El Napier Sabre es un motor aeronáutico británico de pistón , cilindro H-24 , refrigeración líquida , válvula de manguito , diseñado por el mayor Frank Halford y construido por D. Napier & Son durante la Segunda Guerra Mundial . El motor evolucionó hasta convertirse en uno de los motores de avión de pistón en línea más potentes del mundo, pasando de 2200 hp (1600 kW) en sus versiones anteriores a 3500 hp (2600 kW) en prototipos de último modelo.
Los primeros aviones operativos propulsados por el Sabre fueron el Hawker Typhoon y el Hawker Tempest ; El primer avión propulsado por el Sabre fue el Napier-Heston Racer , que fue diseñado para capturar el récord mundial de velocidad. [nb 1] Otros aviones que utilizaron el Sabre fueron los primeros prototipos y variantes de producción del Blackburn Firebrand , el prototipo Martin-Baker MB 3 y un prototipo Hawker Fury . La rápida introducción de los motores a reacción después de la guerra condujo a la rápida desaparición del Sabre, ya que había menos necesidad de motores aeronáuticos de pistón militares de alta potencia y porque Napier centró su atención en el desarrollo de motores turbohélice como el Naiad y Eland .
Antes del Sabre, Napier había estado trabajando en grandes motores aeronáuticos durante algún tiempo. El más famoso fue el Lion , que había sido un motor de gran éxito entre las guerras mundiales y, en una forma modificada, había propulsado a varios de los competidores del Supermarine Schneider Trophy en 1923 y 1927, así como a varios coches récord de velocidad en tierra . A finales de la década de 1920, el León ya no era competitivo y se empezó a trabajar en reemplazos.
Napier siguió al León con dos diseños de bloques H : el H-16 Rapier y el H-24 Dagger . El bloque H tiene un diseño compacto y consta de dos motores opuestos horizontalmente, uno encima o al lado del otro. Dado que los cilindros están opuestos, el movimiento en uno se equilibra con el movimiento en el lado opuesto, eliminando tanto la vibración de primer orden como la de segundo orden. En estos nuevos diseños, Napier eligió la refrigeración por aire, pero en servicio, resultó imposible enfriar adecuadamente los cilindros traseros, lo que hacía que los motores no fueran fiables.
Durante la década de 1930, los estudios demostraron la necesidad de motores capaces de desarrollar un caballo de fuerza por pulgada cúbica de cilindrada (alrededor de 45 kW/ litro ). Esta potencia era necesaria para propulsar aviones lo suficientemente grandes como para transportar grandes cargas de combustible en vuelos de larga distancia. Un motor grande típico de la época, el Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp , desarrollaba unos 1.200 caballos de fuerza (890 kW) con 1.830 pulgadas cúbicas (30 litros), por lo que sería necesario un avance de alrededor del 50 por ciento. Esto requirió cambios radicales y, si bien muchas empresas intentaron construir un motor de este tipo, ninguna lo logró. [ cita necesaria ]
En 1927, Harry Ricardo publicó un estudio sobre el concepto de motor con válvulas de manguito . En él, escribió que era poco probable que los motores tradicionales con válvulas de asiento produjeran mucho más de 1.500 hp (1.100 kW), una cifra que muchas empresas estaban considerando para los motores de próxima generación. Para superar este límite, se tendría que utilizar la válvula de manguito, para aumentar la eficiencia volumétrica , así como para disminuir la sensibilidad del motor a la detonación, que prevalecía con los combustibles de baja calidad y bajo octanaje que se utilizaban en ese momento. [1] Halford había trabajado para Ricardo entre 1919 y 1922 en su oficina de Londres [nb 2] y la oficina de Halford en 1923 estaba en Ladbroke Grove, North Kensington, a sólo unas pocas millas de Ricardo, mientras que la oficina de Halford en 1929 estaba aún más cerca (700 yardas). [2] [3] y mientras que en 1927 Ricardo comenzó a trabajar con Bristol Engines en una línea de diseños de válvulas de manguito, [4] Halford comenzó a trabajar con Napier, [5] utilizando el Dagger como base. La disposición del bloque H, con su equilibrio inherente y la carrera relativamente corta del Sabre, le permitía funcionar a una mayor velocidad de rotación, para entregar más potencia con un desplazamiento más pequeño, siempre que se pudiera mantener una buena eficiencia volumétrica (con mejores respirar), lo que podrían hacer las válvulas de manguito. [6]
La compañía Napier decidió primero desarrollar un gran motor de 24 cilindros refrigerado por líquido, capaz de producir al menos 2000 hp (1500 kW) a fines de 1935. Aunque la compañía continuó con el diseño en H opuesto del Dagger, este nuevo diseño posicionó el cilindro bloques horizontalmente y se debía utilizar válvulas de manguito. [7] Todos los accesorios se agruparon convenientemente encima y debajo de los bloques de cilindros, en lugar de estar en la parte delantera y trasera del motor, como en la mayoría de los diseños contemporáneos. [7]
El Ministerio del Aire apoyó el programa Sabre con una orden de desarrollo en 1937 por dos razones: proporcionar un motor alternativo si el Rolls-Royce Vulture y el Bristol Centaurus fallaban como próxima generación de motores de alta potencia y mantener a Napier en el motor aeronáutico. industria. [8] Los primeros motores Sabre estuvieron listos para ser probados en enero de 1938, aunque estaban limitados a 1.350 hp (1.010 kW). En marzo, estaban pasando pruebas con 2.050 hp (1.530 kW) y en junio de 1940, cuando el Sabre pasó la prueba de 100 horas del Ministerio del Aire , las primeras versiones de producción entregaban 2.200 hp (1.600 kW) de sus 2.238 pulgadas cúbicas. (37 litros) de cilindrada. [7] A finales de año, producían 2.400 caballos de fuerza (1.800 kW). El Rolls-Royce Merlin II contemporáneo de 1940 generaba poco más de 1.000 caballos de fuerza (750 kW) con una cilindrada de 1.647 pulgadas cúbicas (27 litros).
Los problemas surgieron tan pronto como comenzó la producción en masa. Los artesanos de Napier habían ensamblado a mano los motores prototipo y resultó difícil adaptarlos a las técnicas de producción en línea de ensamblaje. Los casquillos fallaban a menudo debido a la forma en que estaban fabricados en acero al cromo-molibdeno, lo que provocaba que los cilindros se atascaran, lo que provocó la pérdida del único prototipo del Martin-Baker MB 3 . [9] [10] El Ministerio de Producción Aeronáutica fue responsable del desarrollo del motor y dispuso que la Bristol Aeroplane Company mecanizara las camisas a partir de las piezas forjadas de sus motores Taurus. Estos manguitos de acero austenítico nitrurado fueron el resultado de muchos años de desarrollo intensivo de manguitos, una experiencia que Napier no tenía. Hubo que instalar filtros de aire cuando apareció un nuevo problema en las mangas en 1944, cuando los aviones operaban desde suelo normando con su polvo abrasivo y arenoso. [11]
El control de calidad resultó ser inadecuado: los motores a menudo se entregaban con piezas fundidas mal limpiadas, anillos de pistón rotos y restos de maquinaria dentro del motor. [12] Los mecánicos estaban sobrecargados de trabajo tratando de mantener los Sabres en funcionamiento y durante el clima frío tenían que hacerlos funcionar cada dos horas durante la noche para que el aceite del motor no se congelara e impidiera que el motor arrancara al día siguiente. [nb 3] Estos problemas tardaron demasiado en solucionarse y el motor ganó mala reputación. Para empeorar las cosas, los mecánicos y pilotos que no estaban familiarizados con la diferente naturaleza del motor tendían a culpar al Sabre por los problemas causados por no seguir los procedimientos correctos. Esto se vio agravado por los representantes de la empresa competidora Rolls-Royce, que tenía su propia agenda. En 1944, Rolls-Royce produjo un prototipo de diseño similar llamado Eagle .
Napier parecía complaciente y modificó el diseño para lograr un mejor rendimiento. En 1942, inició una serie de proyectos para mejorar su rendimiento a gran altitud, con la adición de un sobrealimentador de dos etapas y tres velocidades , cuando el motor básico aún no funcionaba de manera confiable. En diciembre de 1942, la empresa fue comprada por la English Electric Company , que puso fin inmediatamente al proyecto del supercargador y dedicó toda la empresa a solucionar los problemas de producción, lo que se consiguió rápidamente.
En 1944, el Sabre V entregaba 2.400 caballos de fuerza (1.800 kilovatios) de manera constante y la reputación del motor comenzó a mejorar. Esta fue la última versión en entrar en servicio, siendo utilizada en el Hawker Typhoon y su derivado, el Hawker Tempest . Sin el sobrealimentador avanzado, el rendimiento del motor a más de 20.000 pies (6.100 m) cayó rápidamente y los pilotos que volaban aviones propulsados por Sabre generalmente recibieron instrucciones de entrar en combate solo por debajo de esta altitud. A baja altura, ambos aviones eran formidables. A medida que se fue ganando lentamente la superioridad aérea sobre Europa continental, los Typhoon se utilizaron cada vez más como cazabombarderos , en particular por la Segunda Fuerza Aérea Táctica de la RAF . El Tempest se convirtió en el principal destructor de la bomba voladora V-1 ( Fieseler Fi 103 ), ya que era el más rápido de todos los cazas aliados a niveles bajos. Posteriormente, el Tempest destruyó unos 20 aviones a reacción Messerschmitt Me 262 .
El desarrollo continuó y el posterior Sabre VII entregó 3500 hp (2600 kW) con un nuevo sobrealimentador. Al final de la Segunda Guerra Mundial, había varios motores de la misma clase de potencia. El Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major de cuatro filas y 28 cilindros radiales produjo 3000 hp (2200 kW) en los primeros tipos y los posteriores produjeron 3800 hp (2800 kW), pero requirieron casi el doble de cilindrada para hacerlo. 4.360 pulgadas cúbicas (71 litros).
Nota: [nota 4]
El motor se ha utilizado en muchos aviones, incluidos dos cazas producidos en masa. [19]
Datos de Lumsden [21] [22]
Motores comparables
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