Rolls-Royce Merlín
Familia de motores de aviación de Rolls-Royce

Esmerejón
Vista frontal derecha de un motor de pistón de avión pintado de negro. Las palabras "Rolls-Royce" aparecen en texto rojo en la tapa del árbol de levas.
El Rolls-Royce Merlin
Tipo Motor aeronáutico de pistón de cuatro tiempos V-12 refrigerado por líquido
Origen nacionalReino Unido
FabricanteRolls-Royce limitada
Primera ejecución15 de octubre de 1933
Aplicaciones principalesAvro Lancaster
De Havilland Mosquito
Handley Page Halifax
Hawker Hurricane
Supermarine Spitfire
Número construido149.659
VariantesPackard V-1650 Merlín
Desarrollado enRolls-Royce Meteor

El Rolls-Royce Merlin es un motor aeronáutico británico de 12 cilindros en V refrigerado por líquido con una capacidad de 27 litros (1650 pulgadas cúbicas) . Rolls-Royce diseñó el motor y lo utilizó por primera vez en 1933 como empresa privada. Inicialmente conocido como PV-12 , más tarde se lo llamó Merlin siguiendo la convención de la empresa de nombrar sus motores aeronáuticos de pistón de cuatro tiempos en honor a aves rapaces . El motor se benefició de las experiencias en carreras de los motores precursores en la década de 1930.

Tras varias modificaciones, las primeras variantes de producción del PV-12 se completaron en 1936. Los primeros aviones operativos que entraron en servicio con el Merlin fueron el Fairey Battle , el Hawker Hurricane y el Supermarine Spitfire . El Merlin sigue estando más estrechamente asociado al Spitfire y al Hurricane, aunque la mayor parte de la producción se realizó para el bombardero pesado cuatrimotor Avro Lancaster .

El Merlin siguió beneficiándose de una serie de desarrollos de rápida aplicación, derivados de las experiencias de uso desde 1936. Estos mejoraron notablemente el rendimiento y la durabilidad del motor. Partiendo de 1.000 caballos de potencia (750 kW) para los primeros modelos de producción, la mayoría de las versiones de finales de la guerra produjeron poco menos de 1.800 caballos de potencia (1.300 kW), y la última versión utilizada en el De Havilland Hornet, más de 2.000 caballos de potencia (1.500 kW).

Uno de los motores de aviación de mayor éxito de la Segunda Guerra Mundial, unas 50 versiones del Merlin fueron construidas por Rolls-Royce en Derby , Crewe y Glasgow , así como por Ford de Gran Bretaña en su fábrica de Trafford Park , cerca de Manchester . Una versión despotenciada también fue la base del motor de tanque Rolls-Royce/Rover Meteor . Después de la guerra, el Merlin fue reemplazado en gran medida por el Rolls-Royce Griffon para uso militar, y la mayoría de las variantes del Merlin fueron diseñadas y construidas para aviones de pasajeros y aviones de transporte militar .

El Packard V-1650 fue una versión del Merlin construida en Estados Unidos. La producción cesó en 1950, después de que se hubieran entregado casi 150.000 motores. Los motores Merlin siguen en servicio en la Royal Air Force en la actualidad, con el Battle of Britain Memorial Flight , y propulsan muchos aviones restaurados de propiedad privada en todo el mundo.

Diseño y desarrollo

Origen

A principios de la década de 1930, Rolls-Royce comenzó a planificar su futuro programa de desarrollo de motores aeronáuticos y se dio cuenta de que era necesario un motor más grande que su Kestrel de 21 litros (1296 pulgadas cúbicas) , que se estaba utilizando con gran éxito en varios aviones de la década de 1930. [1] En consecuencia, se comenzó a trabajar en un nuevo diseño de clase de 1100 hp (820 kW) conocido como PV-12, donde PV significa Private Venture, 12-cylinder (Empresa privada, 12 cilindros ), ya que la empresa no recibió fondos gubernamentales para trabajar en el proyecto. El PV-12 se puso en funcionamiento por primera vez el 15 de octubre de 1933 y voló por primera vez en un biplano Hawker Hart ( número de serie K3036 ) el 21 de febrero de 1935. [2] El motor fue diseñado originalmente para utilizar el sistema de enfriamiento por evaporación que estaba de moda en ese momento. Esto resultó poco confiable y cuando el etilenglicol de los EE. UU. estuvo disponible, el motor se adaptó para utilizar un sistema de enfriamiento líquido convencional. Posteriormente, el Hart fue entregado a Rolls-Royce donde, como banco de pruebas de Merlin , completó más de 100 horas de vuelo con los motores Merlin C y E. [3]

En 1935, el Ministerio del Aire emitió una especificación, F10/35 , para nuevos aviones de combate con una velocidad mínima de 310  mph (500  km/h ). Afortunadamente, se habían desarrollado dos diseños: el Supermarine Spitfire y el Hawker Hurricane ; este último diseñado en respuesta a otra especificación, F36/34. [4] Ambos fueron diseñados en torno al PV-12 en lugar del Kestrel, y fueron los únicos cazas británicos contemporáneos que se desarrollaron de esa manera. Los contratos de producción para ambos aviones se colocaron en 1936, y el desarrollo del PV-12 recibió la máxima prioridad, así como la financiación del gobierno. Siguiendo la convención de la compañía de nombrar sus motores de avión de pistón en honor a aves rapaces, Rolls-Royce nombró al motor Merlin en honor a un pequeño halcón del hemisferio norte ( Falco columbarius ). [nb 1] [5]

Dos motores Rolls-Royce más desarrollados justo antes de la guerra se añadieron a la gama de la compañía. El Rolls-Royce Peregrine de 885 hp (660 kW) era una versión actualizada y sobrealimentada de su diseño V-12 Kestrel, mientras que el Rolls-Royce Vulture de 42 litros (2560 pulgadas cúbicas) de 1700 hp (1300 kW) utilizaba cuatro bloques de cilindros del tamaño de los Kestrel montados en un solo cárter y que impulsaban un cigüeñal común, formando un diseño X-24 . [6] Este motor iba a ser utilizado en aviones más grandes como el Avro Manchester . [7]

Aunque el Peregrine parecía ser un diseño satisfactorio, nunca se le permitió madurar ya que la prioridad de Rolls-Royce era refinar el Merlin. Como resultado, el Peregrine se utilizó en solo dos aviones: el caza Westland Whirlwind y uno de los prototipos Gloster F.9/37 . El Vulture se instaló en el bombardero Avro Manchester , pero demostró ser poco confiable en servicio y el caza planeado que lo usaría, el Hawker Tornado , fue cancelado como resultado. [8] Con el Merlin pronto alcanzando el rango de 1500 hp (1100 kW), el Peregrine y el Vulture fueron cancelados en 1943, y a mediados de 1943 el Merlin fue complementado en servicio por el Griffon, más grande . [9] El Griffon incorporó varias mejoras de diseño y finalmente reemplazó al Merlin.

Desarrollo

Inicialmente, el nuevo motor estuvo plagado de problemas, como fallas en los trenes de engranajes de los accesorios y en las camisas de refrigerante. Se probaron varios métodos de construcción diferentes antes de que se estableciera el diseño básico del Merlin. [10] Los primeros Merlin de producción no eran confiables: los problemas más comunes eran grietas en la culata, fugas de refrigerante y desgaste excesivo de los árboles de levas y los cojinetes principales del cigüeñal . [11]

Motores tempranos

Los tipos de motor prototipo, de desarrollo y de producción inicial fueron los siguientes:

  • PV-12
El diseño inicial utilizaba un sistema de refrigeración por evaporación. Se construyeron dos y pasaron las pruebas de tipo en banco en julio de 1934, generando 740 hp (550 kW) a una altitud equivalente de 12.000 pies (3.700 m). Volaron por primera vez el 21 de febrero de 1935. [2]
  • Merlín B
Se introdujeron dos sistemas de refrigeración líquida con etilenglicol. Culatas de "rampa" ( las válvulas de admisión estaban en un ángulo de 45 grados con respecto al cilindro). Pasó las pruebas de tipo en febrero de 1935, generando 950 hp (710 kW) a una altitud equivalente de 11 000 pies (3400 m). [2]
  • Merlín C
Desarrollo del Merlin B; el cárter y los bloques de cilindros se convirtieron en tres piezas de fundición separadas con culatas atornilladas. [2] Primer vuelo en Hawker Horsley el 21 de diciembre de 1935, 950 hp (710 kW) a 11.000 pies (3.400 m). [12]
  • Merlín E
Similar al C, con cambios menores en el diseño. Pasó la prueba civil de 50 horas en diciembre de 1935, generando una potencia constante de 955 hp (712 kW) y una potencia máxima de 1045 hp (779 kW). Falló la prueba militar de 100 horas en marzo de 1936. Propulsó el prototipo del Supermarine Spitfire. [13]
Se muestra una culata de motor de avión seccionada, con válvulas paralelas, con detalles internos codificados por colores. Los conductos de refrigerante están pintados de verde; también se muestran las válvulas, los resortes de válvulas, el árbol de levas y los balancines.
Culata Merlin con válvula paralela
  • Merlín F ( Merlín I )
Similar al C y al E. Su primer vuelo se realizó en Horsley el 16 de julio de 1936. [14] Este se convirtió en el primer motor de producción y fue designado como Merlin I. El Merlin continuó con el cabezal de "rampa", pero no tuvo éxito y solo se fabricaron 172 unidades. El Fairey Battle I fue el primer avión de producción en ser propulsado por el Merlin I y voló por primera vez el 10 de marzo de 1936. [13]
  • Merlín G ( Merlín II )
Se reemplazaron las culatas de cilindros en "rampa" por culatas de patrón paralelo (vástagos de válvula paralelos al eje del orificio del cilindro) de mayor escala a partir del motor Kestrel. Pruebas de resistencia de vuelo de 400 horas realizadas en RAE en julio de 1937; prueba de aceptación el 22 de septiembre de 1937. [14] Se entregó ampliamente por primera vez como Merlin II de 1.030 hp (770 kW) en 1938, y la producción se incrementó rápidamente para Fairey Battle II. [13]
  • Merlín III
Merlin II con eje de hélice SBAC de Havilland/Rotol estandarizado y transmisión auxiliar dual. 1030 hp (770 kW) a 3000 rpm a 10 250 pies (3120 m) con un impulso de +6,5 lb. [15] Formó la base para el motor de tanque Rolls-Royce/Rover Meteor
  • Merlín "de carreras"
Motor de carreras para el intento de récord mundial de velocidad del " Speed ​​Spitfire " de 1937/38. El Merlin III, con pistones, bielas y bulones reforzados, que funcionaba con combustible de mayor octanaje, desarrollaba 2160 hp (1610 kW) a 3200 rpm y +27 lb de sobrealimentación, una relación potencia/peso de 0,621 lb por caballo de fuerza. Completó una carrera de resistencia de 15 horas a 1800 hp (1300 kW), 3200 rpm y +22 lb de sobrealimentación. [15]
  • Merlín IV
Merlín con refrigeración por agua a presión para Armstrong Whitworth Whitley IV .
  • Merlín V
Merlín para Fairey Battle V.
  • Merlín VIII
Motor Merlin de sobrealimentación media desarrollado para el Fairey Fulmar I , con una potencia nominal de 1.010 hp (750 kW) a 2.850 rpm a 6.750 pies (2.060 m), 1.080 hp (810 kW) a 3.000 rpm para despegue utilizando combustible de 100 octanos. [15]
  • Merlín X
Primer Merlin con compresor de dos velocidades, 1.145 CV (854 kW) en marcha corta a 5.250 pies (1.600 m), 1.010 CV (750 kW) en marcha larga a 17.750 pies (5.410 m). Primer diseño unificado de instalación " Power Plant " de Rolls-Royce para este motor en 1937 [15] y utilizado en Handley Page Halifax I , Vickers Wellington II y Armstrong Whitworth Whitley V y VII.
  • Merlín XII
El Merlin está equipado con un reductor de 0,477:1 instalado en algunos Spitfire II con hélice Rotol de velocidad constante de tres palas. Tiene una potencia nominal de 1150 hp (860 kW) a 3000 rpm a 14 000 pies (4300 m). [15]
  • Merlín XX
Merlin X con sobrealimentador rediseñado por Stanley Hooker [16] [17] que incorpora una entrada rediseñada y álabes guía mejorados en el impulsor con relaciones de transmisión del soplador revisadas; 8:15:1 para marcha baja, 9:49:1 para marcha alta. Nuevo carburador de tiro ascendente de doble estrangulador SU más grande . Motor intercambiable con Merlin X. Potencia nominal de 1240 hp (920 kW) a 2850 rpm en marcha baja a 10 000 pies (3000 m) y +9 lb de impulso; 1175 hp (876 kW) a 2850 rpm en marcha alta a 17 500 pies (5300 m) con +9 lb de impulso. Diseño de instalación de "planta de energía" unificada de Rolls-Royce revisado. Motor utilizado en los Bristol Beaufighter II , Boulton Paul Defiant II , Handley Page Halifax II y V, Hawker Hurricane II y IV, y Avro Lancaster I y III . El primer Merlin fue fabricado por Packard Motor Car Company como V-1650-1 y designado por Rolls-Royce como Merlin 28. [15]

Motores de producción

Las series Merlin II y III fueron las primeras versiones de producción principal del motor. El Merlin III fue la primera versión que incorporó un eje de hélice "universal", lo que permitió utilizar hélices fabricadas tanto por De Havilland como por Rotol . [18]

La primera versión importante que incorporó cambios producidos a través de la experiencia en el servicio operativo fue el XX, que fue diseñado para funcionar con combustible de 100 octanos . [nb 2] Este combustible permitió presiones de colector más altas , que se lograron aumentando el impulso del sobrealimentador centrífugo . El Merlin XX también utilizó los sobrealimentadores de dos velocidades diseñados por Rolls-Royce, lo que resultó en una mayor potencia a altitudes mayores que las versiones anteriores. Otra mejora, introducida con el Merlin X, fue el uso de una mezcla de refrigerante de 70%-30% de agua y glicol en lugar del 100% de glicol de las versiones anteriores. Esto mejoró sustancialmente la vida útil y la confiabilidad del motor, eliminó el riesgo de incendio del etilenglicol inflamable y redujo las fugas de aceite que habían sido un problema con las primeras series Merlin I, II y III. [20]

El proceso de mejora continuó, con versiones posteriores que funcionaban con índices de octano más altos, entregando más potencia. También se realizaron cambios de diseño fundamentales en todos los componentes clave, aumentando nuevamente la vida útil y la confiabilidad del motor. Al final de la guerra, el "pequeño" motor entregaba más de 1600 hp (1200 kW) en versiones comunes, y hasta 2030 hp (1510 kW) en las versiones Merlin 130/131 diseñadas específicamente para el De Havilland Hornet . [21] Finalmente, durante las pruebas realizadas por Rolls-Royce en Derby , un RM.17.SM (la versión de gran altitud del Merlin Serie 100) alcanzó 2640 hp (1970 kW) a 36 lb de impulso (103"Hg) con combustible de 150 octanos con inyección de agua. [22]

Con el final de la guerra, el trabajo para mejorar la potencia del Merlin se detuvo y el esfuerzo de desarrollo se concentró en los derivados civiles del Merlin. [23] El desarrollo de lo que se convirtió en el "Transport Merlin" (TML) [24] comenzó con el Merlin 102 (el primer Merlin en completar los nuevos requisitos de prueba de tipo civil ) y tenía como objetivo mejorar la confiabilidad y los períodos de revisión del servicio para los operadores de aerolíneas que usaban aviones de pasajeros y de transporte como el Avro Lancastrian , Avro York (serie Merlin 500), Avro Tudor II y IV (Merlin 621), Tudor IVB y V (Merlin 623), TCA Canadair North Star (Merlin 724) y BOAC Argonaut (Merlin 724-IC). [25] Para 1951, el tiempo entre revisiones (TBO) era típicamente de 650 a 800 horas dependiendo del uso. [26] [27] Para entonces, los motores de una sola etapa habían acumulado 2.615.000 horas de motor en operación civil, y los motores de dos etapas 1.169.000. [28]

Además, se diseñó un sistema de escape para reducir los niveles de ruido por debajo de los de los escapes de eyectores para el North Star/Argonaut. Este sistema "cruzado" llevaba el flujo de escape desde el banco de cilindros interior hacia arriba y por encima del motor antes de descargar la corriente de escape en el lado exterior de la góndola UPP . Como resultado, los niveles de sonido se redujeron entre 5 y 8 decibeles . El escape modificado también confirió un aumento de potencia sobre el sistema sin modificar de 38 hp (28 kW), lo que resultó en una mejora de 5 nudos en la velocidad aerodinámica real. El alcance en aire en calma del avión también mejoró alrededor del 4 por ciento. [24] El motor modificado se denominó "TMO" y el sistema de escape modificado se suministró como un kit que podía ser instalado en motores existentes tanto por el operador como por Rolls-Royce. [24]

Las potencias nominales de los Merlin 600, 620 y 621 para uso civil eran de 1.160 hp (870 kW) en crucero continuo a 23.500 pies (7.200 m) y 1.725 hp (1.286 kW) en despegue. Los Merlin 622-626 tenían una potencia nominal de 1.420 hp (1.060 kW) en crucero continuo a 18.700 pies (5.700 m) y 1.760 hp (1.310 kW) en despegue. Los motores estaban disponibles con sobrealimentación de una etapa y dos velocidades (serie 500), sobrealimentación de dos etapas y dos velocidades (serie 600) y con intercooler completo o con intercooler/calentamiento de carga a medias, utilizándose el calentamiento de carga para uso en áreas frías como en Canadá. [25] Los motores civiles Merlin en servicio en aerolíneas volaron 7.818.000 millas aéreas en 1946, 17.455.000 en 1947 y 24.850.000 millas en 1948. [29]

Descripción general de los componentes básicos (Merlin 61)

De Jane's : [30]

Cilindros
Doce cilindros constituidos por camisas de acero con alto contenido de carbono dispuestas en dos bloques de cilindros de dos piezas de aleación de aluminio fundido " RR50 " con culatas y faldones separados. Camisas húmedas, es decir, refrigerante en contacto directo con la cara externa de las camisas. Culatas equipadas con guías de válvulas de admisión de hierro fundido, guías de válvulas de escape de bronce fosforado y asientos de válvulas de aleación de acero renovable "Silchrome". Dos bujías diametralmente opuestas sobresalen en cada cámara de combustión .
Pistones
Fabricado a partir de piezas forjadas de aleación " RR59 ". Pasadores de pistón huecos totalmente flotantes de acero al cromo-níquel endurecido. Tres anillos de compresión y uno de control de aceite sobre el pasador de pistón, y un anillo de control de aceite debajo.
Bielas
Piezas forjadas de acero al níquel mecanizadas con sección en H, cada par consta de una varilla lisa y una bifurcada . La varilla bifurcada lleva un bloque de cojinete de acero al níquel que aloja cojinetes de aleación de bronce y plomo con respaldo de acero. El "extremo pequeño" de cada varilla alberga un casquillo flotante de bronce fosforoso .
Cigüeñal
De una sola pieza, mecanizado a partir de una pieza forjada de acero al cromo-níquel molibdeno endurecido con nitrógeno . Equilibrado estática y dinámicamente . Siete cojinetes principales y seis cojinetes de biela.
Caja del cigüeñal
Dos piezas fundidas de aleación de aluminio unidas entre sí en la línea central horizontal. La parte superior lleva el cárter de la rueda, el sobrealimentador y los accesorios; y lleva los bloques de cilindros, los cojinetes principales del cigüeñal (carcasas de acero dulce divididas revestidas con una aleación de bronce y plomo) y parte de la carcasa del engranaje reductor de la hélice . La mitad inferior forma un cárter de aceite y lleva las bombas de aceite y los filtros.
Caja de ruedas
Fundición de aluminio colocada en la parte trasera del cárter. Contiene los impulsores de los árboles de levas, magnetos , bombas de refrigerante y aceite , sobrealimentador , arrancadores manuales y eléctricos y el generador eléctrico .
Mecanismo de válvulas
Dos válvulas de admisión y dos de escape de acero "KE965" por cilindro. Tanto las válvulas de admisión como las de escape tienen extremos " stellitados " endurecidos; mientras que las válvulas de escape también tienen vástagos refrigerados por sodio y cabezales protegidos con un revestimiento " Brightray " (níquel-cromo). Cada válvula se mantiene cerrada por un par de resortes helicoidales concéntricos . Un solo árbol de levas de siete cojinetes, ubicado en la parte superior de cada cabezal de cilindro, opera 24 balancines de acero individuales ; 12 pivotan desde un eje de balancín en el lado de admisión interior de la culata para accionar las válvulas de escape, y los otros pivotan desde un eje en el lado de escape de la culata para accionar las válvulas de admisión.

Mejoras técnicas

La mayoría de las mejoras técnicas del Merlin se debieron a sobrealimentadores más eficientes , diseñados por Stanley Hooker , y a la introducción de combustible de aviación con mayor octanaje . Se realizaron numerosos cambios de detalles internos y externos al motor para soportar mayores potencias nominales e incorporar avances en las prácticas de ingeniería. [31]

Escapes eyectores
El lado derecho de un motor de avión instalado y sin carenado, con detalles del sistema de escape.
Detalle del tubo de escape del eyector del Merlin 55, Spitfire LF.VB, EP120

El Merlín consumía un enorme volumen de aire a plena potencia (equivalente al volumen de un autobús de un piso por minuto), y con los gases de escape saliendo a 1.300 mph (2.100 km/h), se dieron cuenta de que se podía obtener un empuje útil simplemente inclinando los gases hacia atrás en lugar de ventilarlos lateralmente.

Durante las pruebas, se obtuvo un empuje de 70 libras-fuerza (310 N ; 32  kgf ) a 300 mph (480 km/h), o aproximadamente 70 hp (52 kW), lo que aumentó la velocidad máxima del Spitfire en 10 mph (16 km/h) a 360 mph (580 km/h). [32] Las primeras versiones de los escapes eyectores presentaban salidas redondas, mientras que las versiones posteriores del sistema usaban salidas estilo "cola de pez", que aumentaban marginalmente el empuje y reducían el resplandor del escape para el vuelo nocturno.

En septiembre de 1937, el prototipo Spitfire, K5054 , fue equipado con escapes de tipo eyector. Las marcas posteriores del Spitfire utilizaron una variación de este sistema de escape equipado con conductos de admisión orientados hacia adelante para distribuir aire caliente a los cañones montados en las alas para evitar la congelación y las paradas a grandes altitudes, reemplazando un sistema anterior que usaba aire caliente del radiador de refrigerante del motor. El último sistema se había vuelto ineficaz debido a las mejoras en el propio Merlin que permitían altitudes operativas más altas donde las temperaturas del aire son más bajas . [33] Los escapes eyectores también se instalaron en otros aviones con motor Merlin.

Sobrealimentador

El sobrealimentador fue un elemento central del éxito del Merlin. AC Lovesey , un ingeniero que fue una figura clave en el diseño del Merlin, dio una conferencia sobre el desarrollo del Merlin en 1946; en este extracto explicó la importancia del sobrealimentador:

Todavía prevalece la impresión de que la capacidad estática conocida como el volumen barrido es la base de comparación de la posible potencia de salida para diferentes tipos de motor, pero este no es el caso porque la potencia del motor depende únicamente de la masa de aire que se le puede hacer consumir de manera eficiente, y en este sentido el sobrealimentador juega el papel más importante... el motor tiene que ser capaz de lidiar con los mayores flujos de masa con respecto a la refrigeración, la libertad de detonación y capaz de soportar altas cargas de gas e inercia... Durante el curso de la investigación y el desarrollo de sobrealimentadores se nos hizo evidente que cualquier aumento adicional en el rendimiento de altitud del motor Merlin requería el empleo de un sobrealimentador de dos etapas. [34]

A medida que evolucionó el Merlin, también lo hizo el supercargador; este último se puede clasificar en tres grandes categorías: [35]

  1. Caja de cambios de una sola etapa y una sola velocidad: Merlin I a III, XII, series 30, 40 y 50 (1937-1942). [nb 3]
  2. Caja de cambios de una sola etapa y dos velocidades: Merlin X experimental (1938), Merlin XX de producción (1940-1945).
  3. Caja de cambios de dos etapas y dos velocidades con intercooler : principalmente series Merlin 60, 70 y 80 (1942-1946).

El sobrealimentador Merlin fue diseñado originalmente para permitir que el motor generara la máxima potencia a una altitud de aproximadamente 16.000 pies (4.900 m). En 1938, Stanley Hooker, un graduado de Oxford en matemáticas aplicadas, explicó: "... Pronto me familiaricé con la construcción del sobrealimentador y el carburador Merlin... Dado que el sobrealimentador estaba en la parte trasera del motor, había sido sometido a un tratamiento de diseño bastante severo, y el conducto de entrada de aire al impulsor parecía muy aplastado..." Las pruebas realizadas por Hooker mostraron que el diseño de entrada original era ineficiente, lo que limitaba el rendimiento del sobrealimentador. [36] [nb 4] Hooker diseñó posteriormente un nuevo conducto de entrada de aire con características de flujo mejoradas, que aumentó la potencia máxima a una altitud superior a 19.000 pies (5.800 m); y también mejoró el diseño tanto del impulsor como del difusor que controlaba el flujo de aire hacia él. Estas modificaciones llevaron al desarrollo de las series Merlin XX y 45 de una sola etapa. [37]

Un avance significativo en el diseño de sobrealimentadores fue la incorporación en 1938 de un mecanismo de transmisión de dos velocidades (diseñado por la empresa francesa Farman ) al impulsor del Merlin X. [38] [nb 5] El posterior Merlin XX incorporó el mecanismo de transmisión de dos velocidades, así como varias mejoras que permitieron aumentar la tasa de producción de los Merlins. [40] El engranaje de baja relación, que funcionaba desde el despegue hasta una altitud de 10.000 pies (3.000 m), impulsaba el impulsor a 21.597 rpm y desarrollaba 1.240 hp (920 kW) a esa altura; mientras que la potencia nominal del engranaje alto (25.148 rpm) era de 1.175 hp (876 kW) a 18.000 pies (5.500 m). Estas cifras se lograron a una velocidad del motor de 2.850 rpm utilizando un impulso de +9 libras por pulgada cuadrada (1,66  atm ) (48"). [41]

En 1940, después de recibir una solicitud en marzo de ese año del Ministerio de Producción Aeronáutica para un Merlin de alta potencia (40.000 pies (12.000 m)) para su uso como motor alternativo al Hércules VIII turboalimentado utilizado en el prototipo de bombardero de gran altitud Vickers Wellington V , Rolls-Royce comenzó a experimentar con el diseño de un sobrealimentador de dos etapas y un motor equipado con esto fue probado en banco en abril de 1941, convirtiéndose finalmente en el Merlin 60. [42] El diseño básico utilizó un sobrealimentador Vulture modificado para la primera etapa, mientras que se utilizó un sobrealimentador Merlin 46 para la segunda. [43] Se utilizó un intercooler refrigerado por líquido en la parte superior de la carcasa del sobrealimentador para evitar que la mezcla de aire comprimido y combustible se calentara demasiado. [nb 6] También se consideró un turbocompresor impulsado por escape , pero aunque un menor consumo de combustible era una ventaja, el peso adicional y la necesidad de agregar conductos adicionales para el flujo de escape y las válvulas de descarga significaron que esta opción fue rechazada a favor del sobrealimentador de dos etapas. [44] Equipada con el sobrealimentador de dos etapas y dos velocidades, la serie Merlin 60 ganó 300 hp (220 kW) a 30.000 pies (9.100 m) sobre la serie Merlin 45, [43] a cuya altitud un Spitfire IX era casi 70 mph (110 km/h) más rápido que un Spitfire V. [45]

La familia Merlin de dos etapas se amplió en 1943 con el Merlin 66, que tenía su supercargador diseñado para mayores potencias a bajas altitudes, y la serie Merlin 70 que fue diseñada para proporcionar mayor potencia a grandes altitudes. [46]

Mientras el diseño del sobrealimentador de dos etapas avanzaba, Rolls-Royce también continuó desarrollando el sobrealimentador de una sola etapa, lo que resultó en 1942 en el desarrollo de un impulsor "recortado" más pequeño para el Merlin 45M y 55M; ambos motores desarrollaron mayor potencia a bajas altitudes. [47] En el servicio del escuadrón, la variante LF.V del Spitfire equipada con estos motores se conoció como el "Spitty recortado, aplaudido y recortado" para indicar la envergadura acortada , la condición menos que perfecta de los fuselajes usados ​​y el impulsor del sobrealimentador recortado. [48]

Evolución del carburador
Merlin 63 conservado que muestra el radiador intercooler , el supercargador y el carburador

El uso de carburadores se calculó para dar una mayor potencia específica de salida, debido a la menor temperatura, y por lo tanto mayor densidad, de la mezcla de combustible/aire en comparación con los sistemas de inyección. [49] Inicialmente, los Merlins estaban equipados con carburadores controlados por flotador. Sin embargo, durante la Batalla de Inglaterra se descubrió que si los Spitfires o Hurricanes se inclinaban hacia abajo en un picado pronunciado, la fuerza g negativa ( g ) producía una falta de combustible temporal que hacía que el motor se apagara momentáneamente. En comparación, el Bf 109E contemporáneo , que tenía inyección directa de combustible , podía "tocar" directamente en un picado de alta potencia para escapar del ataque. Los pilotos de combate de la RAF pronto aprendieron a evitar esto con un "medio giro" de su avión antes de lanzarse en picado en persecución. [50] Un limitador en la línea de suministro de combustible junto con un diafragma instalado en la cámara del flotador, apodado jocosamente " el orificio de la señorita Shilling ", [nb 7] en honor a su inventor, ayudó a solucionar la falta de combustible en una inmersión al contener el combustible con una gravedad negativa; sin embargo, a una potencia inferior a la máxima, se seguía obteniendo una mezcla rica en combustible. Otra mejora se realizó al mover la salida de combustible desde la parte inferior del carburador SU exactamente a la mitad del costado, lo que permitió que el combustible fluyera igualmente bien con una gravedad positiva o negativa. [51]

Se introdujeron más mejoras en toda la gama Merlin: en 1943 se introdujo un carburador de presión Bendix-Stromberg que inyectaba combustible a 5 libras por pulgada cuadrada (34  kPa ; 0,34 bar ) a través de una boquilla directamente en el sobrealimentador, y se instaló en las variantes Merlin 66, 70, 76, 77 y 85. El desarrollo final, que se instaló en los Merlin de la serie 100, fue un carburador de inyección SU que inyectaba combustible en el sobrealimentador utilizando una bomba de combustible impulsada en función de la velocidad del cigüeñal y las presiones del motor. [52]

Combustibles mejorados
Página de Notas del piloto Merlin II, III y V (AP1590B), que explica el uso del refuerzo de +12 libras y combustible de 100 octanos.

Al comienzo de la guerra, los Merlin I, II y III funcionaban con el entonces estándar combustible de aviación de 87 octanos y podían generar algo más de 1000 hp (750 kW) a partir de su cilindrada de 27 litros (1650 pulgadas cúbicas): la presión máxima de refuerzo a la que el motor podía funcionar usando combustible de 87 octanos era de +6 libras por pulgada cuadrada (141 kPa; 1,44  atm ). [nb 8] Sin embargo, ya en 1938, en el 16º Salón Aeronáutico de París , Rolls-Royce mostró dos versiones del Merlin diseñadas para usar combustible de 100 octanos. El Merlin RM2M era capaz de desarrollar 1.265 hp (943 kW) a 7.870 pies (2.400 m), 1.285 hp (958 kW) a 9.180 pies (2.800 m) y 1.320 hp (980 kW) en el despegue; mientras que un Merlin X con un supercargador de dos velocidades en marcha alta generaba 1.150 hp (860 kW) a 15.400 pies (4.700 m) y 1.160 hp (870 kW) a 16.730 pies (5.100 m). [53]

A finales de 1939, el combustible de 100 octanos empezó a estar disponible en los EE. UU., las Indias Occidentales , Persia y, en cantidades más pequeñas, en el mercado interno, [54] en consecuencia, "... en la primera mitad de 1940, la RAF transfirió todos los escuadrones Hurricane y Spitfire al combustible de 100 octanos". [55] Se realizaron pequeñas modificaciones a los motores de las series Merlin II y III, lo que permitió una mayor presión de refuerzo (de emergencia) de +12 libras por pulgada cuadrada (183 kPa; 1,85 atm). Con esta configuración de potencia, estos motores podían producir 1310 hp (980 kW) a 9000 pies (2700 m) mientras funcionaban a 3000 revoluciones por minuto. [56] [57] El aumento de la potencia se podía utilizar indefinidamente ya que no había un mecanismo mecánico de límite de tiempo, pero se recomendaba a los pilotos no utilizar el aumento de la potencia durante más de un máximo de cinco minutos, y se consideraba una "condición de sobrecarga definitiva en el motor"; si el piloto recurría al aumento de la potencia de emergencia, tenía que informar de ello al aterrizar, cuando se anotaba en el libro de registro del motor, mientras que el oficial de ingeniería debía examinar el motor y restablecer la compuerta del acelerador. [58] Las versiones posteriores del Merlin funcionaban solo con combustible de 100 octanos, y la limitación de combate de cinco minutos se elevó a +18 libras por pulgada cuadrada (224 kPa; 2,3 atm). [59]

A finales de 1943 se realizaron pruebas con un nuevo combustible de grado "100/150" (150 octanos), reconocido por su color verde brillante y su "olor horrible". [60] Las pruebas iniciales se llevaron a cabo utilizando 6,5 centímetros cúbicos (0,23  imp fl oz ) de tetraetilo de plomo (TEL) por cada galón imperial de combustible de 100 octanos (o 1,43 cc/L o 0,18 US fl oz/US gal), pero esta mezcla resultó en una acumulación de plomo en las cámaras de combustión, causando un ensuciamiento excesivo de las bujías . Se lograron mejores resultados añadiendo un 2,5% de monometilanilina (MMA) al combustible de 100 octanos. [61] El nuevo combustible permitió aumentar la potencia nominal de cinco minutos del Merlin 66 a +25 libras por pulgada cuadrada (272 kPa; 2,7 atm). [62] Con esta potencia nominal, el Merlin 66 generaba 2.000 hp (1.500 kW) a nivel del mar y 1.860 hp (1.390 kW) a 10.500 pies (3.200 m). [63]

A partir de marzo de 1944, los Spitfire IX con motor Merlin 66 de dos escuadrones de la Defensa Aérea de Gran Bretaña (ADGB) recibieron autorización para utilizar el nuevo combustible en pruebas operativas, y se le dio un buen uso en el verano de 1944 cuando permitió a los Spitfire LF Mk. IX interceptar bombas voladoras V-1 que llegaban a baja altitud. [62] Los cazas nocturnos Mosquito de la ADGB también utilizaron combustible de grado 100/150 para interceptar bombas V-1. [64] A principios de febrero de 1945, los Spitfire de la Segunda Fuerza Aérea Táctica (2TAF) también comenzaron a utilizar combustible de grado 100/150. [65] [nb 9] Este combustible también se ofreció a la USAAF, donde se denominó "PPF 44-1" y se lo conoció informalmente como "Pep". [67]

Producción

La producción del Rolls-Royce Merlin fue impulsada por la previsión y determinación de Ernest Hives , quien a veces se enfurecía por la aparente complacencia y falta de urgencia encontrada en su frecuente correspondencia con el Ministerio del Aire , el Ministerio de Producción Aeronáutica y funcionarios de las autoridades locales. [68] Hives era un defensor de las fábricas en la sombra y, percibiendo el inminente estallido de la guerra, siguió adelante con los planes para producir el Merlin en cantidades suficientes para la rápidamente creciente Royal Air Force. [69] A pesar de la importancia de la producción ininterrumpida, varias fábricas se vieron afectadas por la huelga . [70] Al final de su producción en 1950, se habían construido 168.176 motores Merlin; más de 112.000 en Gran Bretaña y más de 55.000 bajo licencia en los EE. UU. [nb 10] [57] [nb 11]

derby

Imagen de un edificio de ladrillo rojo con una puerta de entrada central, las palabras Rolls-Royce Limited aparecen sobre la puerta en letras blancas.
El Marble Hall de la fábrica de Rolls-Royce, Nightingale Road, Derby (foto 2005)

Las instalaciones existentes de Rolls-Royce en Osmaston, Derby, no eran adecuadas para la producción en masa de motores, aunque el espacio en planta se había incrementado en un 25% entre 1935 y 1939; Hives planeó construir los primeros doscientos o trescientos motores allí hasta que se resolvieran los problemas iniciales de ingeniería. Para financiar esta expansión, el Ministerio del Aire había proporcionado un total de £ 1.927.000 en diciembre de 1939. [73] [nb 12] Con una fuerza laboral que consistía principalmente en ingenieros de diseño y hombres altamente calificados, la fábrica de Derby llevó a cabo la mayoría del trabajo de desarrollo del Merlin, con pruebas de vuelo realizadas en la cercana RAF Hucknall . Todos los aviones con motor Merlin que participaron en la Batalla de Gran Bretaña tenían sus motores ensamblados en la fábrica de Derby. La producción total de Merlin en Derby fue de 32.377. [75] La fábrica original cerró en marzo de 2008, pero la compañía mantiene una presencia en Derby. [76]

tripulación

Para satisfacer la creciente demanda de motores Merlin, Rolls-Royce comenzó a construir una nueva fábrica en Crewe en mayo de 1938, y los motores salieron de la fábrica en 1939. La fábrica de Crewe tenía conexiones por carretera y ferrocarril convenientes con sus instalaciones existentes en Derby. La producción en Crewe se planeó originalmente para utilizar mano de obra no calificada y subcontratistas con los que Hives pensó que no habría dificultades particulares, pero el número de piezas subcontratadas requeridas, como cigüeñales, árboles de levas y camisas de cilindros, finalmente fue insuficiente y la fábrica se amplió para fabricar estas piezas "en casa". [77]

En un principio, la autoridad local prometió construir 1.000 nuevas casas para albergar a la fuerza de trabajo para finales de 1938, pero en febrero de 1939 sólo había adjudicado un contrato para 100. Hives se enfureció por esta complacencia y amenazó con trasladar toda la operación, pero la oportuna intervención del Ministerio del Aire mejoró la situación. En 1940 se produjo una huelga cuando las mujeres sustituyeron a los hombres en los tornos de cabrestante , y el sindicato de trabajadores insistió en que se trataba de un trabajo especializado; sin embargo, los hombres volvieron a trabajar después de 10 días. [78]

La producción total de Merlin en Crewe fue de 26.065. [75]

La fábrica se utilizó después de la guerra para la producción de automóviles Rolls-Royce y Bentley y de motores para vehículos de combate militares. En 1998, Volkswagen AG compró la marca Bentley y la fábrica. Hoy se conoce como Bentley Crewe. [79]

Glasgow

Una imagen de trabajadores en una línea de montaje de motores.
Trabajadores ensamblando culatas en la línea de producción de Hillington Merlin en 1942

Hives recomendó además que se construyera una fábrica cerca de Glasgow para aprovechar la abundante mano de obra local y el suministro de acero y piezas forjadas de los fabricantes escoceses. En septiembre de 1939, el Ministerio del Aire asignó 4.500.000 libras esterlinas para una nueva fábrica de Shadow. [80] [nb 13] Esta fábrica financiada y operada por el gobierno se construyó en Hillington a partir de junio de 1939 y los trabajadores se mudaron a las instalaciones en octubre, un mes después del estallido de la guerra. La fábrica estaba completamente ocupada en septiembre de 1940. También se produjo una crisis de vivienda en Glasgow, donde Hives volvió a solicitar al Ministerio del Aire que interviniera. [82]

Con 16.000 empleados, la fábrica de Glasgow era una de las mayores operaciones industriales de Escocia. A diferencia de las plantas de Derby y Crewe, que dependían significativamente de subcontratistas externos , producía casi todos los componentes del Merlin por sí misma. [83] Hillingdon requirió "una gran cantidad de atención por parte de Hives" desde que estaba produciendo su primer motor completo; tenía la mayor proporción de trabajadores no calificados en cualquier fábrica administrada por Rolls-Royce". [84] Los motores comenzaron a salir de la línea de producción en noviembre de 1940, y en junio de 1941 la producción mensual había alcanzado los 200, aumentando a más de 400 por mes en marzo de 1942. [85] En total, se produjeron 23.675 motores. El ausentismo laboral se convirtió en un problema después de algunos meses debido a los efectos físicos y mentales de las condiciones de guerra, como la frecuente ocupación de refugios antiaéreos . Se acordó reducir ligeramente las duras horas de trabajo a 82 horas semanales, con medio domingo al mes como día de descanso. [86] Se informa que la producción récord fue de 100 motores en un día. [87]

Inmediatamente después de la guerra, la planta reparó y revisó los motores Merlin y Griffon, y continuó fabricando piezas de repuesto. [87] Finalmente, tras la producción del turborreactor Rolls-Royce Avon y otros, la fábrica se cerró en 2005. [88]

Manchester

Se le pidió a la Ford Motor Company que produjera Merlins en Trafford Park , Stretford , cerca de Manchester , y las obras de construcción de una nueva fábrica comenzaron en mayo de 1940 en un sitio de 118 acres (48 ha). Construida con dos secciones distintas para minimizar el daño potencial de las bombas, se completó en mayo de 1941 y fue bombardeada en el mismo mes. [nb 14] Al principio, la fábrica tuvo dificultades para atraer mano de obra adecuada, y hubo que contratar a un gran número de mujeres, jóvenes y hombres sin formación. A pesar de ello, el primer motor Merlin salió de la línea de producción un mes más tarde y se estaba construyendo el motor a un ritmo de 200 por semana en 1943, [89] momento en el que las fábricas conjuntas producían 18.000 Merlins al año. [35] En su autobiografía Not much of an Engineer , Sir Stanley Hooker afirma: "... una vez que la gran fábrica de Ford en Manchester empezó la producción, los Merlins salieron como guisantes desgranados...". [90]

En la planta de Trafford Park trabajaban unas 17.316 personas, incluidas 7.260 mujeres y dos médicos y enfermeras residentes. [89] La producción de Merlin empezó a disminuir en agosto de 1945 y finalmente cesó el 23 de marzo de 1946. [91]

La producción total de Merlin en Trafford Park fue de 30.428. [75]

Detroit

Como el Merlin se consideraba tan importante para el esfuerzo bélico, se iniciaron negociaciones para establecer una línea de producción alternativa fuera del Reino Unido. El personal de Rolls-Royce visitó fabricantes de automóviles norteamericanos para seleccionar uno para construir el Merlin en los EE. UU. o Canadá. Henry Ford rescindió una oferta inicial para construir el motor en los EE. UU. en julio de 1940, y la Packard Motor Car Company fue seleccionada para asumir el pedido de $ 130,000,000 del Merlin (equivalente a $ 2,83 mil millones en dólares de 2023 [92] ). [93] Se llegó a un acuerdo en septiembre de 1940, y el primer motor construido por Packard, un Merlin XX, designado como V-1650-1, funcionó en agosto de 1941. [94] La producción total de Merlin por Packard fue de 55,523. [75]

Continental Motors, Inc. también fabricó seis motores de desarrollo . [75]

Variantes

Esta es una lista de variantes representativas del Merlin, que describe algunos de los cambios mecánicos realizados durante el desarrollo del Merlin. A los motores de la misma potencia de salida se les asignaban típicamente diferentes números de modelo en función de las relaciones de transmisión del sobrealimentador o de la hélice, las diferencias en el sistema de refrigeración o los carburadores, la construcción del bloque del motor o la disposición de los controles del motor. [95] Las clasificaciones de potencia citadas suelen ser la potencia "militar" máxima. Todos los motores, excepto los Merlin 131 y 134, eran "tractores de mano derecha", es decir , la hélice giraba en el sentido de las agujas del reloj cuando se veía desde atrás. Además de los números de marca, el Ministerio de Abastecimiento (MoS) asignó números experimentales a los motores Merlin (por ejemplo, RM 8SM para el Merlin 61 y algunas variantes) mientras estaban en desarrollo; estos números se indican cuando es posible. [96] Los motores Merlin utilizados en los Spitfire , aparte del Merlin 61, utilizaban una relación de reducción de la hélice de 0,477:1. Los Merlin utilizados en bombarderos y otros cazas utilizaban una relación de 0,42:1. [97]

Datos de Bridgman (Jane's) [98] a menos que se indique lo contrario:

  • Merlín II (RM 1S)
1.030 hp (770 kW) a 3.000 rpm a 5.500 pies (1.676 m) usando un impulso de + 6  psi (41 kPa manométrico; o una presión absoluta de 144 kPa o 1,41 atm); usó refrigerante 100% glicol. El primer Merlin II de producción se entregó el 10 de agosto de 1937. [14] El Merlin II se usó en los cazas Boulton Paul Defiant , Hawker Hurricane Mk.I , Supermarine Spitfire Mk.I y el bombardero ligero Fairey Battle . [99]

  • Merlín III (RM 1S)
El Merlin III estaba equipado con un eje de hélice "universal" capaz de montar hélices de Havilland o Rotol . [100] Desde finales de 1939, utilizando combustible de 100 octanos y un aumento de presión de +12 psi (83 kPa manométricos; o una presión absoluta de 184 kPa o 1,82 atm), el Merlin III desarrolló 1.310 hp (980 kW) a 3.000 rpm a 9.000 pies (2.700 m); [56] utilizando combustible de 87 octanos, las potencias nominales eran las mismas que las del Merlin II. Se utilizó en los cazas Defiant, Hurricane Mk.I, Spitfire Mk.I y en el bombardero ligero Battle. [99] El primer Merlin III de producción se entregó el 1 de julio de 1938. [14]

  • Merlín X (RM 1SM)
1130 hp (840 kW) a 3000 rpm a 1600 m (5250 pies); presión máxima de sobrealimentación +10 psi; este fue el primer Merlin de producción en utilizar un sobrealimentador de dos velocidades; utilizado en los bombarderos Halifax Mk.I , Wellington Mk.II y Whitley Mk.V. Primer Merlin X de producción, 5 de diciembre de 1938. [14]

  • Merlín XII (RM 3S)
1.150 hp (860 kW); equipado con un arrancador de motor Coffman ; primera versión en utilizar refrigerante 70/30% agua/glicol en lugar de glicol al 100%. Construcción reforzada, capaz de utilizar una presión de sobrealimentación constante de hasta +12 psi utilizando combustible de 100 octanos; utilizado en el Spitfire Mk.II. [ 100] Primer Merlin XII de producción, 2 de septiembre de 1939. [14]
Vista lateral izquierda de un motor de pistón de avión pintado de gris brillante en exhibición estática.
Merlín XX conservado en el Museo de la Real Fuerza Aérea de Londres

  • Merlín XX (RM 3SM)
1.480 hp (1.100 kW) a 3.000 rpm a 6.000 pies (1.829 m); sobrealimentador de dos velocidades; presión de refuerzo de hasta +14 psi; utilizado en los bombarderos Hurricane Mk.II, Beaufighter Mk.II , Halifax Mk.II y Lancaster Mk.I , y en los prototipos Spitfire Mk.III ( N3297 y W3237 ) . [101] Primer Merlin XX de producción, 4 de julio de 1940. [14] [nb 15]

  • Merlín 32 (RM 5M)
1.645 hp (1.227 kW) a 3.000 rpm a 2.500 pies (762 m); una versión de "baja altitud" del Merlin con impulsores de sobrealimentación recortados para aumentar la potencia a altitudes más bajas y una presión de sobrealimentación máxima de +18 psi; equipado con un arrancador de motor Coffman; utilizado principalmente en aviones de la Fleet Air Arm , principalmente el bombardero torpedero Fairey Barracuda Mk.II y los cazas Supermarine Seafire F. Mk.IIc . También Hurricane Mk.V y Spitfire PR Mk.XIII . [100] Primer Merlin 32 de producción, 17 de junio de 1942. [14]

  • Merlín 45 (RM 5S)
1.515 hp (1.130 kW) a 3.000 rpm a 11.000 pies (3.353 m); utilizado en Spitfire Mk.V , PR.Mk.IV y PR.Mk.VII, Seafire Ib y IIc. Presión máxima de sobrealimentación de +16 psi. Primer Merlin 45 de producción, 13 de enero de 1941. [14]

  • Merlín 47 (RM 6S)
1.415 hp (1.055 kW) a 3.000 rpm a 14.000 pies (4.267 m); versión para grandes altitudes utilizada en el Spitfire HFMk.VI. Adaptado con un compresor Marshall (a menudo llamado "soplador") para presurizar la cabina. Primera producción del Merlin 47, 2 de diciembre de 1941. [14]

  • Merlín 50.M (RM 5S)
1.585 hp (1.182 kW) a 3.000 rpm a 3.800 pies (1.158 m); versión de baja altitud con impulsor del sobrealimentador "recortado" a 9,5 pulgadas (241 mm) de diámetro. La sobrealimentación permitida era de +18 psi (125 kPa manométricos; o una presión absoluta de 225 kPa o 2,2 atm) en lugar de +16 psi (110 kPa manométricos; o una presión absoluta de 210 kPa o 2,08 atm) en un motor Merlin 50 normal. [102] [103] La serie Merlin 50 fue la primera en utilizar el carburador Bendix-Stromberg "negative-g". [104]

  • Merlín 61 (RM 8SM)
1.565 hp (1.167 kW) a 3.000 rpm a 12.250 pies (3.734 m), 1.390 hp (1.040 kW) a 3.000 rpm a 23.500 pies (7.163 m); equipado con un nuevo supercargador de dos etapas y dos velocidades que proporciona mayor potencia a altitudes medias y altas; +15 psi de refuerzo; utilizado en el Spitfire F Mk.IX y el PR Mk.XI. [ 105] Primera variante de producción británica en incorporar bloques de cilindros de dos piezas diseñados por Rolls-Royce para el Packard Merlin . [106] Relación de reducción de 0,42:1, con engranajes para bomba de presurización. [107] Primer Merlin 61 de producción, 2 de marzo de 1942. [14]

  • Merlín 63 y 63A
1.710 hp (1.280 kW) a 3.000 rpm a 8.500 pies (2.591 m), 1.505 hp (1.122 kW) a 3.000 rpm a 21.000 pies (6.401 m); desarrollo de dos etapas de dos velocidades reforzado de Merlin 61; +18 psi de refuerzo; relación de engranajes de reducción .477:1; Merlin 63A no tenía engranajes adicionales para presurización e incorporaba un eje de transmisión de sobrealimentador reforzado . [108] Utilizado en Spitfire F Mk.VIII y F. Mk. IX. [102]
Audio del inicio de RR Merlin 66/266

  • Merlín 66 (RM 10SM)
1.720 hp (1.280 kW) a 5.790 pies (1.765 m) usando un impulso de +18 psi (presión manométrica de 124 kPa; o una presión absoluta de 225 kPa o 2,2 atm); versión de baja altitud del Merlin 63A. Equipado con un carburador anti-g Bendix-Stromberg; [109] el intercooler usaba un tanque colector separado. [110] Usado en Spitfire LF Mk.VIII y LF Mk.IX. [102]

  • Merlín 76/77 (RM 16SM) [44]
1.233 hp (919 kW) a 35.000 pies (10.668 m); [44] Equipado con un sobrealimentador de dos velocidades y dos etapas y un carburador Bendix-Stromberg. Versión dedicada a "gran altitud" utilizada en el caza de gran altitud Westland Welkin y algunas variantes posteriores Spitfire y de Havilland Mosquito . La marca de número impar accionaba un soplador tipo Marshall Roots para presurizar la cabina .

  • Merlín 130/131
2.060 hp (1.540 kW); versiones "slimline" rediseñadas para el de Havilland Hornet . Diseño del motor modificado para reducir el área frontal al mínimo y fue la primera serie Merlin en utilizar sistemas de inducción de tiro descendente. La bomba de refrigerante se trasladó desde la parte inferior del motor al lado de estribor . Supercargador de dos velocidades y dos etapas y carburador de inyección SU. Acelerador Corliss . La sobrealimentación máxima era de 25 psi (170 kPa) manométrica; o una presión absoluta de 270 kPa o 2,7 atm). En el Hornet, el Merlin 130 se instaló en la góndola de babor : el Merlin 131, instalado en la góndola de estribor, se convirtió en un motor tractor "inverso" o de mano izquierda utilizando un engranaje loco adicional en la carcasa del engranaje reductor . [111]

  • Merlín 133/134
2.030 hp (1.510 kW); potencia reducida para su uso a baja altitud. Variantes 130/131 utilizadas en Sea Hornet F. Mk. 20, NF Mk. 21 y PR Mk. 22. La presión máxima se redujo a +18 psi manométrica (230 kPa o 2,2 atm absolutas).
  • Merlín 266 (RM 10SM)
El prefijo "2" indica motores fabricados por Packard, también conocidos como Merlin 66, optimizados para operar a baja altitud. Instalados en el Spitfire Mk. XVI . [102]

  • Merlín 620
1.175 hp (876 kW) de crucero continuo usando 2.650 rpm a +9 psi de refuerzo (62 kPa manométricos; o una presión absoluta de 165 kPa o 1,6 atm); capaz de una clasificación de emergencia de 1.795 hp (1.339 kW) a 3.000 rpm usando +20 psi de refuerzo (138 kPa manométricos; o una presión absoluta de 241 kPa o 2,4 atm); motor civil desarrollado a partir del Merlin 102; supercargador de dos etapas optimizado para altitudes medias y que utilizaba un carburador de inyección SU. "Universal Power Plant" (UPP) desarrollo de instalación de radiador anular estandarizado del utilizado en el Lancaster VI y el Avro Lincoln . La serie Merlin 620–621 fue diseñada para operar en las severas condiciones climáticas encontradas en las rutas aéreas canadienses y del Atlántico Norte de largo alcance. Utilizado en el Avro Tudor , el Avro York y el Canadair North Star . [112]

Aplicaciones

En orden cronológico, los primeros aviones operativos propulsados ​​por el Merlin que entraron en servicio fueron el Fairey Battle, el Hawker Hurricane y el Supermarine Spitfire. [113] Aunque el motor está más estrechamente asociado con el Spitfire, el Avro Lancaster de cuatro motores fue el que se utilizó con mayor frecuencia, seguido por el De Havilland Mosquito de dos motores. [114]

Lista de Lumsden 2003 [115] [nb 16]

De la posguerra

Al final de la Segunda Guerra Mundial, se diseñaron y produjeron nuevas versiones del Merlin (las series 600 y 700) para su uso en aviones comerciales como el Avro Tudor , aviones de transporte militar como el Avro York y el Canadair North Star, que cumplían ambas funciones. Estos motores eran básicamente de especificación militar con algunos cambios menores para adaptarse a los diferentes entornos operativos. [116]

Una versión construida en España del Messerschmitt Bf 109 G-2, el Hispano Aviación HA-1112-M1L Buchon de 1954 , fue construida en la fábrica de Hispano en Sevilla con el motor Rolls-Royce Merlin 500/45 de 1.600 caballos de fuerza (1.200 kW), un motor apropiado para la última versión producida del famoso caza Messerschmitt, ya que el prototipo del avión Bf 109 V1 había sido propulsado por el motor Rolls-Royce Kestrel V-12 en 1935. [117]

El CASA 2.111 fue otra versión construida en España de un avión alemán, el Heinkel He 111 , que fue adaptado para utilizar el Merlin después de que se agotara el suministro de motores Junkers Jumo 211 F-2 al final de la guerra. [118] Una situación similar existió con el Fiat G.59 cuando se agotaron las existencias disponibles de la versión construida bajo licencia italiana del motor Daimler-Benz DB 605. [119]

El Avro Lincoln de fabricación australiana del modelo A73-51 utilizó aviones Merlin 102 de la Commonwealth Aircraft Corporation de fabricación australiana . Se habían construido un total de 108 Merlin de la CAC cuando finalizó la producción.

Aplicaciones alternativas

Se produjo una versión no sobrealimentada del Merlin que utilizaba una mayor proporción de componentes de acero y hierro para su uso en tanques . Este motor, el Rolls-Royce Meteor , a su vez dio lugar al Rolls-Royce Meteorite , de menor tamaño . [ 120] En 1943, el desarrollo posterior del Meteor pasó a manos de Rover , a cambio de los intereses de Rover en turbinas de gas . [121]

En 1938, Rolls-Royce comenzó a trabajar en la modificación de algunos Merlins que luego se utilizarían en los MTB británicos , MGB y lanchas de rescate aire-mar de la RAF. Para estos, los sobrealimentadores eran unidades de una sola etapa modificadas y el motor fue rediseñado para su uso en un entorno marino. Se convirtieron unos 70 motores antes de que se diera prioridad a la producción de motores aeronáuticos. [122]

El ejército irlandés llevó a cabo experimentos que consistieron en sustituir el motor Bedford de un tanque Churchill por un motor Rolls-Royce Merlin rescatado de un avión Seafire del Cuerpo Aéreo Irlandés . El experimento no tuvo éxito, aunque no se han registrado los motivos. [123]

Motores supervivientes

El Merlin, uno de los motores de avión de mayor éxito de la Segunda Guerra Mundial , sigue utilizándose en muchos aviones antiguos restaurados de la Segunda Guerra Mundial en todo el mundo. El Royal Air Force Battle of Britain Memorial Flight es un operador actual notable del Merlin. En Inglaterra, la Shuttleworth Collection posee y opera un Hawker Sea Hurricane IB y un Supermarine Spitfire VC con motor Merlin; ambos pueden verse volando en exhibiciones en casa durante los meses de verano. [124] [125]

Motores en exposición

Demostración terrestre de Merlin24

Se conservan ejemplares del Rolls-Royce Merlin en exposición en los siguientes museos :

Especificaciones (Merlin 61)

Vista frontal derecha de un motor de avión de doce pistones en V centrado alrededor de un eje de hélice grande. Los componentes están etiquetados con líneas negras junto a la descripción de cada componente. Los componentes etiquetados incluyen la caja de engranajes de reducción de la hélice, los puertos de escape, las bujías y la bomba de refrigerante.
Rolls-Royce Merlin con componentes etiquetados

Datos de Jane's . [138]

Características generales

  • Tipo: motor de aviación de pistón SOHC, de 12 cilindros, sobrealimentado, refrigerado por líquido, en "V" de 60°.
  • Diámetro interior : 5,4 pulgadas (137,2 mm)
  • Carrera : 6,0 pulg. (152,4 mm)
  • Desplazamiento : 1.649 pulgadas cúbicas (27,0 L)
  • Longitud: 88,7 pulgadas (225,3 cm)
  • Ancho: 30,8 pulgadas (78,2 cm)
  • Altura: 40 pulgadas (101,6 cm)
  • Peso seco : 1.640 lb (743,9 kg) [nb 17]

Componentes

Actuación

  • Potencia de salida: * 1.290 CV (960 kW) a 3.000 rpm en el despegue.
  • 1.565 hp (1.167 kW) a 3.000 rpm a 12.250 pies (3.730 m), marcha MS) [n.º 18]
  • 1.580 hp (1.180 kW) a 3.000 rpm a 23.500 pies (7.200 m), marcha FS)
  • Potencia específica : 0,96 CV/pulgada cúbica (43,6 kW/L)
  • Relación de compresión : 6:1
  • Consumo de combustible: Mínimo 30 Imp gal /h (136 L/h), máximo 130 Imp gal/h (591 L/h) [nb 19]
  • Relación potencia-peso : 0,96 hp/lb (1,58 kW/kg) a potencia máxima.

Véase también

Desarrollo relacionado

Motores comparables

Listas relacionadas

Referencias

Notas al pie

  1. ^ La tradición de ponerle nombre a los motores la inició el director ejecutivo, Claude Johnson , en 1915, con los motores Eagle, Hawk y Falcon. No existe ninguna conexión con el legendario mago del Rey Arturo.
  2. ^ Las series Merlin II y III fueron diseñadas originalmente para utilizar combustible de 87 octanos y luego modificadas para permitir el uso de combustible de 100 octanos. [19]
  3. ^ Debido a un proceso de diseño acelerado, los plazos de desarrollo del Merlin se superpusieron; por ejemplo, el supercargador de dos etapas se estaba diseñando antes de que fuera necesario introducir los Merlin 45M y 55M modificados para contrarrestar la amenaza del Focke-Wulf Fw 190 .
  4. ^ La función del sobrealimentador es comprimir la mezcla de combustible y aire que ingresa a los cilindros del motor; cualquier pérdida de presión en el impulsor (también llamado rotor) afectaría la eficiencia del sobrealimentador.
  5. ^ Rolls-Royce obtuvo una licencia en 1938 para construir el sistema de transmisión de dos velocidades. [39]
  6. ^ Una mezcla caliente podría preencenderse antes de llegar a los cilindros del motor o detonar en el motor.
  7. ^ Inventado en marzo de 1941 por Beatrice Shilling , ingeniera del Royal Aircraft Establishment , Farnborough.
  8. ^ Los británicos midieron la presión de sobrealimentación en lbf/pulgada cuadrada (o psi), y comúnmente la denominaron "libras" de sobrealimentación. La presión atmosférica normal al nivel del mar es de 14,5 psi (1000 mbar), por lo que una lectura de +6 significa que la mezcla de aire y combustible está siendo comprimida por un soplador del sobrealimentador a 20,5 psi antes de ingresar al motor; +25 significa que la mezcla de aire y combustible ahora está siendo comprimida a 39,5 psi.
  9. ^ Monty Berger, oficial de inteligencia superior del 126 (RCAF) Spitfire Wing, 2 TAF, afirmó que todavía había problemas con el nuevo combustible en su ala, del que muchos pilotos del ala desconfiaban. [65] Sin embargo, otra fuente afirma que la transición al grado 150 se realizó sin problemas. [66]
  10. ^ Números de producción de fábrica:
    • Rolls-Royce: Derby = 32.377
    • Rolls-Royce: Crewe = 26.065
    • Rolls-Royce: Glasgow = 23.675
    • Ford Manchester= 30.428
    • Packard Motor Corp = 55.523 (37.143 Merlin, 18.380 V-1650)
    • Commonwealth Aircraft Corp (CAC): NSW Australia = 108 Tipo MK102. 1946–1952 para el CAC Avro Lincoln [71]
    • Total: 168.176
  11. ^ Coste: 2.000 £ (motor), 350 £ (hélice) [72]
  12. ^ De hecho, las obras de Crewe habían sido arrendadas a Rolls-Royce por el gobierno. [74]
  13. ^ Esta asignación había aumentado a £5.995.000 en diciembre de 1939. [81]
  14. ^ La nueva fábrica fue bombardeada por la Luftwaffe en mayo de 1941. [89]
  15. ^ En agosto de 1940 se enviaron dibujos del Merlin XX a la Packard Motor Car Company y se utilizaron como base para el Packard Merlin 28. [ 14]
  16. ^ Lumsden cubre solo aviones británicos, el Merlin puede no ser el motor principal de estos tipos; por ejemplo, se usaron uno o dos Hawker Harts y Horsleys para probar las primeras versiones del Merlin.
  17. ^ Más 2,5% de tolerancia
  18. ^ MS y FS se refieren a las velocidades del ventilador del sobrealimentador: Moderado/Totalmente sobrealimentado. Sobrealimentación moderada se refiere al funcionamiento en altitudes bajas a medias, sobrealimentación total al funcionamiento en altitudes medias a altas [139]
  19. ^ Ref: AP 1565 I, P & L: Notas del piloto para el consumo de combustible del Spitfire IX, XI y XVI dependiendo de los ajustes del acelerador, la mezcla y el impulso, además de la altitud.

Citas

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Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Rolls-Royce Merlin .
  • Motores Merlin en Manchester – BBC
  • Película de la posguerra de Rolls-Royce sobre la fabricación del Merlin – YouTube
  • Dibujos comparativos de la serie Merlin 60 – Spitfireperformance.com
  • Dibujo seccionado del Rolls-Royce Merlin 61
  • "Vee-Twelve Par Excellence", un artículo de Flight de 1937 sobre el Merlin I y II
  • "Una obra maestra británica", artículo de Flight de 1942 sobre el Merlin XX
  • "Plantas eléctricas universales": artículo de Flight de 1947 sobre las instalaciones Merlin de posguerra para aviones civiles
  • Galería de fotos del motor Merlin de BBC Radio Leicester
  • Imagen seccionada de la posible instalación de un turbocompresor – Flight International
  • El Rolls-Royce Merlin: los motores de aviación del mundo

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