El Napier Sabre es un motor aeronáutico británico de 24 cilindros en H , con refrigeración líquida , válvulas de manguito y pistón , 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 aeronáuticos de pistón en línea más potentes del mundo, desarrollando desde 2200 hp (1600 kW) en sus versiones anteriores hasta 3500 hp (2600 kW) en los prototipos de modelos tardíos.
Los primeros aviones operativos que fueron 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 motores a reacción después de la guerra condujo a la rápida desaparición del Sabre, ya que había menos necesidad de motores de aviación de pistón militares de alta potencia y porque Napier centró su atención en el desarrollo de motores de turbohélice como el Naiad y el Eland .
Antes del Sabre, Napier había estado trabajando en grandes motores aeronáuticos durante algún tiempo. Su más famoso fue el Lion , que había sido un motor muy exitoso entre las dos guerras mundiales y que, en forma modificada, había propulsado a varios de los competidores del Trofeo Schneider de Supermarine en 1923 y 1927, así como a varios autos que batieron récords de velocidad en tierra . A fines de la década de 1920, el Lion ya no era competitivo y se comenzó a trabajar en reemplazos.
Napier siguió al Lion con dos diseños de bloque H : el H-16 Rapier y el H-24 Dagger . El bloque H tiene un diseño compacto, que consta de dos motores opuestos horizontalmente, uno encima o al lado del otro. Como los cilindros están opuestos, el movimiento de uno se equilibra con el movimiento del lado opuesto, eliminando tanto la vibración de primer orden como la de segundo orden. En estos nuevos diseños, Napier eligió refrigeración por aire, pero en servicio, los cilindros traseros demostraron ser imposibles de enfriar adecuadamente, lo que hizo que los motores no fueran confiables.
Durante la década de 1930, los estudios demostraron la necesidad de motores capaces de desarrollar un caballo de fuerza por pulgada cúbica de desplazamiento (aproximadamente 45 kW/ litro ). Tal potencia de salida era necesaria para propulsar aviones lo suficientemente grandes como para transportar grandes cargas de combustible para vuelos de largo alcance. Un motor grande típico de la época, el Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp , desarrollaba alrededor de 1.200 caballos de fuerza (890 kW) a partir de 1.830 pulgadas cúbicas (30 litros), por lo que se necesitaría un avance de alrededor del 50 por ciento. Esto exigía cambios radicales y, aunque muchas empresas intentaron construir un motor de este tipo, ninguna tuvo éxito. [ cita requerida ]
En 1927, Harry Ricardo publicó un estudio sobre el concepto del motor de válvulas de manguito . En él, escribió que los motores de válvulas de asiento tradicionales probablemente no producirían mucho más de 1500 hp (1100 kW), una cifra que muchas empresas tenían en la mira para los motores de la 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 era frecuente con los combustibles de baja calidad y bajo octanaje que se usaban 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. El diseño 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 a partir de un desplazamiento menor, siempre que se pudiera mantener una buena eficiencia volumétrica (con mejor respiración), lo que las válvulas de manguito podían hacer. [6]
La empresa Napier decidió desarrollar primero un gran motor de 24 cilindros refrigerado por líquido, capaz de producir al menos 2000 hp (1500 kW) a finales de 1935. Aunque la empresa continuó con el diseño en H opuesta del Dagger, este nuevo diseño posicionó los bloques de cilindros horizontalmente y se usaron 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: para proporcionar un motor alternativo si el Rolls-Royce Vulture y el Bristol Centaurus fallaban como la próxima generación de motores de alta potencia y para mantener a Napier en la industria de los motores aeronáuticos. [8] Los primeros motores Sabre estuvieron listos para las pruebas en enero de 1938, aunque estaban limitados a 1.350 hp (1.010 kW). En marzo, estaban pasando las pruebas a 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) a partir de sus 2.238 pulgadas cúbicas (37 litros) de cilindrada. [7] A finales de año, estaban produciendo 2.400 hp (1.800 kW). El Rolls-Royce Merlin II de 1940 generaba poco más de 1.000 caballos de fuerza (750 kW) a partir de una cilindrada de 1.647 pulgadas cúbicas (27 litros).
Los problemas surgieron tan pronto como comenzó la producción en masa. Los motores prototipo habían sido ensamblados a mano por artesanos de Napier y resultó difícil adaptarlos a las técnicas de producción en cadena. Las camisas a menudo fallaban debido a la forma en que estaban fabricadas a partir de acero al cromo-molibdeno, lo que provocaba el agarrotamiento de los cilindros, lo que provocó la pérdida del único prototipo Martin-Baker MB 3. [ 9] [10] El Ministerio de Producción Aeronáutica fue responsable del desarrollo del motor y dispuso que las camisas fueran mecanizadas por la Bristol Aeroplane Company a partir de sus forjados de motor Taurus. Estas camisas de acero austenítico nitrurado fueron el resultado de muchos años de desarrollo intensivo de camisas, experiencia que Napier no tenía. Tuvieron que instalarse filtros de aire cuando apareció un nuevo problema de camisa en 1944, cuando los aviones operaban desde suelo de Normandía 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 recortes de máquinas dejados 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 solidificara e impidiera que el motor arrancara al día siguiente. [nb 3] Estos problemas tardaron demasiado en solucionarse y el motor se ganó una mala reputación. Para empeorar las cosas, los mecánicos y los pilotos que no estaban familiarizados con la naturaleza diferente del motor tendían a culpar al Sabre de los problemas que se causaban 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 retocó el diseño para obtener un mejor rendimiento. En 1942, comenzó 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 compañía fue comprada por la English Electric Company , que terminó el proyecto del sobrealimentador de inmediato y dedicó toda la empresa a resolver los problemas de producción, lo que se logró 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) disminuyó rápidamente y los pilotos que volaban aviones con motor Sabre generalmente recibían instrucciones de entrar en combate solo por debajo de esta altitud. A baja altitud, ambos aviones eran formidables. A medida que se ganaba lentamente la superioridad aérea sobre Europa continental, los Typhoon se usaban 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 volante V-1 ( Fieseler Fi 103 ), ya que era el más rápido de todos los cazas aliados a baja altura. Más tarde, el Tempest destruyó alrededor de 20 aviones a reacción Messerschmitt Me 262 .
El desarrollo continuó y el posterior Sabre VII entregó 3.500 hp (2.600 kW) con un nuevo sobrealimentador. Al final de la Segunda Guerra Mundial, había varios motores en la misma clase de potencia. El Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major radial de cuatro filas y 28 cilindros produjo 3.000 hp (2.200 kW) al principio y los modelos posteriores produjeron 3.800 hp (2.800 kW), pero estos necesitaban casi el doble de cilindrada para lograrlo, 4.360 pulgadas cúbicas (71 litros).
Nota: [nb 4]
El motor se ha utilizado en muchos aviones, incluidos dos cazas producidos en serie. [19]
Datos de Lumsden [21] [22]
Motores comparables
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