El Packard V-1650 Merlin es una versión del motor de aviación Rolls-Royce Merlin , producido bajo licencia en los Estados Unidos por la Packard Motor Car Company . [1] El motor fue licenciado para expandir la producción del Rolls-Royce Merlin para uso británico. El motor también llenó un vacío en los EE. UU. en un momento en que no había disponibles motores de fabricación estadounidense con potencia similar.
Los primeros V-1650, con un sobrealimentador de una etapa , equivalente al Merlin XX, se utilizaron en el caza P-40F Kittyhawk y en los Hawker Hurricanes de fabricación canadiense [ ancla rota ] . Las versiones posteriores basadas en la serie Merlin 60 incluyeron un sobrealimentador de dos etapas más avanzado para mejorar el rendimiento a grandes altitudes. Encontró su aplicación más notable en el caza norteamericano P-51 Mustang , mejorando el rendimiento del avión para que pudiera escoltar a los bombarderos pesados aliados desde Gran Bretaña hasta Alemania y viceversa.
Al estallar la Segunda Guerra Mundial, la industria aeronáutica británica se expandió enormemente. Había una gran necesidad del motor Rolls-Royce Merlin y se establecieron fábricas paralelas en Crewe, Manchester y Glasgow. Esto no fue suficiente para satisfacer la creciente demanda y el gobierno británico buscó expandir la producción utilizando fabricantes estadounidenses. En septiembre de 1940, Rolls-Royce y Packard Motor Car Company llegaron a un acuerdo para fabricar el Merlin bajo licencia, con un pedido de 130.000.000 de dólares. El primer motor construido por Packard, designado V-1650-1 , funcionó en agosto de 1941. [2] [3]
El primer modelo estadounidense fue una versión del Mark XX, designado V-1650-1 por el ejército estadounidense y Packard Merlin 28 por los británicos. Este motor utilizaba un sobrealimentador de una sola etapa y dos velocidades, cuyo mecanismo de cambio de marchas provenía originalmente de una licencia de patente francesa de Farman. El Merlin 28 se utilizó para el bombardero Avro Lancaster . La versión V-1650-1 de este motor de la USAAF se utilizó en los Curtiss P-40F . Las modificaciones iniciales de Packard a este motor cambiaron los cojinetes del cigüeñal principal de una aleación de cobre y plomo a una combinación de plata y plomo y presentaban un revestimiento de indio . Esto había sido desarrollado por la División Pontiac de General Motors para evitar la corrosión, lo que era posible con los aceites lubricantes que se usaban en ese momento. El revestimiento del cojinete también mejoró la capacidad de rodaje y de carga de la superficie. [ cita requerida ]
En respuesta a una petición del Ministerio del Aire británico de un Merlin de gran altitud para el bombardero de gran altitud presurizado Wellington VI , un equipo de Rolls-Royce bajo la dirección de Stanley Hooker desarrolló un Merlin con sobrealimentación de dos etapas, que se convirtió en la serie Merlin 60. El primer motor de la serie 60 funcionó en marzo de 1941 y voló por primera vez en julio del mismo año. [4] Cuando solo se produjeron 63 ejemplares del Wellington VI, que de otro modo se cancelaría, estos motores se introdujeron en el Spitfire IX como Merlin 61.
Este modelo fue producido posteriormente por Packard como el V-1650-3 y se hizo conocido como el Merlin de "gran altitud" destinado al P-51, la primera conversión de dos etapas de Merlin-Mustang que voló con un Merlin 61 [5] como Mustang X en octubre de 1942, el P-51B (Mustang III) con motor V-1650-3 de producción entró en servicio en 1943. La sección de sobrealimentación de dos velocidades y dos etapas de los Merlin de dos etapas y el V-1650-3 presentaban dos impulsores separados en el mismo eje que normalmente se impulsaban a través de un tren de engranajes en una relación de 6,391:1. Un arreglo de cambio de marchas hidráulico de embragues operados por aceite podía ser activado por un solenoide eléctrico para aumentar esta relación a 8,095:1 en la posición de soplador de alta velocidad. [ cita requerida ]
La relación de transmisión de alta velocidad de los impulsores no era tan alta como la utilizada en el Allison , pero la velocidad del impulsor no es el único factor que determina el rendimiento del motor, que también es una función del tamaño y el paso de las palas del impulsor. El sobrealimentador accionado por engranajes es un accesorio parásito; por lo tanto, el engranaje del impulsor y los perfiles de las palas están cuidadosamente diseñados para obtener la máxima potencia en altitud sin comprometer la potencia disponible en la etapa crítica de despegue del vuelo. La doble etapa de la mezcla de combustible/aire comprimido proporcionó la presión de refuerzo a través de un difusor a los colectores de admisión que aumentaron la altitud crítica del motor. [ cita requerida ]
La capacidad del sobrealimentador para mantener una presión a nivel del mar en el sistema de inducción de los cilindros permitió al Packard Merlin desarrollar más de 1.270 caballos de fuerza (950 kW) por encima de los 30.000 pies (9.100 m). [ cita requerida ] El impulsor de dos etapas creó un calentamiento extremo de la mezcla de combustible y aire durante el proceso de compresión y, para evitar la detonación de la carga comprimida, fue necesario enfriar la mezcla antes de entrar en los cilindros. El enfriamiento se logró en un paso de intercooler fundido en la carcasa de la rueda entre los impulsores de primera y segunda etapa. [ cita requerida ] El refrigerante de etilenglicol se distribuyó mediante una bomba a través de este paso para eliminar el exceso de calor generado por los impulsores. Sin el intercooler, la temperatura de la carga podría ser tan alta como 400 °F (204 °C). [ cita requerida ] El intercooler en sí no era adecuado para lidiar con la alta temperatura y se colocó un núcleo de tubo y aleta de enfriamiento adicional entre la salida del soplador y el colector de inducción a los cilindros. Este radiador se conocía como posenfriador y servía como depósito para el sistema de enfriamiento del supercargador. La mezcla de glicol utilizada para el enfriamiento era independiente del sistema de enfriamiento del motor principal y utilizaba una bomba centrífuga impulsada por el motor para circular el refrigerante a través de un sistema de radiador de avión a una velocidad máxima de 36 galones estadounidenses (136 litros, 30 galones imperiales) por minuto, dependiendo de las rpm del motor. [ cita requerida ] Este sistema combinado redujo la temperatura de carga a niveles adecuados.
Las válvulas de aceleración en la garganta del carburador de corriente ascendente estaban controladas por un control automático de sobrealimentación a través del varillaje del acelerador para mantener la presión del colector seleccionada con los cambios de altitud. Las válvulas solo estaban parcialmente abiertas durante el funcionamiento en tierra y a baja altura para evitar una sobrealimentación del motor. A medida que la densidad del aire disminuye con el aumento de la altitud, las válvulas de aceleración se abrían progresivamente en respuesta a la reducción de la presión atmosférica. Este sistema proporcionaba potencia total dentro de las limitaciones de sobrealimentación del motor hasta la altitud crítica de 26.000 pies (7.900 m). [ cita requerida ]
Los británicos midieron la presión de sobrealimentación en lbf/in2 ( psi). La presión atmosférica normal al nivel del mar es de 14,7 psi, por lo que una lectura de +6 significa que la mezcla de aire y combustible está siendo comprimida por un soplador del sobrealimentador a 20,7 psi antes de ingresar al motor; +25 significa que la mezcla de aire y combustible ahora está siendo comprimida a 39,7 psi.
Los estadounidenses midieron sus índices de sobrealimentación utilizando pulgadas de mercurio (inHg). Una libra-fuerza por pulgada cuadrada equivale a 2,036 inHg o 6,895 kPa, y una atmósfera estándar es 101,325 kPa = 29,92 inHg = 14,70 lbf/in 2 . En los primeros motores Merlin, la presión máxima del colector (de sobrealimentación) era de +18. Esta presión se incrementó en los modelos posteriores.
En los Estados Unidos, muchos motores y fuselajes excedentes de guerra se vendieron a precios relativamente bajos; dos de los artículos más populares fueron los North American P-51 Mustang y los motores Packard V-1650 Merlin, varios de los cuales fueron "trucados" y modificados para carreras aéreas en el Bendix Trophy , las Cleveland Air Races , [7] y el Thompson Trophy . Muchos de estos motores siguen utilizándose mucho hasta el día de hoy en carreras de aceleración , carreras de hidroaviones y carreras de velocidad en tierra en lugares como Bonneville Salt Flats . El Mynarski Lancaster que vuela en el Canadian Warplane Heritage Museum en Hamilton, Ontario, Canadá, uno de los dos únicos Lancaster que vuelan en el mundo, utiliza cuatro motores Packard Merlin. [8]
Se sigue trabajando para aumentar la potencia de salida del Merlin para los aviones de carreras de la clase Unlimited en las Reno Air Races . Innovaciones como el uso de bielas Allison V-1710 y la sustitución del intercooler por ADI (antidetonación) (50 % agua destilada y 50 % metanol ), casi idéntico en composición química al sistema MW 50 de la Luftwaffe en tiempos de guerra , y similar al sistema de inyección de agua utilizado en los motores Pratt & Whitney durante la Segunda Guerra Mundial, han permitido grandes aumentos en la potencia de salida. [9] [10] Muchos de los aviones de carreras Unlimited más rápidos aumentan las presiones del colector Merlin hasta 145 inHg (56,6 psi, 4,8 atm) para obtener hasta 2.835 kW (3.800 caballos de fuerza), alcanzando velocidades del Mustang de hasta 490 mph. [11] [12]
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