéreo no era algo totalmente inesperado, y desde el principio se consideró que la ametralladora era el arma más probable que se utilizaría. [20]
Es probable que un avión capaz de disparar a un vehículo enemigo tenga ventaja. El arma más adecuada es una ametralladora ligera refrigerada por aire.
— de un informe del Mayor Siegert, Estado Mayor Alemán, 1 de enero de 1914 [21]
En lo que no hubo consenso general fue en la superioridad, al menos para un avión atacante, de los cañones fijos de tiro hacia adelante, que se apuntaban apuntando el avión a su objetivo, en lugar de los cañones flexibles, que se apuntaban por un artillero distinto del piloto.
La idea de acoplar el mecanismo de disparo a la rotación de la hélice es una afectación. La objeción es la misma que con cualquier posición del cañón fija a lo largo del eje longitudinal del avión: el piloto se ve obligado a volar directamente hacia el enemigo para disparar. En determinadas circunstancias, esto es altamente indeseable.
— del mismo informe del Mayor Siegert [22]
Incluso en 1916, los pilotos del caza propulsor DH.2 tuvieron problemas para convencer a sus oficiales superiores de que el armamento de disparo frontal de sus aviones era más efectivo si estaba fijo para disparar hacia adelante en lugar de ser flexible. [23] Por otro lado, August Euler había patentado la idea de un cañón fijo ya en 1910, mucho antes de que los aviones tractores se convirtieran en la norma, ilustrando su patente con un diagrama de un propulsor armado con ametralladora . [22]
Ya sea que se haya inspirado directamente en la patente original de Euler o no, el primer inventor en patentar un método de disparo hacia adelante a través de una hélice de tractor fue el ingeniero suizo Franz Schneider , anteriormente en Nieuport , pero que en ese entonces trabajaba para la empresa LVG en Alemania. [6]
La patente fue publicada en la revista de aviación alemana Flugsport en 1914, lo que significa que el concepto se hizo público en una etapa temprana. [24] La conexión entre la hélice y el cañón se logra con un eje de transmisión giratorio, en lugar de una varilla reciprocante. Los impulsos necesarios para operar el gatillo, o en este caso para evitar que el gatillo funcione, se producen por una rueda de leva con dos lóbulos separados 180° situada en el propio cañón, ya que el disparo debe ser interrumpido por ambas palas de la hélice. No se hizo ningún intento (hasta donde se sabe) de construir o probar un mecanismo de funcionamiento real basado en esta patente, que atrajo poco o ningún interés oficial en ese momento. [6] Se desconoce la forma exacta del mecanismo de sincronización instalado en el LVG EI de Schneider de 1915 y su relación con esta patente, ya que no sobreviven los planos. [25]
A diferencia del diseño patentado por Schneider, el dispositivo de Saulnier se construyó realmente y puede considerarse el primer mecanismo de sincronización práctico que se ha probado. [26] Por primera vez, la leva que produce el movimiento de vaivén que transmite los impulsos de disparo al arma está situada en el motor (accionado en este caso por el mismo husillo que accionaba la bomba de aceite y el tacómetro) y los impulsos mismos se transmiten mediante una varilla de movimiento alternativo en lugar del eje giratorio de Schneider. La idea de "interrumpir" literalmente el disparo del arma da paso (probablemente como resultado de la experiencia) al principio de apretar el gatillo para cada disparo sucesivo, como la acción de un arma semiautomática. [27]
Se ha señalado que se trataba de un diseño práctico que debería haber funcionado, pero no fue así. [14] Aparte de posibles inconsistencias en la munición suministrada, el verdadero problema era que el arma utilizada para probar el mecanismo, una ametralladora Hotchkiss de 8 mm (0,323 pulgadas) operada por gas prestada del ejército francés, era fundamentalmente inadecuada para el disparo "semiautomático". Después de unas pruebas iniciales infructuosas, el arma tuvo que ser devuelta y los experimentos cesaron. [26]
Cuando los pilotos del Real Cuerpo Aéreo y del Real Servicio Aéreo Naval británicos llegaron a Francia en 1914, estaban equipados con aviones propulsores demasiado poco potentes para llevar ametralladoras y aún así tener una oportunidad de alcanzar al enemigo, y aviones tractores que eran difíciles de armar de manera efectiva porque la hélice estaba en el camino. Entre otros intentos de evitar esto (como disparar oblicuamente más allá del arco de la hélice, e incluso esfuerzos, condenados al fracaso, para sincronizar la ametralladora Lewis que era en ese momento el arma de aviación británica "estándar" [28] ) estaba el expediente de disparar directamente a través del arco de la hélice y "esperar que todo saliera bien". [29] Una gran proporción de balas pasarían en el curso normal por la hélice sin golpear las palas [Nota 5], y cada pala podría recibir varios impactos antes de que hubiera mucho peligro de que fallara, especialmente si estaba atada con cinta para evitar que se astillara (ver el diagrama a continuación y la ilustración a la izquierda). [4]
Después de que sus primeros experimentos de sincronización fracasaran, Saulnier buscó un método que confiara menos en las estadísticas y la suerte y desarrolló palas de hélice blindadas que resistirían daños.
En marzo de 1915, cuando el piloto francés Roland Garros se puso en contacto con Saulnier para que instalara este dispositivo en su Morane-Saulnier Type L , estos habían tomado la forma de cuñas de acero que desviaban las balas que de otro modo podrían haber dañado la hélice o rebotado peligrosamente. [30] El propio Garros y su mecánico personal Jules Hue a veces son acreditados por probar y perfeccionar los "deflectores". [31] Este sistema rudimentario funcionó de alguna manera, aunque las cuñas disminuyeron la eficiencia de la hélice, y la fuerza nada despreciable del impacto de las balas en las palas del deflector debe haber puesto una tensión indeseable en el cigüeñal del motor. [6]
El 1 de abril de 1915, Garros derribó su primer avión alemán, matando a ambos tripulantes. El 18 de abril de 1915, después de dos victorias más, Garros se vio obligado a descender (por fuego terrestre) tras las líneas alemanas. Aunque pudo quemar su avión, Garros fue capturado y su hélice especial quedó lo suficientemente intacta como para ser enviada a evaluación por la Inspektion der Fliegertruppen ( Idflieg ) en Döberitz, cerca de Berlín . [24]
La inspección de la hélice de la máquina de Garros impulsó a Idflieg a intentar copiarla. Las pruebas iniciales indicaron que las cuñas deflectoras no serían lo suficientemente fuertes para soportar la munición alemana estándar con revestimiento de acero, y representantes de Fokker y Pfalz, dos compañías que ya fabricaban copias del Morane (aunque, curiosamente, no eran la empresa LVG de Schneider) fueron invitados a Döberitz para inspeccionar el mecanismo y sugerir formas de duplicar su acción. [32]
Anthony Fokker logró persuadir a Idflieg para que le prestara una ametralladora Parabellum y municiones para que su dispositivo pudiera ser probado, y para que estos artículos fueran transportados inmediatamente a Fokker Flugzeugwerke GmbH en Schwerin (aunque probablemente no en su compartimento de tren o "bajo su brazo", como afirmó después de la guerra). [33]
La historia de su concepción, desarrollo e instalación del dispositivo de sincronización de Fokker en un período de 48 horas (que se encontró por primera vez en una biografía autorizada de Fokker escrita en 1929) no se cree que sea real. [34] Otra posible explicación es que el Morane de Garros, parcialmente destruido por el fuego, tenía suficientes rastros del mecanismo de sincronización original para que Fokker hubiera adivinado cómo funcionaba. [35] Por varias razones, esto también parece poco probable, [Nota 6] y el consenso histórico actual apunta a que el equipo de Fokker (incluido el ingeniero Heinrich Lübbe ) había estado desarrollando un dispositivo de sincronización antes de la captura de la máquina de Garros. [27]
Cualquiera que sea su origen último, la versión inicial del mecanismo de sincronización Fokker (ver ilustración) siguió muy de cerca, no la patente de Schneider, como afirman Schneider y otros, [Nota 7] sino la de Saulnier . Al igual que la patente de Saulnier, el mecanismo de Fokker fue diseñado para disparar activamente el cañón en lugar de interrumpirlo y, al igual que el posterior mecanismo Vickers-Challenger desarrollado para el RFC, siguió a Saulnier al tomar su accionamiento mecánico primario de la bomba de aceite de un motor rotativo. La "transmisión" entre el motor y el cañón se realizaba mediante una versión de la varilla de empuje reciprocante de Saulnier. [36] La principal diferencia era que, en lugar de que la varilla de empuje pasara directamente del motor al cañón en sí, lo que habría requerido un túnel a través del cortafuegos y el tanque de combustible (como se muestra en los dibujos de la patente de Saulnier), era impulsada por un eje que unía la bomba de aceite a una pequeña leva en la parte superior del fuselaje. Al final esto resultó insatisfactorio, ya que el husillo de accionamiento mecánico de la bomba de aceite no era lo suficientemente robusto para soportar la carga adicional. [36]
Antes de que se hicieran evidentes los fallos de la primera forma del mecanismo, el equipo de Fokker había adaptado el nuevo sistema a la nueva ametralladora Parabellum MG14 y lo había instalado en un Fokker M.5K , un modelo que en aquel momento estaba en servicio en pequeñas cantidades con los Fliegertruppen como A.III. Este avión, con el número de serie A.16/15 de IdFlieg , se convirtió en el precursor directo de los cinco prototipos de preproducción M.5K/MG construidos y fue efectivamente el prototipo del Fokker EI , el primer avión de combate monoplaza de producción armado con una ametralladora sincronizada. [37]
Fokker hizo una demostración personal de este prototipo a IdFlieg los días 19 y 20 de mayo de 1915 en el campo de pruebas de Döberitz , cerca de Berlín. El teniente Otto Parschau ya estaba realizando pruebas de vuelo con este avión el 30 de mayo de 1915. Poco después, los cinco prototipos de producción (designados de fábrica como M.5K/MG y con números de serie E.1/15 – E.5/15 [37] ) se sometieron a pruebas militares. Todos ellos estaban armados con el cañón Parabellum, sincronizado con la primera versión del tren de aterrizaje Fokker. Este prototipo de tren de aterrizaje tuvo una vida tan corta que fue necesario rediseñarlo para producir la segunda forma de producción del tren de aterrizaje, más conocida.
El mecanismo utilizado en los cazas de serie Eindecker sustituyó el sistema mecánico de transmisión por eje de la bomba de aceite por una gran rueda de levas, casi un volante ligero, accionado directamente desde el cárter del motor rotativo giratorio . La biela de empuje recibía ahora su movimiento alternativo directamente de un "seguidor" en esta rueda de levas. Al mismo tiempo, también se cambió la ametralladora utilizada: una ametralladora LMG 08 , la llamada "Spandau", en sustitución de la Parabellum utilizada con el mecanismo del prototipo. En aquella época, la Parabellum todavía era muy escasa y todos los ejemplares disponibles se utilizaban como armas de observación, ya que el arma más ligera y manejable era muy superior en esta función.
Se cree que la primera victoria en la que se utilizó un caza equipado con un cañón sincronizado se produjo el 1 de julio de 1915, cuando el teniente Kurt Wintgens del Feldflieger Abteilung 6b , volando el avión Fokker M.5K/MG armado con Parabellum "E.5/15", derribó un Morane-Saulnier Tipo L francés al este de Lunéville . [38]
La posesión exclusiva de un sincronizador de cañón en funcionamiento permitió un período de superioridad aérea alemana en el Frente Occidental conocido como el Azote de los Fokker . El alto mando alemán protegía el sistema sincronizador, ordenando a los pilotos que no se aventuraran sobre territorio enemigo por si se veían obligados a descender y se revelaba el secreto, pero los principios básicos involucrados ya eran de conocimiento común, [39] [Nota 8] y a mediados de 1916 varios sincronizadores aliados ya estaban disponibles en cantidad.
En ese momento, el mecanismo Fokker Stangensteuerung , que había funcionado razonablemente bien para sincronizar un solo cañón, disparando a una velocidad cíclica modesta a través de una hélice de dos palas impulsada por un motor rotativo, se estaba volviendo obsoleto.
Los engranajes de dirección de los motores "estacionarios", es decir , en línea, funcionaban mediante una pequeña leva situada inmediatamente detrás de la hélice (véase la ilustración). Esto generaba un dilema básico: una varilla de empuje corta y bastante robusta significaba que la ametralladora debía montarse bastante hacia adelante, dejando la recámara del arma fuera del alcance del piloto para despejar atascos. Si el arma se montaba en la posición ideal, al alcance del piloto, se necesitaba una varilla de empuje mucho más larga, que tendía a doblarse y romperse.
El otro problema era que el Stangensteuerung nunca funcionaba bien con más de un cañón. Dos (o incluso tres) cañones , montados uno al lado del otro y disparando simultáneamente , habrían producido una amplia dispersión de fuego que habría sido imposible de igualar con la "zona segura" entre las palas giratorias de la hélice. La respuesta inicial de Fokker a esto fue la instalación de "seguidores" adicionales a la gran rueda de levas del Stangensteuerung , para (teóricamente) producir la salva de "ondulación" necesaria para asegurar que los cañones apuntaran al mismo punto en el disco de la hélice. Esto resultó ser una disposición desastrosamente inestable en el caso de tres cañones, y era bastante menos que satisfactoria, incluso para dos. [19] La mayoría de los primeros cazas biplanos Fokker y Halberstadt estaban limitados a un solo cañón por esta razón. [Nota 9]
De hecho, los constructores de los nuevos cazas de motor estacionario de dos cañones Albatros de finales de 1916 tuvieron que introducir su propio mecanismo de sincronización, conocido como mecanismo Hedtke o Hedtkesteuerung , y era evidente que Fokker iba a tener que idear algo radicalmente nuevo. [36]
Este mecanismo fue diseñado a finales de 1916 y tomó la forma de un nuevo mecanismo de sincronización sin varillas. La leva que generaba los impulsos de disparo se trasladó del motor al cañón; el motor del gatillo, en efecto, ahora generaba sus propios impulsos de disparo. La conexión entre la hélice y el cañón ahora consistía en un eje de transmisión flexible que conectaba directamente el extremo del árbol de levas del motor con el motor del gatillo del cañón. [40] El botón de disparo del cañón simplemente activaba un embrague en el motor que ponía en movimiento el mecanismo flexible (y, por lo tanto, el motor del gatillo). En cierto modo, esto acercó el nuevo mecanismo a la patente original de Schneider (qv).
Una ventaja importante era que el ajuste (para determinar en qué punto del disco de la hélice impactaría cada bala) ahora se realizaba en el propio cañón. Esto significaba que cada cañón se ajustaba por separado, una característica importante, ya que los cañones gemelos sincronizados no estaban configurados para dispararse estrictamente al unísono, sino cuando apuntaban al mismo punto del disco de la hélice. Cada cañón podía dispararse de forma independiente, ya que tenía su propio mecanismo de accionamiento flexible, conectado al árbol de levas del motor mediante una caja de conexiones, y con su propio embrague. Esta disposición de un conjunto de componentes bastante separado para cada cañón también significaba que un fallo en el engranaje de un cañón no afectaba al otro.
Este mecanismo estuvo disponible en grandes cantidades a mediados de 1917, a tiempo para su instalación en el triplano Fokker Dr. I y en todos los cazas alemanes posteriores. De hecho, se convirtió en el sincronizador estándar para los Luftstreitkräfte durante el resto de la guerra, [41] aunque continuaron los experimentos para encontrar un mecanismo aún más fiable. [36]
En junio de 1915, un monoplano biplaza diseñado por Schneider para la compañía LVG fue enviado al frente para su evaluación. Su observador estaba armado con el nuevo ametrallador Schneider que se estaba convirtiendo en estándar en todos los biplazas alemanes: el piloto aparentemente estaba armado con una ametralladora fija sincronizada. [26] El avión se estrelló en su camino hacia el frente y no se supo nada más de él, ni de su mecanismo de sincronización, aunque presumiblemente estaba basado en la propia patente de Schneider. [25]
Los nuevos cazas Albatros de finales de 1916 estaban equipados con cañones gemelos sincronizados con el mecanismo de dirección Albatros-Hedtke , diseñado por Albatros Werkmeister Hedtke. [42] El sistema estaba destinado específicamente a superar los problemas que habían surgido al aplicar el mecanismo de dirección Stangensteuerung de Fokker a los motores en línea y a las instalaciones de dos cañones, y era una variación del sistema de varilla de empuje rígida, accionado desde la parte trasera del cigüeñal del motor Mercedes D.III .
El Albatros DV utilizó un nuevo engranaje, diseñado por Werkmeister Semmler: (el Albatros-Semmler Steuerung ). Básicamente era una versión mejorada del equipo Hedtke. [42]
Una orden oficial, firmada el 24 de julio de 1917, estandarizó el sistema superior Fokker Zentralsteuerung para todos los aviones alemanes, presumiblemente incluidos los Albatros. [41] [43]
Los cazas alemanes posteriores a la Primera Guerra Mundial fueron equipados con sincronizadores eléctricos. En un mecanismo de este tipo, un contacto o conjunto de contactos, ya sea en el propio eje de la hélice o en alguna otra parte del tren de transmisión que gira al mismo número de revoluciones por minuto, genera una serie de pulsos eléctricos, que se transmiten a un motor de disparo accionado por solenoide en el cañón. [16] Los experimentos con estos mecanismos estaban en marcha antes del final de la guerra, y nuevamente la compañía LVG parece haber estado involucrada: un informe de inteligencia británico del 25 de junio de 1918 menciona un biplaza LVG equipado con un mecanismo de este tipo que fue derribado en las líneas británicas. [36] Se sabe que LVG construyó 40 biplazas C.IV equipados con un sistema de sincronización eléctrica Siemens.
Además, la empresa Aviatik recibió instrucciones para instalar 50 de sus propios sistemas de sincronización eléctrica en los DFW C.V (Av).
La ametralladora estándar de las fuerzas armadas austrohúngaras en 1914 era la ametralladora Schwarzlose MG M.07/12, que funcionaba con un sistema de "retroceso retardado" y no era adecuada para la sincronización . [44] A diferencia de los franceses e italianos, que finalmente pudieron adquirir suministros de ametralladoras Vickers, los austriacos no pudieron obtener cantidades suficientes de "Spandaus" de sus aliados alemanes y se vieron obligados a utilizar la Schwarzlose en una aplicación para la que realmente no era adecuada. Aunque el problema de la sincronización de la Schwarzlose finalmente se resolvió parcialmente, no fue hasta finales de 1916 que los engranajes estuvieron disponibles. Incluso entonces, a altas revoluciones del motor, los engranajes sincronizadores austriacos tendían a comportarse de manera muy errática. Los cazas austríacos estaban equipados con grandes tacómetros para garantizar que un piloto pudiera comprobar que sus "revoluciones" estaban dentro del rango requerido antes de disparar sus armas, y las palas de la hélice estaban equipadas con un sistema de advertencia eléctrico que alertaba al piloto si su hélice estaba siendo golpeada. [45] Nunca había suficientes engranajes disponibles, debido a una escasez crónica de herramientas de precisión; por lo que los cazas de producción, incluso las excelentes versiones austríacas del Albatros D.III , a menudo tenían que ser enviados al frente en un estado desarmado, para que los armeros del escuadrón instalaran los cañones y los engranajes que pudieran encontrarse, rescatarse o improvisarse. [46]
En lugar de estandarizar un sistema único, los distintos fabricantes austríacos produjeron sus propios engranajes. La investigación de Harry Woodman (1989) identificó los siguientes tipos:
El accionamiento se realizaba mediante un engranaje helicoidal a través de las bielas del árbol de levas del motor Austro-Daimler . El primer cañón Schwarzlose tenía una velocidad sincronizada de 360 disparos por minuto con este engranaje; más tarde, esta velocidad se incrementó a 380 disparos con el modelo MG16. [47]
El mecanismo de accionamiento se obtenía del brazo oscilante de una válvula de escape, una palanca fijada a la carcasa de la válvula que transmitía impulsos al cañón a través de una varilla. Diseñado por el teniente Otto Bernatzik, estaba desmultiplicado para generar un impulso de disparo cada dos revoluciones de la hélice y disparaba a unas 380 a 400 balas por cañón. [48] Al igual que con otros engranajes que sincronizaban el cañón Schwarzlose, el disparo se volvía errático a altas velocidades del motor. [47]
Aparte de un control que activaba el seguidor de leva y disparaba el arma en un solo movimiento, este mecanismo estaba basado estrechamente en el mecanismo Fokker Stangensteuerung original . [47] Fue diseñado por el Oberleutnant Guido Priesel y se convirtió en estándar en los cazas Oeffag Albatros en 1918. [48]
Este mecanismo fue diseñado por el teniente Eduard Zaparka. [48] El accionamiento se realizaba desde la parte trasera del árbol de levas de un motor Hiero a través de un eje de transmisión con juntas cardán. La cadencia de tiro, con el posterior cañón Schwarzlose, era de hasta 500 disparos por minuto. La ametralladora tenía que estar situada bastante adelante, donde fuera inaccesible para el piloto, de modo que los atascos no pudieran eliminarse en vuelo. [47]
Basado en el principio del mecanismo de control central Fokker , con accionamientos flexibles conectados al árbol de levas y con impulsos de disparo generados por el motor del gatillo de cada cañón. Su velocidad de disparo se limitó a 360-380 disparos por minuto, y se redujo para que funcionara de manera más confiable con el difícil cañón Schwarzlose. [49]
La sincronización de los cañones británicos tuvo un comienzo rápido pero algo inestable. Los primeros mecanismos de sincronización mecánicos resultaron ser ineficientes y poco fiables y la estandarización completa del mecanismo hidráulico "CC" muy satisfactorio no se logró hasta noviembre de 1917. Los cañones sincronizados parecen haber sido bastante impopulares entre los pilotos de caza británicos hasta bien entrado 1917 y la ametralladora Lewis sobre el ala, en su montaje Foster , siguió siendo el arma de los Nieuport en servicio británico, siendo también considerada inicialmente como el arma principal del SE5 . [50] Significativamente, los primeros problemas con el mecanismo CC se consideraron uno de los asuntos menos urgentes para el escuadrón No. 56 en marzo de 1917, ocupado en poner a sus nuevos cazas SE5 en condiciones de combate antes de ir a Francia, ya que tenían la Lewis sobre el ala como respaldo. [51] Ball de hecho hizo que le quitaran por completo su ametralladora Vickers por un tiempo, para ahorrar peso. [52]
El primer mecanismo sincronizador británico fue construido por el fabricante de la ametralladora para la que fue diseñado: entró en producción en diciembre de 1915. George Challenger , el diseñador, era en ese momento ingeniero en Vickers. En principio se parecía mucho a la primera forma del mecanismo Fokker, aunque esto no se debió a que fuera una copia (como a veces se informa), no fue hasta abril de 1916 que un Fokker capturado estuvo disponible para análisis técnico. El hecho es que ambos mecanismos se basaron estrechamente en la patente de Saulnier. La primera versión era impulsada por un engranaje reductor unido a un husillo de bomba de aceite de motor rotativo como en el diseño de Saulnier y una pequeña leva generadora de impulsos estaba montada externamente en el lado de babor del fuselaje delantero, donde era fácilmente accesible para su ajuste. [53]
Desafortunadamente, cuando el engranaje se instaló en tipos como el Bristol Scout y el Sopwith 1½ Strutter , que tenían motores rotativos y su ametralladora que disparaba hacia adelante frente a la cabina, la larga varilla de empuje que conectaba el engranaje con el cañón tuvo que montarse en un ángulo incómodo, en el que era propenso a torcerse y deformarse, así como a expandirse y contraerse debido a los cambios de temperatura.
Por esta razón, el BE12 , el RE8 y el propio FB 19 de Vickers montaron sus ametralladoras de tiro frontal en el lado de babor del fuselaje, de modo que una versión relativamente corta de la varilla de empuje pudiera conectarse directamente al cañón.
Esto funcionó razonablemente bien, aunque la posición "incómoda" del cañón, que impedía apuntar directamente, fue muy criticada inicialmente. Resultó ser un problema menor de lo que se suponía al principio una vez que se comprendió que era el avión el que apuntaba y no el cañón en sí. El último tipo de avión en ser equipado con el tren de aterrizaje Vickers-Challenger, el RE8, mantuvo la posición del cañón a babor incluso después de que la mayoría fueran equipados con el tren de aterrizaje CC a mediados de 1917.
El teniente Victor Dibovski, un oficial de la Armada Imperial Rusa , mientras servía como miembro de una misión a Inglaterra para observar e informar sobre los métodos de producción de aviones británicos, sugirió un mecanismo de sincronización de su propio diseño. Según fuentes rusas, este mecanismo ya había sido probado en Rusia, con resultados mixtos, [54] aunque es posible que el mecanismo Dibovski anterior fuera en realidad un sistema deflector en lugar de un verdadero sincronizador. En cualquier caso, el suboficial FW Scarff trabajó con Dibovski para desarrollar y realizar el mecanismo, que funcionaba según el conocido principio de leva y jinete, siendo la conexión al cañón mediante la habitual varilla de empuje y una serie bastante complicada de palancas. Estaba engranado para reducir la velocidad a la que se enviaban los impulsos de disparo al cañón (y, por lo tanto, mejorar la fiabilidad, aunque no la velocidad de disparo). El mecanismo fue pedido para la RNAS y siguió al mecanismo Vickers-Challenger en producción en cuestión de semanas. Era más adaptable a los motores rotativos que el Vickers-Challenger, pero aparte de los primeros Sopwith 1½ Strutters construidos por órdenes de RNAS en 1916, y posiblemente algunos primeros Sopwith Pup , no parece que se hayan registrado aplicaciones reales. [55]
El tren de aterrizaje Ross era un tren de aterrizaje provisional, construido en el campo, diseñado en 1916 específicamente para reemplazar los trenes de aterrizaje Vickers-Challenger inadecuados en los 1½ Strutters del Escuadrón No.70 de la RFC . [Nota 10] Oficialmente fue diseñado por el Capitán Ross del No.70, aunque se ha sugerido que un sargento de vuelo que trabajaba bajo el Capitán Ross fue en gran parte responsable. El tren de aterrizaje aparentemente se usó solo en los 1½ Strutters, pero el escuadrón No.45 usó al menos algunos ejemplos del tren de aterrizaje, así como el No.70. Fue reemplazado por el tren de aterrizaje Sopwith-Kauper cuando ese tren de aterrizaje estuvo disponible. [56]
Norman Macmillan , escribiendo algunos años después del evento, afirmó que el mecanismo Ross tenía una cadencia de fuego muy lenta, pero que dejaba intacto el disparador original, de modo que era posible "en una situación muy complicada" "disparar el cañón directamente sin el mecanismo, y obtener la cadencia de fuego normal del cañón terrestre". Macmillan afirmó que las hélices con hasta veinte impactos lograron, no obstante, que su avión llegara a casa. [57] Algunos aspectos de esta información son difíciles de conciliar con la forma en que realmente funcionaba un cañón sincronizado, y bien pueden ser una cuestión de que la memoria de Macmillan le jugó una mala pasada. [56]
Otro sincronizador "fabricado en campo" fue el ARSIAD: producido por la Sección de Reparación de Aeroplanos del Depósito de Aeronaves N° 1 en 1916. Parece que se sabe poco sobre él, aunque es posible que se haya instalado en algunos de los primeros RE8 para los que no se pudieron encontrar engranajes Vickers-Challenger. [56]
Tanto Airco como Armstrong Whitworth diseñaron sus propios engranajes específicamente para sus propios aviones. La estandarización del engranaje CC hidráulico (descrito a continuación) se produjo antes de que ninguno de ellos se hubiera producido en grandes cantidades. [58] Solo el engranaje de Sopwith (siguiente sección) entró en producción.
Los primeros engranajes de sincronización mecánica instalados en los primeros cazas Sopwith eran tan insatisfactorios que a mediados de 1916 los Sopwith tenían un engranaje mejorado diseñado por su capataz de fábrica Harry Kauper , amigo y colega de su compatriota australiano Harry Hawker . [59] Este engranaje estaba específicamente destinado a superar los fallos de los engranajes anteriores. Las patentes relacionadas con las versiones Mk.II y Mk.III ampliamente modificadas se solicitaron en enero y junio de 1917.
La eficiencia mecánica se mejoró al invertir la acción de la varilla de empuje. El impulso de disparo se generaba en un punto bajo de la leva en lugar de en el lóbulo de la leva como en la patente de Saulnier. De este modo, la fuerza sobre la varilla se ejercía por tensión en lugar de compresión (o, en un lenguaje menos técnico, el motor del gatillo funcionaba al ser "tirado" en lugar de "empujado"), lo que permitía que la varilla fuera más ligera, minimizando su inercia para que pudiera funcionar más rápido (al menos en las primeras versiones del mecanismo, cada revolución de la rueda de leva producía dos impulsos de disparo en lugar de uno). Una sola palanca de disparo acoplaba el mecanismo y disparaba el arma en una sola acción, en lugar de tener que "encender" el mecanismo y luego disparar, como en algunos mecanismos anteriores.
Se instalaron 2.750 unidades del tren de aterrizaje Sopwith-Kauper en aviones de servicio: además de ser el tren de aterrizaje estándar para el Sopwith Pup y el Triplane , se instaló en muchos de los primeros Camel y reemplazó a los trenes de aterrizaje anteriores en los 1½ Strutter y otros tipos de Sopwith. Sin embargo, en noviembre de 1917, a pesar de varias modificaciones, se estaba haciendo evidente que incluso el tren de aterrizaje Sopwith-Kauper sufría de las limitaciones inherentes a los trenes de aterrizaje mecánicos. Los escuadrones Camel, en particular, informaron que las hélices se "atravesaban" con frecuencia y que los trenes de aterrizaje tenían una tendencia a "salirse". El desgaste, así como la mayor cadencia de fuego del cañón Vickers y las mayores velocidades del motor fueron responsables de esta disminución en el rendimiento y la fiabilidad. En ese momento, los problemas iniciales del tren de aterrizaje hidráulico CC se habían superado y se convirtió en estándar para todos los aviones británicos, incluidos los Sopwith. [59]
El mayor Colley, oficial jefe de experimentos y asesor de artillería del Departamento de Invenciones de Municiones del Ministerio de Guerra, se interesó en la teoría de la transmisión de ondas de George Constantinesco y trabajó con él para determinar cómo se podía poner en práctica su invento, llegando finalmente a la idea de desarrollar un mecanismo de sincronización basado en ella. El mayor Colley utilizó sus contactos en el Real Cuerpo Aéreo y la Artillería Real (su propio cuerpo) para obtener el préstamo de una ametralladora Vickers y 1.000 cartuchos de munición.
Constantinesco se basó en su trabajo con perforadoras de roca para desarrollar un mecanismo de sincronización utilizando su sistema de transmisión de ondas. [60] En mayo de 1916, preparó el primer dibujo y un modelo experimental de lo que se conocería como el mecanismo de control de fuego Constantinesco o "engranaje CC (Constantinesco-Colley)". La primera solicitud de patente provisional para el engranaje se presentó el 14 de julio de 1916 (n.º 512).
Al principio, el meticuloso Constantinesco no estaba satisfecho con el extraño impacto ligeramente desviado en su disco de prueba. Se descubrió que inspeccionar cuidadosamente la munición solucionaba este problema (común, por supuesto, a todos los engranajes de este tipo); con balas de buena calidad, el rendimiento del engranaje complació incluso a su creador. [61] AM Low , que comandaba los trabajos experimentales secretos del Royal Flying Corps en Feltham, participó en las pruebas. El sistema fue perfeccionado por Constantinesco en colaboración con el impresor e ingeniero de Fleet Street Walter Haddon en Haddon Engineering Works en Honeypot Lane, Alperton. [62] El primer engranaje CC funcional se probó en el aire en un BE2c en agosto de 1916. [63]
El nuevo mecanismo tenía varias ventajas sobre todos los mecanismos mecánicos: la velocidad de disparo mejoraba mucho, la sincronización era mucho más precisa y, sobre todo, se adaptaba fácilmente a cualquier tipo de motor y fuselaje, en lugar de necesitar un generador de impulsos especialmente diseñado para cada tipo de motor y conexiones especiales para cada tipo de avión. [64] A largo plazo (siempre que se mantuviera y ajustara adecuadamente), también resultó mucho más duradero y menos propenso a fallar. [65]
Los DH.4 del Escuadrón N° 55 llegaron a Francia el 6 de marzo de 1917 equipados con el nuevo tren de aterrizaje, [64] seguidos poco después por los Bristol Fighters del Escuadrón N° 48 y los S.E.5 del Escuadrón N° 56. Los primeros modelos de producción tuvieron algunos problemas iniciales en servicio, ya que la tripulación de tierra aprendió a reparar y ajustar los nuevos trenes de aterrizaje, y los pilotos a operarlos. [65] Fue a finales de 1917 antes de que estuviera disponible una versión del tren de aterrizaje que pudiera operar ametralladoras gemelas, por lo que los primeros Sopwith Camels tuvieron que ser equipados con el tren de aterrizaje Sopwith-Kauper en su lugar.
A partir de noviembre de 1917, el mecanismo se convirtió finalmente en estándar, y se instaló en todos los nuevos aviones británicos con cañones sincronizados desde esa fecha hasta el Gloster Gladiator de 1937.
Entre marzo y diciembre de 1917, se instalaron más de 6.000 engranajes en las máquinas del Royal Flying Corps y del Royal Naval Air Service. Entre enero y octubre de 1918, durante el período en el que se formó la Royal Air Force a partir de los dos servicios anteriores el 1 de abril de 1918, se instalaron veinte mil sistemas de sincronización de cañones "Constantinesco-Colley" en aviones militares británicos. Se fabricaron un total de 50.000 engranajes durante los veinte años que fue equipo estándar.
El mecanismo CC no fue el único mecanismo hidráulico que se propuso; en 1917, el mecánico de aire AR Betteridge del escuadrón n.° 1 del Cuerpo Aéreo Australiano construyó y probó un mecanismo de su propio diseño mientras servía con su unidad en Palestina. No hubo ningún interés oficial en este dispositivo; posiblemente el mecanismo CC ya estaba en perspectiva. [66] Es muy probable que la ilustración sea del banco de pruebas para este mecanismo.
La Aviación Militar Francesa tuvo la suerte de poder estandarizar dos mecanismos de sincronización razonablemente satisfactorios (uno adaptado para motores rotativos y el otro para "estacionarios" (en línea)) casi desde el principio.
El primer sincronizador francés fue desarrollado por el sargento mecánico Robert Alkan y el ingeniero de ingeniería marítima Hamy. Se basaba estrechamente en el mecanismo definitivo de sincronizador Fokker : la principal diferencia era que la varilla de empuje se instalaba dentro del cañón Vickers, utilizando un tubo de vapor redundante en la camisa de refrigeración. Esto mitigaba un inconveniente importante de otros engranajes de varilla de empuje, ya que la varilla, al estar sostenida en toda su longitud, era mucho menos propensa a la distorsión o rotura. Los cañones Vickers modificados para incorporar este mecanismo se pueden distinguir por la carcasa para el resorte de la varilla de empuje, que sobresale de la parte delantera del cañón como un segundo cañón. Este mecanismo se instaló por primera vez y se probó en el aire en un Nieuport 12 , el 2 de mayo de 1916, y otros engranajes de preproducción se instalaron en los cazas Morane-Saulnier y Nieuport contemporáneos. El mecanismo Alkan-Hamy fue estandarizado como Sistema de Sincronización para Vickers Tipo I (motores rotativos) , y estuvo disponible en grandes cantidades a tiempo para la llegada del Nieuport 17 al frente a mediados de 1916, como mecanismo estándar para los cañones de tiro hacia adelante de los aviones franceses con motor rotativo. [67]
El Nieuport 28 utilizaba un mecanismo diferente, conocido actualmente solo a través de la documentación estadounidense, donde se lo describe como el "engranaje sincronizador Nieuport" o el "engranaje Gnome". [68] Un eje de transmisión giratorio, impulsado por el cárter giratorio del motor rotativo Gnome 9N Monosoupape de 160 CV del Nieuport , impulsaba dos motores de gatillo ajustables por separado, cada uno de los cuales impartía impulsos de disparo a su cañón por medio de su propia varilla corta. [69] La evidencia fotográfica sugiere que una versión anterior de este mecanismo, que controlaba un solo cañón, podría haber sido instalada en el Nieuport 23 y el Hanriot HD.1 .
El SPAD S.VII fue diseñado en torno al motor Hispano-Suiza de Marc Birkigt , y cuando el nuevo caza entró en servicio en septiembre de 1916 venía armado con un solo cañón Vickers sincronizado con un nuevo engranaje proporcionado por Birkigt para su uso con su motor. A diferencia de la mayoría de los demás engranajes mecánicos, el "engranaje SPAD", como se lo llamaba a menudo, prescindía por completo de una varilla de empuje: los impulsos de disparo se transmitían al cañón de forma torsional mediante un eje oscilante en movimiento , que giraba aproximadamente un cuarto de revolución, alternativamente en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario. Esta oscilación era mecánicamente más eficiente que el movimiento alternativo de una varilla de empuje, lo que permitía velocidades más altas. Oficialmente conocido como Système de Synchronisation pour Vickers Type II (moteurs fixes), el engranaje Birkigt se adaptó más tarde para controlar dos cañones y permaneció en uso en el servicio francés hasta la época de la Segunda Guerra Mundial. [70]
Ningún mecanismo de sincronización ruso entró en producción antes de la Revolución de 1917 , aunque los experimentos de Victor Dibovski en 1915 contribuyeron al mecanismo Scarff-Dibovski británico posterior (descrito anteriormente), y otro oficial naval, GI Lavrov, también diseñó un mecanismo que se instaló en el fracasado Sikorsky S-16 . Los diseños franceses y británicos construidos bajo licencia en Rusia utilizaron los mecanismos Alkan-Hamy o Birkigt. [68]
Los cazas de la era soviética utilizaron cañones sincronizados hasta la época de la Guerra de Corea , cuando el Lavochkin La-11 y el Yakovlev Yak-9 se convirtieron en los últimos aviones equipados con sincronizadores en entrar en combate.
El cañón italiano Fiat-Revelli no demostró ser susceptible de sincronización, por lo que el Vickers se convirtió en el arma estándar del piloto, sincronizado mediante los engranajes Alkan-Hamy o Birkigt. [68]
Los aviones de combate franceses y británicos encargados para la Fuerza Expedicionaria Estadounidense en 1917/18 fueron equipados con sus mecanismos de sincronización "nativos", incluyendo el Alkan-Hamy en los Nieuports y los Sopwith de fabricación francesa , el mecanismo Birkigt en los SPAD y el mecanismo CC para los modelos británicos. El CC también fue adoptado para las ametralladoras gemelas M1917/18 Marlin instaladas en el DH-4 de fabricación estadounidense, y se fabricó en Estados Unidos hasta que apareció en masa el mecanismo Nelson. [68]
El cañón Marlin , accionado por gas, resultó menos sincronizado que el Vickers. Se descubrió que, en ocasiones, los disparos "descontrolados" perforaban la hélice, incluso cuando el mecanismo estaba correctamente ajustado y funcionaba bien. El problema se resolvió finalmente con modificaciones al mecanismo de disparo del Marlin, [71] pero, mientras tanto, el ingeniero Adolph L. Nelson , del Departamento de Ingeniería Aeronáutica de McCook Field, había desarrollado un nuevo mecanismo mecánico especialmente adaptado al Marlin, conocido oficialmente como sincronizador de un solo disparo Nelson. [72] En lugar de la varilla de empuje común en muchos engranajes mecánicos, o la "varilla de tracción" del Sopwith-Kauper, el mecanismo Nelson utilizaba un cable mantenido en tensión para la transmisión de los impulsos de disparo al cañón. [68]
Los modelos de producción llegaron demasiado tarde para su uso antes del final de la Primera Guerra Mundial, pero el equipo Nelson se convirtió en el estándar estadounidense de posguerra, ya que las ametralladoras Vickers y Marlin fueron eliminadas gradualmente en favor de la ametralladora Browning calibre .30 .
El mecanismo Nelson demostró ser fiable y preciso, pero era caro de producir y la necesidad de que su cable tuviera un recorrido recto podía crear dificultades cuando se tenía que instalar en un nuevo modelo. En 1929, el último modelo (el mecanismo E-4) tenía un generador de impulsos nuevo y simplificado, un nuevo motor de disparo y el cable de impulsos estaba encerrado en un tubo de metal, lo que lo protegía y permitía curvas poco profundas. Si bien el principio básico del nuevo mecanismo permaneció inalterado: prácticamente todos los componentes habían sido rediseñados y ya no se lo conocía oficialmente como mecanismo "Nelson". El mecanismo se modernizó aún más en 1942 como el E-8. Este modelo final tenía un generador de impulsos modificado que era más fácil de ajustar y se controlaba desde la cabina mediante un solenoide eléctrico en lugar de un cable Bowden.
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La utilidad de los engranajes de sincronización desapareció naturalmente por completo cuando los motores a reacción eliminaron la hélice, al menos en los aviones de combate, pero la sincronización de los cañones, incluso en los aviones con un solo motor alternativo, ya había estado en declive veinte años antes de esto.
El aumento de velocidad de los nuevos monoplanos de mediados y finales de la década de 1930 significó que el tiempo disponible para lanzar una cantidad suficiente de fuego para derribar un avión enemigo se redujo enormemente. Al mismo tiempo, el vehículo principal del poder aéreo se consideraba cada vez más el gran bombardero totalmente metálico: lo suficientemente potente como para llevar protección blindada en sus zonas vulnerables. Dos ametralladoras del calibre de un fusil ya no eran suficientes, especialmente para los planificadores de la defensa que esperaban un papel principalmente estratégico para el poder aéreo. Un caza "antibombardero" eficaz necesitaba algo más.
Las alas monoplano en voladizo proporcionaban un amplio espacio para montar armamento y, al ser mucho más rígidas que las antiguas alas arriostradas con cables, ofrecían un montaje casi tan estable como el fuselaje. Este nuevo contexto también hizo que la armonización de los cañones de las alas fuera más satisfactoria, produciendo un cono de fuego bastante estrecho en los rangos cercanos y medios en los que el armamento de los cañones de un caza era más efectivo.
La conservación de los cañones montados en el fuselaje, con el peso adicional de su mecanismo de sincronización (que reducía su cadencia de fuego, aunque sólo ligeramente, y todavía fallaba ocasionalmente, lo que provocaba daños en las hélices) se volvió cada vez menos atractiva. Esta filosofía de diseño, común en Gran Bretaña y Francia (y, después de 1941, en los Estados Unidos) tendía a eliminar por completo los cañones montados en el fuselaje. Por ejemplo, las especificaciones originales de 1934 para el Hawker Hurricane eran para un armamento similar al del Gloster Gladiator: cuatro ametralladoras, dos en las alas y dos en el fuselaje, sincronizadas para disparar a través del arco de la hélice. La ilustración opuesta es de una maqueta temprana del prototipo, que muestra el cañón del fuselaje de estribor. El prototipo ( K5083 ) tal como se completó tenía lastre que representaba este armamento; los Hurricane I de producción, sin embargo, estaban armados con ocho cañones, todos en las alas. [73]
Otro enfoque, común a Alemania , la Unión Soviética y Japón , aunque reconocía la necesidad de aumentar el armamento, prefería un sistema que incluyera armas sincronizadas. Los cañones centralizados tenían la ventaja real de que su alcance estaba limitado solo por la balística, ya que no necesitaban la armonización de cañones necesaria para concentrar el fuego de los cañones montados en las alas. Se consideraba que recompensaban al verdadero tirador, ya que implicaban una menor dependencia de la tecnología de miras de los cañones. El montaje de los cañones en el fuselaje también concentraba la masa en el centro de gravedad, mejorando así la capacidad de balanceo del caza. [74] Una fabricación de munición más consistente y sistemas de engranajes de sincronización mejorados hicieron que todo el concepto fuera más eficiente y efectivo, al tiempo que facilitaban su aplicación a armas de mayor calibre, como el cañón automático ; además, las hélices de velocidad constante que rápidamente se convirtieron en equipo estándar en los cazas de la Segunda Guerra Mundial significaron que la relación entre la velocidad de la hélice y la velocidad de disparo de los cañones variaba de manera menos errática.
El canto del cisne de la sincronización pertenece a los últimos cazas soviéticos con motor alternativo, que en gran medida se las arreglaron con cañones sincronizados de disparo lento durante el período de la Segunda Guerra Mundial y después. De hecho, los últimos aviones equipados con sincronizadores que entraron en acción en combate fueron el Lavochkin La-11 y el Yakovlev Yak-9 durante la Guerra de Corea . [75]
El acto de dispararse a la propia hélice es un cliché que se puede encontrar en gags cómicos, como el cortometraje de dibujos animados de 1965 "Just Plane Beep" [76] protagonizado por Wile E. Coyote y el Correcaminos . En esta película, el Coyote atacante reduce su hélice a astillas después de que numerosas balas la impacten.