El Rolls-Royce Kestrel (tipo interno F ) es un motor de aviación V-12 de 21,25 litros (1295 in³) de Rolls-Royce . Fue su primer motor de bloque fundido y se utilizó como patrón para la mayoría de sus futuros diseños de motores de pistón. [1] Utilizado durante el período de entreguerras , se instaló en varios cazas y bombarderos británicos de la época, incluida la familia Hawker Fury y Hawker Hart , y el Handley Page Heyford . El motor Kestrel también se vendió a clientes de la fuerza aérea internacional; en esta función se utilizó para propulsar prototipos del Messerschmitt Bf 109 alemán y el bombardero en picado Junkers Ju 87 "Stuka" , ya que los motores Junkers Jumo 210 no estaban listos para ser instalados. [2] Varios ejemplos del motor Kestrel siguen en condiciones de volar en la actualidad.
Diseño y desarrollo
Origen
Los primeros diseños de motores en línea se construían generalmente sobre un cárter de aluminio fundido, con los cilindros, cilindros de acero mecanizados individualmente, atornillados en la parte superior. Dadas las fuerzas involucradas, el sistema que conectaba los cilindros al cárter tenía que ser robusto, lo que añadía peso y, en conjunto, el motor dependía de la estructura del cárter para mantenerse unido.
En 1923, el Curtiss CR ganó el Trofeo Schneider de 1923. El CR estaba propulsado por el recientemente introducido motor Curtiss D-12 , que sustituyó los cilindros individuales por un bloque de aluminio fundido. Esto le dio al motor mucha más resistencia, lo que permitió simplificar enormemente el resto del motor, haciéndolo mucho más ligero en general, así como más fácil de ensamblar, ya que las dos partes simplemente se atornillaban juntas en una sola operación. También fue fácil convertir las líneas de ensamblaje existentes al nuevo sistema, ya que los bloques fundidos ya se estaban produciendo para el cárter, y todo lo que se requería eran nuevas máquinas para fresar los bloques con la precisión necesaria para los pistones. [3]
El Curtiss D-12 fue uno de los motores más potentes de su época y continuó intercambiando récords con otros motores contemporáneos de alta potencia, como el Napier Lion . En ese momento, ninguno de los fabricantes de motores de aviación británicos podía ofrecer un motor que ofreciera una potencia similar y que también fuera tan ligero y compacto como el D-12. El D-12 fue licenciado por Fairey y presentado en el Reino Unido como Felix.
Arthur Rowledge , diseñador jefe de Napier y diseñador del motor Napier Lion , se unió a Rolls-Royce en 1921 para asumir el papel de "Asistente principal del Sr. FH Royce". [4] [5] Rowledge formó un equipo para presentar un nuevo motor utilizando el bloque fundido, pero se fijó el objetivo de superar al D-12. Esto se lograría utilizando sobrealimentación en todas las altitudes, lo que le permitiría superar a los motores de aspiración natural . Anteriormente, la sobrealimentación (y la turboalimentación) se utilizaba principalmente para diseños de gran altitud para compensar la pérdida de presión del aire ambiente a medida que el avión ascendía y, por lo tanto, mantener la potencia. Pero con la nueva técnica de construcción, el motor sería tan fuerte que podría sobrealimentarse en todas las altitudes sin sobrecargar los cilindros, lo que permitiría que un motor más pequeño funcionara como si fuera más grande y, por lo tanto, mejorara su relación potencia-peso .
El primer prototipo del motor Kestrel se puso en funcionamiento en 1926 y uno de ellos voló por primera vez en 1927, con una potencia nominal de 450 CV (335 kW). En su forma inicial, el motor era de aspiración natural.
Mejoras
Instalación Kestrel aerodinámica del Hawker Hind . Se puede ver el perro de tiro de un Hucks Starter
El motor se fabricó por primera vez en 1927 con una potencia de 450 CV (335 kW), que pronto se mejoró en la versión IB hasta los 525 CV (390 kW) aumentando la relación de compresión a 7:1. La variante IB se utilizó ampliamente en la familia de aviones Hawker Hart , un pilar del poder aéreo británico durante la década de 1930.
El desarrollo continuó y el modelo V introdujo el supercargador centrífugo, aumentando la potencia a 695 hp (520 kW).
La mayor disponibilidad de combustibles de aviación de mayor octanaje a finales de la década de 1930 permitió que el motor pudiera alcanzar niveles de potencia más altos sin sufrir detonaciones . El motor Mark XVI utilizado en el prototipo Miles Master M.9 entregaba 745 hp (500 kW), y la variante XXX de 1940 entró en servicio con 720 hp (537 kW). [6]
Sistema de enfriamiento
Un avance clave en el Kestrel fue el uso de un sistema de refrigeración presurizado. El agua hierve a 100 °C a presión atmosférica estándar , pero esta presión disminuye a medida que aumenta la altitud y, por lo tanto, el punto de ebullición del agua disminuye con la altitud . La cantidad de calor rechazada por un sistema de refrigeración aire-aire es una función de la temperatura máxima y el volumen del refrigerante, por lo que la disminución resultante en la capacidad de refrigeración se convirtió en un factor limitante para la potencia de los motores aeronáuticos en este período, ya que el refrigerante debe mantenerse por debajo del punto de ebullición.
La solución fue presurizar todo el sistema de refrigeración del motor, aumentando así la temperatura a la que herviría el refrigerante: esto no solo ayuda a mitigar la disminución del rendimiento de refrigeración con la altitud, sino que también permite utilizar un sistema de refrigeración más pequeño en el avión para la misma carga térmica. El Kestrel se construyó para mantener la presión del refrigerante y mantener el punto de ebullición en unos 150 °C. [7]
Variantes
En las primeras variantes del Kestrel, los motores no sobrealimentados estaban disponibles en dos relaciones de compresión: los motores "A" tenían una relación de compresión de 6:1 y los motores "B" una relación de compresión alta de 7:1. [8] El Kestrel fue diseñado para estar equipado con un sobrealimentador accionado por engranajes ; en las primeras variantes del Kestrel, los motores "MS" estaban moderadamente sobrealimentados y los motores "S" estaban completamente sobrealimentados. [8] Se produjeron varias variantes del Kestrel reconstruyendo o modificando Marks anteriores. [9]
Kestrel I, FX (1927–28): potencia máxima continua de 460 hp (340 kW), tracción directa al tractor del lado izquierdo , relación de compresión 6:1. [10]
Kestrel IA, F.XIA (1927–28): potencia máxima continua de 490 hp (370 kW), transmisión del tractor con engranajes hacia la derecha, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción alcanzó un total de 18. [11]
Kestrel IB, F.XIB (1929–34): potencia máxima de 616 CV (459 kW) a 2700 rpm durante 5 minutos con combustible de 77 octanos, potencia máxima continua de 480 CV (360 kW). Relación de compresión de 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 580. [11]
Kestrel IB3, F.XIB3 (1934): potencia máxima continua de 480 CV (360 kW), relación de compresión de 7:1. La producción de motores de nueva construcción alcanzó un total de 92. [12]
Kestrel IB4, F.XIB4 (1934): potencia máxima continua de 480 hp (360 kW), relación de compresión de 7:1. La producción de motores de nueva construcción fue de 5. [12]
Kestrel IB5, F.XIB5 (1934): potencia máxima continua de 480 CV (360 kW), relación de compresión de 7:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 34. [12]
Kestrel IMS, F.XIMS (1929): potencia máxima continua de 525/535 CV (391/399 kW), sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 1. [12]
Kestrel IS, F.XIS (1928–33): potencia máxima continua de 480 hp (360 kW), sobrealimentación total, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos fue de 9 unidades. [12]
Kestrel IIA, F.XIIA (1927–29): potencia máxima continua de 490 hp (370 kW), relación de compresión de 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 31. [12]
Kestrel IIB, F.XIIB (1933): potencia máxima continua de 490 hp (370 kW), relación de compresión de 7:1. La producción de motores de nueva construcción fue de 20 unidades. [12]
Kestrel IIMS, F.XIIMS (1928–35): potencia máxima de 660 bhp (490 kW) a 2700 rpm durante 5 minutos con combustible de 77 octanos, potencia máxima continua de 525/535 hp (391/399 kW). Transmisión por tractor, sobrealimentación media, relación de compresión 5,5:1. La producción de motores de nueva construcción totalizó 82, algunos se convirtieron más tarde a transmisión por propulsión para el Short Singapore . [13]
Kestrel IIMS.2, F.XIIMS.2 (1933–34): potencia máxima continua de 525/535 hp (391/399 kW), sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 64. [14]
Kestrel IIMS.5, F.XIIMS.5 (1934) – 656 bhp (489 kW) de potencia máxima a 2.700 rpm con combustible de 77 octanos, 525 / 535 hp (391 / 399 kW) de potencia máxima continua, sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 5. [14]
Kestrel IIMS.6, F.XIIMS.6 (1935): potencia máxima continua de 525/535 CV (391/399 kW), sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 16. [14]
Kestrel IIS, F.XIIS (1928–38): potencia máxima de 550 bhp (410 kW) con un aumento de presión de 1,75 psi (12,1 kPa) a 2750 rpm durante 5 minutos utilizando combustible de 77 octanos, potencia máxima continua de 480 hp (360 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. Normalmente, con tracción por tractor, aunque las versiones instaladas en el Gloster TC.33 tenían tracción por empuje. [14]
Kestrel IIIB, F.XIVB – 480 hp (360 kW) de potencia máxima continua, relación de compresión 7:1. [14]
Kestrel IIIMS, F.XIVMS (1933–35): potencia máxima continua de 515/535 hp (384/399 kW), sobrealimentación media, relación de compresión 5,5:1. Normalmente, tracción por tractor, aunque las versiones instaladas en el Short Singapore III tenían tracción por empujador. [14]
Kestrel IIIMS.2, F.XIVMS.2 (1933–34): potencia máxima continua de 515/535 hp (384/399 kW), sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 20. [14]
Kestrel IIIMS.4, F.XIVMS.4 (1934) – 515 / 535 hp (384 / 399 kW) de potencia máxima continua, sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 16. [14]
Kestrel IIIMS.6, F.XIVMS.6 (1935): potencia máxima de 650 bhp (480 kW) con un aumento de presión de 1,5 psi (10 kPa) a 2700 rpm para el despegue o 1 minuto utilizando combustible de 77 octanos, potencia máxima continua de 515/535 hp (384/399 kW). Sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 16. [14]
Kestrel IIIS, F.XIVS (1930–38): potencia máxima de 580 bhp (430 kW) con un aumento de presión de 1,75 psi (12,1 kPa) a 2700 rpm para el despegue o 1 minuto con combustible de 77 octanos, potencia máxima continua de 480 hp (360 kW). Sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 71. [14]
Kestrel IIIS.3, F.XIVS.3 (1934): potencia máxima continua de 480 hp (360 kW), sobrealimentación total, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción alcanzó un total de 48. [14]
Kestrel IV (1935) – 645/695 hp (481/518 kW) de potencia máxima continua, sobrealimentación total, relación de compresión 6:1. Se fabricó con un solo motor y se convirtió en el prototipo del Rolls-Royce Goshawk . [14]
Kestrel V, V Spl. (1933–38): potencia máxima de 742 bhp (553 kW) con un aumento de presión de 3,5 psi (24 kPa) a 2900 rpm utilizando combustible de 87 octanos, potencia máxima continua de 645/695 hp (481/518 kW). Sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 1178. [15]
Kestrel VDR (1937): potencia máxima de 556 bhp (415 kW) con un aumento de presión de 2,25 psi (15,5 kPa) a 2350 rpm utilizando combustible de 77 octanos, potencia máxima continua de 492 hp (367 kW). Sobrealimentado completamente, relación de compresión 6:1. [15]
Kestrel VI (1934–1936): potencia máxima de 740 bhp (550 kW) con un aumento de presión de 6 psi (41 kPa) a 2700 rpm para el despegue o 1 minuto utilizando combustible de 87 octanos, potencia máxima continua de 665/695 hp (496/518 kW). Sobrealimentado completamente, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 258. [15]
Kestrel VII – 675 / 700 hp (503 / 522 kW) de potencia máxima continua, sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. [16]
Kestrel VIII (1936-1937): potencia máxima continua de 675/700 hp (503/522 kW), propulsión con sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción alcanzó un total de 133. [16]
Kestrel IX (1934–37): potencia máxima continua de 675/700 hp (503/522 kW), transmisión de tractor con sobrealimentación media, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción ascendió a 136. [16]
Kestrel X (1934–37): potencia máxima de 636 CV (474 kW) a 2900 rpm durante 5 minutos con combustible de 87 octanos, potencia máxima continua de 520/545 CV (388/406 kW). Relación de compresión de 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 1161. [16]
Kestrel XDR (1937): potencia máxima continua de 500/525 CV (373/391 kW), relación de compresión 7:1. [16]
Kestrel XI (1935-1936): potencia máxima continua de 520/545 CV (388/406 kW), relación de compresión de 7:1. La producción de motores de nueva construcción alcanzó un total de 55. [16]
Kestrel XII – 520 / 545 hp (388 / 406 kW) de potencia máxima continua, relación de compresión 7:1. [16]
Kestrel XIV – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia máxima continua, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. [16]
Kestrel XV – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia máxima continua, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. [16]
Kestrel XVI, XVI Spl. (1936–38): potencia máxima continua de 640/670 CV (480/500 kW), sobrealimentación total, relación de compresión 6:1. La producción de motores de nueva construcción alcanzó un total de 95. [16]
Kestrel XVI (DR) (1937) – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia máxima continua, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. [16]
Kestrel XVI (VP) (1937): potencia máxima de 773 bhp (576 kW) con un aumento de presión de 3,25 psi (22,4 kPa) a 3000 rpm durante 5 minutos utilizando combustible de 87 octanos, potencia máxima continua de 640/670 hp (480/500 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. Convertido a partir de un Mk V para el Miles Kestrel . [16]
Kestrel XXX (1938): potencia máxima de 720 bhp (540 kW) con un aumento de 5 psi (34 kPa) a 2750 rpm para el despegue o un minuto utilizando combustible de 87 octanos. Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6,2:1. La última variante de Kestrel utilizada en el Miles Master se fabricó reconstruyendo modelos Kestrel más antiguos, normalmente Mk V y Mk XVI, con componentes actualizados. [17]
Desarrollo adicional
Durante 1927, una vez que se completó el prototipo del Kestrel, se concibió la necesidad de un motor más grande y más potente para su uso en hidroaviones, y se comenzó el desarrollo de un motor que utilizaba un diámetro de cilindro de 6", en comparación con el de 5" del Kestrel, que se convirtió en el Rolls-Royce Buzzard . El motor Buzzard (o "H") fue modificado aún más para su uso en el Schneider Trophy como motor Rolls-Royce R. En 1935, el diseño del Kestrel se utilizó como base para desarrollar el Rolls-Royce Merlin . [18]
El diseño de Kestrel se utilizó como base para el Goshawk , sin embargo, los aviones que iban a ser equipados con el motor Goshawk fueron cancelados, por lo que el proyecto fue descartado.
El Kestrel también se utilizó como base para el Peregrine (y, por lo tanto, para el Vulture ), ya que todos utilizaban el mismo diámetro de pistón de 5" y carrera de pistón de 5,5". En la práctica, el desarrollo de los motores Peregrine y Vulture se redujo, antes de finalmente cancelarse, para permitir un mayor uso de recursos para el desarrollo del motor Merlin durante la guerra.
Como respuesta a los sistemas de inyección de combustible desarrollados por Bosch, en 1936 se equipó un motor Kestrel con un sistema de carburador presurizado para mejorar el suministro de combustible a grandes altitudes. El comportamiento resultante del motor, cuando fue probado en vuelo por el instituto Farnborough, fue visto como "...uno de los motores más suaves que habían utilizado a grandes altitudes". [19]
Aplicaciones
Desde Lumsden, el Kestrel puede no ser el motor principal de estos tipos.
Un puñado de motores Rolls-Royce Kestrel siguen en condiciones de volar a partir de marzo de 2024, impulsando los tipos de biplanos Hawker originales o restaurados:
Hawker Hind (G-AENP) es propiedad de The Shuttleworth Collection en el Reino Unido y está operado por esta empresa. Sufrió un problema en 2015, pero se reconstruyó y se volvió a instalar en el Hind en marzo de 2024.
El Hawker Demon (G-BTVE) con motor Kestrel, que se encontraba en The Shuttleworth Collection en el Reino Unido, [23] se vendió a un coleccionista estadounidense a partir de marzo de 2024.
Hawker Nimrod I (G-BWWK), S1581 , se encuentra en el IWM Duxford , en el Reino Unido, con The Fighter Collection. Este avión está equipado con un Rolls-Royce Kestrel V.
Hawker Nimrod II (G-BURZ), K3661 , reside en IWM Duxford con la Colección de Aeronaves Históricas y está equipado con un Rolls-Royce Kestrel VI.
El Hawker Fury I (G-CBZP) con un motor Kestrel II se encuentra en el IWM Duxford con la Colección de Aeronaves Históricas.
Motores en exposición
Ejemplares conservados del motor Rolls-Royce Kestrel se exhiben al público en:
^ La carrera secreta de caballos de fuerza, página 93
^ Rubbra 1990, pág. 19.
^ Obituario de la Royal Society, 1957
^ Lumsden 2003, pág.164.
^ Lumsden 2003, pág. 196.
^ Rubbra 1990, pág.43.
^Ab Lumsden 1994, pág. 191.
^ Lumsden 1994, pág. 183.
^ Lumsden 1994, págs. 191-192.
^Ab Lumsden 1994, pág. 192.
^ abcdefg Lumsden 1994, pág. 193.
^ Lumsden 1994, págs. 193-4.
^ abcdefghijkl Lumsden 1994, pág. 194.
^ abc Lumsden 1994, pág. 195.
^ abcdefghijkl Lumsden 1994, pág. 196.
^ Lumsden 1994, págs. 183 y 196.
^ Obituario de la Royal Society, pág. 219
^ La carrera secreta de caballos de fuerza, pág. 33
^ Taylor 1974 pág. 232
^ James 1971 pág. 203
^ Grey 1972, pág. 96c
^ "Hawker Demon". Colección Shuttleworth . Archivado desde el original el 12 de febrero de 2010.
^ Lumsden 2003, pág.195.
Bibliografía
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Grey, CG (1972). Jane's All the World's Aircraft 1938. Londres: David & Charles. ISBN 0-7153-5734-4.
Lumsden, Alec (1994). Motores de pistón británicos y sus aeronaves . Shrewsbury: Airlife Publishing Ltd. ISBN 1-85310-294-6.
Rubbra, AA Motores aeronáuticos de pistón Rolls-Royce: un diseñador recuerda . Rolls-Royce Heritage Trust. Serie histórica n.º 16. 1990. ISBN 1-872922-00-7
Taylor, HO (1974). Fairey Aircraft desde 1915. Londres: Putnam Publishing. ISBN 0-370-00065-X.
James, Derek N. (1971). Gloster Aircraft desde 1917. Londres: Putnam Publishing. ISBN 0-370-00084-6.
Rubbra, AA (1 de noviembre de 1958). «Royal Society Obituary of Arthur John Rowledge, 1876-1957, Biogr. Mems Fell. R. Soc.4215–223». Memorias biográficas de miembros de la Royal Society . Londres: Royal Society. doi :10.1098/rsbm.1958.0019 . Consultado el 13 de febrero de 2023 .
Douglas, Calum E. (2020). La carrera secreta de caballos de fuerza: desarrollo de aviones de combate en el frente occidental . Tempest. ISBN 9781911658504.
Lectura adicional
Gunston, Bill. Desarrollo de motores aeronáuticos de pistón . Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 2006. ISBN 0-7509-4478-1
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Rolls-Royce Kestrel .
Museo de la Real Fuerza Aérea: Rolls-Royce Kestrel
