¿Motor radial, en "V" o en línea?

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¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Messerschmitt Bf »

A petición de lonesomeluigi y para no desvirtuar el hilo de "Cuadros y láminas aviación Segunda Guerra Mundial" abro este hilo.

¿Hay alguna diferencia de rendimiento entre un motor radial (Ej: Focke Wulf 190) y uno V inertido (Ej:Me-109) o simplemente en línea, etc? Bueno, además de las diferencias de rendimiento específicas para cada avión, ¿el tener una clase de motor u otro te proporciona alguna ventaja? Ya sea de potencia (por la disposición de sus cilindros, pistones y todo eso...), de aerodinámica (a priori, el radial parece menos aerodinámico), etc.

Admito que no tengo ni idea de motores ni mecánica (me gustaría, pues irónicamente me gusta el mundo del motor) y desconozco que motor calza cada avión (en este tema me refiero únicamente a aviones de la 2ªGM) más allá de ver si es un motor radial o en V.

Un saludo :roll:


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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Buscaglia »

Messerschmitt Bf escribió:A petición de lonesomeluigi y para no desvirtuar el hilo de "Cuadros y láminas aviación Segunda Guerra Mundial" abro este hilo.

¿Hay alguna diferencia de rendimiento entre un motor radial (Ej: Focke Wulf 190) y uno V inertido (Ej:Me-109) o simplemente en línea, etc? Bueno, además de las diferencias de rendimiento específicas para cada avión, ¿el tener una clase de motor u otro te proporciona alguna ventaja? Ya sea de potencia (por la disposición de sus cilindros, pistones y todo eso...), de aerodinámica (a priori, el radial parece menos aerodinámico), etc.

Admito que no tengo ni idea de motores ni mecánica (me gustaría, pues irónicamente me gusta el mundo del motor) y desconozco que motor calza cada avión (en este tema me refiero únicamente a aviones de la 2ªGM) más allá de ver si es un motor radial o en V.

Un saludo :roll:

Saludos.

Yo tampoco sé gran cosa de motores, pero en los años treinta y primeros cuarenta, la discusión en los Ministerios de Aeronáutica iba en esta dirección:
- El motor radial conlleva diseñar un fuselaje mayor e implica un mejor blanco frontal para las armas del enemigo. Por contra, la refrigeración por aire lo hace poco vulnerable a pequeños daños en el motor provocado por explosiones de granadas antiaéreas o balas de infantería. Otra ventaja es que había muchos motores radiales en el mercado que se podían producir bajo licencia o desarrollar en los países que carecían de un buen motor de diseño nacional.

- El motor en línea permite mejor aerodinámica y, a igualdad de caballos, más velocidad. Además, una silueta más fina que dificulta a las armas enemigas alcanzarlo frontalmente. Pero cualquier daño puede provocar fugas en el sistema de refrigeración y conllevar la pérdida del aparato si está lejos de su base. Había pocas posibilidades de conseguir licencias de este tipo de motores y su desarrollo posterior resultaba complicado a los países sin un grado de desarrollo tecnológico importante.


En resumen, se pensaba en aquella época que el radial daba un buen cazabombardero y el motor en línea, un caza puro de interceptación. Esta era, creo yo, la idea dominante en la época. No sé cuál habrá sido el veredicto de la Historia :roll: .
Según reza una antigua inscripción en la portada de la iglesia de Otxate, cuando el mundo era joven, solo habitaban la tierra y los océanos seres primordiales a los que no resultaba agradable contemplar. Extraños y deformes, procedentes del vacío y las estrellas. En una época aún arcana, estos seres primordiales se ocultaron más allá del tiempo, pero dejaron su semilla. Cthulhu engendró a los seres de la tierra; Dagón, a los marinos, y Derleta, a los lunares.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por alejandro_ »

Seguro que Quinto_Sertorio puede aportar muchos datos.

Buscaglia lo ha comentado casi todo. Los motores en V pueden tener alguna ventaja más, como la posibilidad de instalar armamento entre los bloques de cilindros. En general los motores en V eran más eficientes que los radiales. Un R-2800C necesitaba inyección de agua, combustible de 100/130 octanos y nuevos componentes para alcanzar 61HP/cilindro. Un Merlin llegaba a este valor sin tantas modificaciones.

También hay otros factores, como el mantenimiento. Los radiales eran más simples debido a la refrigeración por aire. Los japoneses tuvieron muchos problemas con el Ki-61; el Ki-100, que era igual salvo en el motor radial, fue mucho más popular.

La misión del aparato también cuenta. Los motores radiales americanos necesitaban turbocompresores para tener un rendimiento adecuado a grandes alturas. Estos dispositivos eran caros. Los alemanes nunca pudieron fabricarlos en serie, y se vieron obligados a sustituir el modelo radial del Fw 190 A por uno en V para el D9.

Finalmente, los soviéticos prefería el motor en V del Il-2 porque uno radial obligaría a eliminar la cápsula blindada en el morro, por lo que la protección sería peor.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por cv-6 »

alejandro_ escribió: La misión del aparato también cuenta. Los motores radiales americanos necesitaban turbocompresores para tener un rendimiento adecuado a grandes alturas.
Bueno, en realidad lo mismo pasaba con los lineales. Los motores V-1710 sin turbocompresor eran magníficos hasta 10.000 pies (3048 m), pero por encima no valían gran cosa.
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Buscaglia »

Saludos.

Hay una cuestión marginal en esta pregunta porque no afecta a grandes potencias como Alemania, Gran Bretaña, la URSS o EEUU, pero sí a Italia, Holanda o Japón, por poner un ejemplo. Construir un motor en línea avanzado, aún comprando la licencia a un país extranjero y contando con el apoyo técnico de este, no estaba al alcance de todas las líneas de montaje. Alejandro ya ha comentado los problemas que tuvieron los japoneses a la hora de hacer su versión del DB 601. En Italia, la Alfa Romeo era la única empresa que se consideraba con nivel para fabricar esos motores y, pese a que el acuerdo de fabricación se firmó en 1939, en 1943 todavía el 20% de los ingenios salían defectuosos. La Fiat y la Piaggio, con unos estándares técnicos y de calidad inferiores a la Alfa Romeo, producían sin problemas motores radiales con licencia Pegasus, Gnome-Rhone y Prat&Witnney. Claro, dar por perdida de antemano el 20% de la producción es un factor a tener en cuenta en países débiles industrialmente.

Al contrario, la URSS, por poner un ejemplo, compró -o quizá la obtuvo de otra forma, no lo sé- la licencia de un motor en línea Hispano-Suiza que no pasaba de los 900 caballos (el que llevaba el Dewoitine 520) y logró desarrollarlo hasta mucha más potencia y producirlo en masa (aunque a costa de reducir la vida útil del motor, pero por desgracia la vida útil del piloto ruso también era muy escasa).

Así que el motor en línea podía ser prohibitivo no para Checoslovaquia o Holanda, incluso para potencias como Japón o Italia.
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por alejandro_ »

Antes de empezar, los datos que puse arriba no son HP por cilindro sino por litro.
Bueno, en realidad lo mismo pasaba con los lineales. Los motores V-1710 sin turbocompresor eran magníficos hasta 10.000 pies (3048 m), pero por encima no valían gran cosa.


Sí claro, me refería al P-47 y Fw 190. Curiosamente, el Corsair utilizaba sobrecompresores con el mismo motor que el P-47. Al ser un caza embarcado, no necesitaba tantas prestaciones a gran altura.
Construir un motor en línea avanzado, aún comprando la licencia a un país extranjero y contando con el apoyo técnico de este, no estaba al alcance de todas las líneas de montaje.
Sin duda, de ahí que se apostase por mejorar los materiales, gasolinas, compresores...
Al contrario, la URSS, por poner un ejemplo, compró -o quizá la obtuvo de otra forma, no lo sé- la licencia de un motor en línea Hispano-Suiza que no pasaba de los 900 caballos (el que llevaba el Dewoitine 520) y logró desarrollarlo hasta mucha más potencia y producirlo en masa


La URSS compró la licencia del Hispano-Suiza y lo mejoró hasta lograr ~1350CV en los VK-105PF. A partir de esa versión se consideró que ya no había más potencial. Fue sustituido por el VK-107, que era un modelo diferente.
(aunque a costa de reducir la vida útil del motor, pero por desgracia la vida útil del piloto ruso también era muy escasa).


Depende del periodo, los soviéticos eran los peores parados al principio de la guerra y los alemanes al final. Un informe de Werner Baumbach sobre las operaciones en el Mediterraneo indica que la vida de la tripulación equivale a 10 salidas. Este dato es para finales de 1942/principios de 1943 y se refiere a un Gruppen de bombarderos Ju 88.

Para comparar, unas estadísticas del libro de Oleg Rastrenin sobre las unidades de la guardia del Il-2 Sturmovik. Pérdidas por salidas de combate (combat sorties):

- Octubre 1941: 1 por cada 8.1.
- Verano 1942: 1 por cada 24.
- Stalingrado: 1 por cada 10-12.
- 1943: 1 por cada 26.
- 1944-45: 1 por cada 85-90.

Simplificando: en 1944 un Il-2 duraba 10 veces más que en 1941.

Los cazas duraban más: 127 desde finales de 1943 hasta finales de 1944, y 194 misiones en 1945. Para los bombarderos 125 y 133 en los mismos periodos.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Messerschmitt Bf »

Gracias a todos. Me habéis aclarado muchas dudas.
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Quinto_Sertorio »

Messerschmitt Bf escribió:A petición de lonesomeluigi y para no desvirtuar el hilo de "Cuadros y láminas aviación Segunda Guerra Mundial" abro este hilo.

¿Hay alguna diferencia de rendimiento entre un motor radial (Ej: Focke Wulf 190) y uno V inertido (Ej:Me-109) o simplemente en línea, etc? Bueno, además de las diferencias de rendimiento específicas para cada avión, ¿el tener una clase de motor u otro te proporciona alguna ventaja? Ya sea de potencia (por la disposición de sus cilindros, pistones y todo eso...), de aerodinámica (a priori, el radial parece menos aerodinámico), etc.

Admito que no tengo ni idea de motores ni mecánica (me gustaría, pues irónicamente me gusta el mundo del motor) y desconozco que motor calza cada avión (en este tema me refiero únicamente a aviones de la 2ªGM) más allá de ver si es un motor radial o en V.

Un saludo :roll:
Hola... Aparte de lo que han comentado los compañeros por ahí arriba, se podrían decir algunas cosas más. Pero no dar una respuesta categórica a si uno u otro motor proporcionan alguna ventaja, sobre todo a nivel general. La respuesta correcta sería más bien que las ventajas y desventajas de una u otra estructura, se compensan de modo que al final lo que entra en juego son otro tipo de cuestiones, desde particularidades de la misión a la que va destinado el aparato, a intereses o posibilidades industriales (o pura elección) del fabricante.

Así, por un lado el motor radial ofrece cierta ventaja en cuanto a que está destinado a ser refrigerado por aire (aunque no necesariamente, ojo!) y ello permite prescindir de los sistemas de refrigeración por agua o agua glycol.. con su peso adicional y su mayor vulnerabilidad en combate (esto es muy importante, ciertamente), pero sufriendo una cierta penalización en cuanto a la resistencia que ofrece al aire, lo que implica generalmente una menor velocidad.

Por un lado, el radial parece que puede ser más grande y voluminoso, y sacar potencia de la pura capacidad; pero por otro lado, debido a que el manejo de sus válvulas se hace a través de empujadores y balancines, en vez de los árboles de levas de los lineales, no le resulta tan fácil mejorar el rendimiento por la vía de aumentar RPM, y mejorar el flujo de gases incorporando tres o cuatro válvulas por cilindro. Los radiales solían tener dos válvulas por cilindro y listo, los V-12 podían incorporar tres o cuatro. Caso aparte son los radiales con "sleeve valves", tipo Bristol Centaurus, pero estos motores tenían sus propios problemas con las tolerancias y el lubricado. Precisamente el lubricado de cabezas de cilindro podía dar ciertos problemas en los radiales a pesar de que el radial podía ser considerado "más sencillo" que el motor en línea.

Otra ventaja del radial, es que su cigüeñal es más corto (cada bloque de cilindros engancha en una muñeca del cigüeñal), eso significa ser más rigido y menos propenso a sufrir por causa de vibraciones que acompañan más fácilmente a los cigüeñales largos de los motores en V. Pero por otro lado eso hace más dificil funcionar con patrones de encendido que permitan mayores rpm.

En la SGM hubo muy buenos motores radiales, y lineales. Ese es un hecho indiscutible y que zanja cualquier duda al respecto. Yo no diría que una tipología era mejor que otra... dependía de muchas cosas.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Pablorojo »

Felicitaciones a los compañeros del foro por este hilo, pues yo siempre había tenido dudas similares a las de Me-109 al abrir este hilo, también mis conocimientos técnicos son casi nulos, y me las han ido aclarando de forma magistral en el hilo......
Aprovecho para preguntar si los motores radiales eran más propensos al recalentamiento ??? ....pues me viene a la memorialos problemas que tuvo el Fw 190 , al menos inicialmente.....
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por alejandro_ »

Aprovecho para preguntar si los motores radiales eran más propensos al recalentamiento ??? ....pues me viene a la memorialos problemas que tuvo el Fw 190 , al menos inicialmente.....
Desde un punto de vista volumétrico, el agua es mucho más eficiente que el aire a la hora de refrigerar algo ¡En ordenadores he leido cifras de ×3000! Claro que esto es una perogrullada.

El BMW 801 tuvo graves problemas de refrigeración. En noviembre de 1941 fue descrito como "poco fiable" y "no listo para el uso operacional". Los problemas de fiabilidad eran tales que Galland no consideraba posible volar sobre el mar (en el canal de la Mancha). Los BMW 801 C y D tardarían otros 6 meses en volverse lo suficientemente fiables como para ser utilizados en el frente.

El tema es si los problemas eran por ser un motor radial o por las características del Fw 190. El montaje en este caza era extremadamente compacto, de hecho nunca se pudo modernizar al nivel de otros modelos porque no se podían instalar compresores.

Por otro lado, el BMW 801 era un moderno motor que acababa de entrar en producción, con todos los problemas que implica. Además suponía un avance considerable en comparación a modelos anteriores. En inglés se conoce como "teething problems" -problemas de dentición-. En marzo de 1941 el piloto Karl Borris informó de los problemas en el motor, que no daba más que miseria. Los problemas eran tales que no se atrevían a volar lejos del aeropuerto:

- Las tuberías de aceite se rompían.
- El radiador de aceite en el anillo frontal se rompía a menudo.
- El control de velocidad de la hélice fallaba con frecuencia.
- El cilindro inferior de la segunda fila se atascaba una vez tras otra, ya que la bomba de aceite y superficies de refrigeración eran insuficientes.

También se percibía una falta de cooperación entre BMW y Focke Wulf. En mi opinion estos problemas no se deben completamente a la naturaleza del motor, sino al diseño e instalación. Tampoco era la excepción. Los Yak-9U con motores en V eran temperamentales, y lo mismo ocurría con los P-47M.

En muchos debates se ha discutido si hubiese sido mejor utilizar el DB 603 desde el primer momento, o por lo menos haberlo introducido antes en servicio. En este foro hay muy buenas discusiones sobre el tema:

El estancamiento del Fw 190

http://www.elgrancapitan.org/foro/viewt ... 60&t=16747

Fw 190 el pájaro carnicero

http://www.elgrancapitan.org/foro/viewt ... 4&start=90

Motores de aviación alemanes, S.G.M.

http://www.elgrancapitan.org/foro/viewt ... p?p=420596

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Quinto_Sertorio
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Quinto_Sertorio »

Efectivamente, el líquido (agua, o glycol, o mezclas) tiene más capacidad para retirar el calor del motor, y sobre todo permite hacerlo en un circuito cerrado, bien controlado, que forma parte del motor, por eso los V12 refrigerados por líquido solían tener menos problemas en este terreno que los radiales refrigerados por aire, que dependían de un adecuado flujo de aire que no siempre iba por donde debía (a veces, insuficiencias en los diseños de las aletas o los baffles, a veces problemas de carenado).

Además, hay que tener en cuenta que aparte de la refrigeración directa de los motores, está la necesidad de refrigerar el aceite de lubricación. En los V-12, esto era más fácil porque los cilindros estaban en línea, en la misma posición, mientras que en los radiales unos cabezales de cilindros estaban para arriba, y otros para abajo (obvio). A veces al aceite se acumulaba en unos sitios, y escaseaba en otros.. No pocos problemas de insuficiencia de refrigeración del aceite se daban por esta razón.

Por eso, los V12 solían tener unas potencias específicas por capacidad superiores, una mejor refrigeración, más controlada, significaban una máquina térmica más eficiente, además de poder tener más fácilmente un sistema de válvulas mejor, que hacía que el ciclo termodinámico en el motor se acercase más al ideal.

Sin embargo, es interesante ver lo que ocurrió tras la SGM. Vimos la práctica defunción (aunque lenta) de los motores V-12, dado que éstos habían alcanzado algo cercano al límite de desarrollo práctico, y para altas prestaciones ya encontraban el terreno invadido por los turboreactores. En cambio, los grandes motores radiales refrigerados por aire. R-2800, R-4360, Wright R-3350, Bristol Centaurus o hércules.. u otros de menor potencia, aún tuvieron una larga vida tanto en el campo militar como en el civil. Ello por que estos motores aún podían ser más grandes pesados y potentes, y relativamente (bueno, esto es muy discutible viendo un R-4360, por ejemplo) sencillos y "cost efective" en comparación con los equipados con motores de pistón refrigerados por aire. Aún eran prácticos para muchas aplicaciones. Pero en esto también había simplemente criterios prácticos industriales-económicos, no relativos a la bondad en sí de la estructura de los motores.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por lonesomeluigi »

¡¡¡Muy interesante e instructivo hilo!!! :dpm:

Yo en este campo tengo conocimientos básicos y me surge una duda, como afectaba la altura en el rendimiento de ambos motores ???
Logicamente no es lo mismo volar a 3.000 mtrs que a 8.000 mtrs, quien tenía ventaja en este aspecto???

Saludos.
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Fonsado »

Sobre esto tengo una pequeña teoría que quisiera que me la confirmarais o refutarais si es el caso.

Hay una diferencia básica que podemos apreciar hasta los que no tenemos muchos conocimientos sobre el tema. La longitud total de un motor radial es menor que la de uno lineal o en V. Esto cambia el centro de gravedad y condiciona todo el diseño del avión.

Un motor en V tendrá un morro más largo. Eso debe requerir aumentar algo la longitud de la cola y puede que la superficie de los planos.

¿Es lógico pensar que la diferencia de motor condiciona mucho las dimensiones y el peso final del aparato? ¿Afecte ese cambio a la maniobrabilidad?
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Buscaglia »

Fonsado escribió:Sobre esto tengo una pequeña teoría que quisiera que me la confirmarais o refutarais si es el caso.

Hay una diferencia básica que podemos apreciar hasta los que no tenemos muchos conocimientos sobre el tema. La longitud total de un motor radial es menor que la de uno lineal o en V. Esto cambia el centro de gravedad y condiciona todo el diseño del avión.

Un motor en V tendrá un morro más largo. Eso debe requerir aumentar algo la longitud de la cola y puede que la superficie de los planos.

¿Es lógico pensar que la diferencia de motor condiciona mucho las dimensiones y el peso final del aparato? ¿Afecte ese cambio a la maniobrabilidad?
Saludos.

Ese es un problema que se produjo al pasar del Macchi 200 de motor radial al Macchi 202 que llevaba el lineal Daimler-Benz. El diseñador Castoldi tuvo que redistribuir los pesos cambiando un poco la posición de los depósitos y equipamientos, pero creo que no hubo que variar gran cosa las dimensiones del aparato. Pero ese avión ya era un aparato nuevo, que despegaba, volaba, maniobraba y aterrizaba de forma diferente que el MC 200 radial.
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por cv-6 »

lonesomeluigi escribió:¡¡¡Muy interesante e instructivo hilo!!! :dpm:

Yo en este campo tengo conocimientos básicos y me surge una duda, como afectaba la altura en el rendimiento de ambos motores ???
Logicamente no es lo mismo volar a 3.000 mtrs que a 8.000 mtrs, quien tenía ventaja en este aspecto???

Saludos.
Yo creo que eso no dependía de si el motor era radial o lineal. Por encima de 3000m (más o menos) todos los motores sin un compresor para mejorar la "respiración" del motor se venían abajo. No hay más que comparar el rendimiento del motor V-1710 "normal" (P-40 Warhawk) y el mismo motor con turbo (P-38 Lightning). El motor era basicamente el mismo, pero la diferencia de rendimiento a gran altura era enorme
Otro ejemplo. Si no me equivoco, el Rolls Royce Merlin de los Mustang y Spitfire (o incluso el mencionado V-1710 con turbo) daba mejor rendimiento a gran altura que el R-2800 instalado en los F4U Corsair o F6F Hellcat. Sin embargo ese mismo R-2800 montado en los P-47 Thunderbolt con un enorme turbocompresor superaba al Merlin.
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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Rittmeister von Junzt »

Messerschmitt Bf escribió: ¿Hay alguna diferencia de rendimiento entre un motor radial (Ej: Focke Wulf 190) y uno V inertido (Ej:Me-109) o simplemente en línea, etc? Bueno, además de las diferencias de rendimiento específicas para cada avión, ¿el tener una clase de motor u otro te proporciona alguna ventaja?
Hola, yo me planteé la misma pregunta y te han contestado parcialmente y con bastante detalle, pero no te han contestado del todo. Yo conseguí averiguar la respuesta tras años de lectura y consultas a ingenieros, por lo que sin ser ingeniero o entender mucho de motores creo saber la respuesta. Ya no frecuento este foro pero vi este mensaje y espero que mi aporte sea de interés.

En resumen, el motor lineal refrigerado por líquido tiene un rendimiento superior al radial refrigerado por aire a gran altitud, por encima de los 6.000 metros, que no es casual que coincida con la altura a la que la atmósfera se enrarece y no se puede respirar sin máscara de oxígeno.

Hay ventajas y desventajas para cada modelo. De las mencionadas por otros foreros, no hay diferencias apreciables de tamaño que influyan sobre la probabilidad de impacto en el motor propiamente dicho, ni tampoco la diferencia de sección frontal es significativa. pero el radial al no tener radiadores y las tuberías asociadas es menos vulnerable. Sobre mantenimiento, el radial es más fácil de mantener porque al tener menos piezas es más robusto, es decir, pasan más horas entre revisión, pero las reparaciones y el mantenimiento son más complejos que en un motor en línea. En este, abres la capota y está todo fácilmente accesible. En un radial para algunas operaciones hay que meter la mano entre los cilindros y actuar al tacto, cuando no es necesario desmontar todo el bloque motor.

El radial es menos complejo de fabricar, pero el hecho de que Japón, Italia y USA no diseñaran buenos motores lineales no es tanto una cuestión de falta de conocimientos si no de que la industria durante los años 20 y 30 apostó por los radiales y por tanto carecieran de tradición de diseño y experiencia en ese campo, y es algo que no se improvisa.

Al final, el problema en esencia es una cuestión de termodinámica, así como una ametralladora refrigerada por agua se calienta menos que una refrigerada por aire, lo mismo pasa con los motores.

El antecesor del motor radial era el motor rotativo de la Primera Guerra Mundial, que se desarrolló precisamente porque los radiales refrigerados por aire eran ineficientes. El rotativo es un radial que gira, aumentando de este modo la velocidad del flujo de aire alrededor de las cabezas de los cilindros, es decir, los cilindros de un rotativo girando se movían más deprisa a través del aire que los cilindros estacionarios de un radial desplazándose a una velocidad de menos de 200 kph.

La ventaja del rotativo sobre el lineal era una mayor relación potencia peso hasta que los lineales superaron los 150 CV, límite práctico de los rotativos por cuestiones de inercia. Hasta 1918 no se desarrollaron motores radiales de una potencia suficiente para propulsar al aeroplano a una velocidad suficiente para que el flujo de aire bastara para enfriar los cilindros. Es por eso (y para facilitar el mantenimiento) que los aviones de la PGM y de entreguerras tenían las cabezas de los cilindros expuestas, tanto en los motores radiales como lineales, hasta que el aumento de la velocidad permitió cubrir con capotas aerodinámicas los motores. En el caso de los radiales, fue la invención del anillo de carenado NACA (agencia antecesora de la NASA) en la década de los 1930 que permitió cubrir los cilindros de los radiales de forma que presentaran menos resistencia al aire sin comprometer el flujo de aire para la refrigeración.

Aún así, al aumentar la potencia y con ello el volumen de los cilindros y por consiguiente de la sección frontal de los motores radiales, crecía la resistencia aerodinámica y se llegaba a un punto de rendimienos decrecientes: El motor radial era más ligero que el lineal y tenía mejor relación potencia peso, pero la ganancia en velocidad se perdía con el aumento de la resistencia. La historia del Focke Wulf 190 es muy ilustrativa como ejemplo de intentar lograr la cuadratura del círculo. Afinando la aerodinámica se comprometía la refrigeración.

Por otra parte, en un tema relacionado, el problema de los radiadores y las tuberías en los motores lineales hizo que a veces fuera más conveniente disponerlos en forma anular en torno al bloque motor dándoles un aspecto de motores radiales, como es el caso de los Jumo de los Junkers 88 luego empleados en el FW 190 D, presuntamento el aumento de la sección frontal y la resistencia sería compensando por el ahorro de peso, y que las entradas de aire de los radiadores también crean resistencia.

Volviendo a los radiales. Al ser refrigerados por un fluido externo, el aire, por conducción y convección dependen de dos cosas: la densidad del aire, y la velocidad de éste. Ya hemos visto que el radial sólo resultó práctico cuando se pudieron lograr velocidades por encima de los 150 kph. Pero la densidad también cuenta. A menor altura, el aire es más denso, con lo que la refrigeración es más eficiente. Claro que también aumenta la resistencia aerodinámica, pero la ganancia de potencia hace que el motor radial sea más eficiente que el lineal a baja cota, con lo que se compensa la ineficiencia aerodinámica de la célula. Por eso los cazas con motores rotativos o radiales eran más rápidos y tenían mejores prestaciones que los de motor refrigerado por líquido a altitudes bajas y medias.


A mayor altitud, las tornas cambian. Todos los motores ven reducidas sus prestaciones a gran altura donde el aire es más tenue. Menos aire, menos oxígeno llega a la cámara de combustión y peor el rendimiento, lo que lleva a aumentar el ratio de compresión como se hizo en la Primera Guerra Mundial, o a usar turbocompresores, que son básicamente ventiladores que aspiran aire y lo comprimen para que llegue más denso al motor y por tanto haya más oxígeno para la combustión. En el caso de los aviones de hélice, también se ve afectada la eficiencia de las hélices.

Estos dos factores son iguales para ambos tipos de motores, provocando una pérdida de velocidad, pero la reducción de la densidad del aire tiene un efecto adverso sobre la capacidad de refrigeración del motor radial, que no afecta al motor lineal refrigerado por líquido. ¿Por qué es tan importante la refrigeración? Porque al sobrecalentarse el motor, las piezas se dilatan y se degradan los lubricantes, aumentando las pérdidas de energía por fricción, y aumentando la temperatura en el cilindro lo que provoca la combustión prematura, reduciendo la potencia. En el caso extremo por sobrecalentamiento en el que el motor queda gripado, provocado a veces por los daños en el sistema de refrigeración o en el de lubricación. Este tema de la temperatura del motor es algo que se pasa por alto. Por ejemplo, al contrario que el motor de un automóvil moderno, los motores necesitaban un precalentamiento antes de despegar para que el motor alcanzara la temperatura óptima para que la lubricación fuera eficiente. Demasiado caliente y se quema o se gripa. Demasiado frío y aumenta la viscosidad del aceite lo que puede hacer que este se pare. De pasada comentó que una de las ventajas de los rotativos es que necesitaban menos tiempo para precalentarse, lo que los hacía muy indicados para los cazas interceptores, sobre todo teniendo en cuenta lo mucho que tardaban en alcanzar la cota de vuelo (unos 20 minutos para alcanzar los 5.000-6.000 metros)

Se me ha olvidado comentar que con la altura desciende la temperatura, con temperaturas árticas a partir de los 5.000 metros, pero aunque esto ayuda a la refrigeración por el mayor gradiente de temperatura es mucho menos significativo como factor que la densidad del aire.



El problema de la refrigeración dejó obsoletos a los motores rotativos, porque era insoluble en los motores de doble estrella, única forma de aumentar la potencia ya que limitaciones físicas del momento de inercia de rotación y de la resistencia de la sección frontal hacían inviable el aumentar el número de cilindros o el tamaño de estos. Durante los años 20 y 30, los motores radiales se bastaban con el flujo de aire, pero creo que durante la SGM, se hizo necesario instalar ventiladores en los motores con el aumento de potencia. Creo recordar que en el caso del BMW del Focke Wulf 190 así era.

Si la Gran Guerra fue una pugna entre rotativos y lineales, el motor radial dominó durante la época de entreguerras. Pero toda la historia del combate aéreo es una lucha para lograr mayor altitud. Cuanto más alto vueles, menos posibilidades hay de ser sorprendido por un enemigo que vuele a una cota superior, y la altitud se puede convertir en velocidad en un picado, velocidad que luego puede usarse para recobrar altura. Cuando se pasó a los aviones de cabina cerrada y con máscaras de oxígeno para superar el techo de los 6.000 metros, los cazas con motores radiales se veían en desventaja. En la guerra aeronaval del Pacífico, como ambos bandos habían optado por desarrollar los motores radiales, ni americanos ni japoneses se vieron en la necesidad de desarrollar cazas con motor lineal para combatir a grandes alturas, (salvo en el caso japonés cuando tuvieron que defender el territorio metropolitano de los bombarderos) además de todas formas la naturaleza de la lucha imponía descender "hasta la cubierta", porque tanto bombarderos en picado y aviones torpederos necesitaban realizar sus ataques a baja cota, y naturalmente, los cazas tenían que descender a su nivel para combatir con ellos. Volar a gran altitud también puede ser contraproducente porque si se vuela demasiado alto, no se pueden avistar a los aviones enemigos a baja cota. Por ejemplo, en el Frente del Este, los Messerschmitt eran superiores a gran altitud a la mayoría de los aviones rusos, pero si sus aviones de ataque y bombarderos en sus misiones volaban por debajo de los 6.000 metros y mucho menos, los pilotos alemanes tenían que descender y aceptar combate a cotas medias y baja con cazas de motor radial como los Polikarpov y Lavochkin, una de las principales razones por las que los rusos apreciaban tanto y sacaron tan gran partido del Bell P-39 Airacobra, avión de motor en línea de malas prestaciones a gran altura, pero idóneo para la lucha en el Frente del Este.

En el Oeste las cosas fueron diferentes. Parece que los alemanes tenían expectativas muy altas para el Focke Wulf 190, que resultó una decepción, aunque en efecto era el mejor caza en 1942, no pudo susitituir al viejo Me 109 porque no era apto como interceptor a grandes alturas. Los bombarderos americanos volaban cada vez más alto para reducir el peligro de la artillería antiaérea, lo que resulta curioso porque tenían motores radiales, que no son los más indicados para un bombardero de alta cota, pero los americanos resolvieron el problema usando turbocompresores y potencia bruta les sobraba. De esa forma fue como el caza de escolta que rompió la espina dorsal de la Luftwaffe fue el P-47 Thunderbolt, prueba de que hasta u ladrillo puede volar si se cuenta con suficientes caballos. El FW 190 era inferior al Thunderbolt y no digamos ya al Mustang, aunque la cosa cambiaba a baja cota. El Me109 podía batirse en igualdad con los cazas americanos, pero como se sacrificó el armamento para aumentar las prestaciones, no podía atacar con eficacia a los bombarderos.

Por último, una consideración sobre la vulnerabilidad del motor refrigerado por líquido. En efecto, incluso el más pequeño impacto de un trozo de metralla o una bala calibre de fusil en el radiador o sus tuberías bastaba para inutilizar un motor. Esto hacía que aún con sus defectos, el Focke Wulf fuera mejor para atacar a los bombarderos y para el ataque a tierra. En el caso de los motores de la SGM, no es tanto un tema de vulnerabilidad del motor y el radiador por su volumen, como de refrigeración. Cuanto más grande un motor, más calor produce, y más fluido refrigerante necesita. Por ello los aeroplanos con motores lineales de la Primera Guerra Mundial no eran tan vulnerables como sus descendientes. Su radiador era más pequeño, y normalmente integrado con el motor, como el radiador de un auto, por lo que el área expuesta no es mayor. Es más, la perforación del radiador no era tan grave porque el motor todavía podía funcionar unos minutos hasta sobrecalentarse, ya que la corriente de aire también ayudaba en la refrigeración, y como he dicho, muchos aeroplanos estaban diseñados con los cilindros parcialmente expuestos, o se quitaban las chapas de la capota en tiempo caluroso en muchos otros, lo que permitía en muchos casos el seguir volando hasta cruzar las trincheras y aterrizar de emergencia en terreno propio. Pero en la SGM, un impacto en el radiador suponía la pérdida casi inmediata del avión. A mí se me ocurre que además del mayor calor generado por los motores más potentes, también sufrían una pérdida mucho más rápida de refrigerante por las mayores velocidades a las que volaban, por el efecto Bernoulli. Al pasar una corriente de aire más rápida por el agujero en el circuito, se perdía fluido más rápido, pero no he mirado la ecuación así que no sé si estoy acertado o no.


Para terminar, como ya han descrito fue el radial el que cerró el capítulo de los motores de pistón, pero también esto en parte es producto de la posición hegemónica de la industria aeronáutica americana al acabar la guerra.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Fonsado »

:Bravo :Bravo :Bravo :Bravo

Ya tenía ganas de volverte a leer.
...pues no hay fuerza que prevalezca contra quien es leal y valiente, como los españoles lo son....

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por alejandro_ »

El radial es menos complejo de fabricar, pero el hecho de que Japón, Italia y USA no diseñaran buenos motores lineales no es tanto una cuestión de falta de conocimientos si no de que la industria durante los años 20 y 30 apostó por los radiales y por tanto carecieran de tradición de diseño y experiencia en ese campo, y es algo que no se improvisa.
Un pequeño apunte. EEUU sí que diseño motores en V como el Allison. Fue la marina la que decidió apostar por los modelos radiales debido a las ventajas que hemos comentado. Italia no disponía de una industria de motores comparable a la de otros países. Una pena porque algunos diseños eran excepcionales.

Saludos.

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por Messerschmitt Bf »

Ahora quizá no me venga a la cabeza, pero no recuerdo ningún avión con motor radial que tenga un cañón en el buje de la hélice (al estilo de la mayoría de modelos del Me-109). Esto supongo que también es por la configuración de los cilindros del motor radial.

Un cosa más, ¿por qué los cazas soviéticos eran "letales" a baja altura? ¿Es por sus motores?
"Su fracaso llegó más lejos que los éxitos de los demás".

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Re: ¿Motor radial, en "V" o en línea?

Mensaje por alejandro_ »

Un cosa más, ¿por qué los cazas soviéticos eran "letales" a baja altura? ¿Es por sus motores?
Por sus motores y requerimientos. En el frente este los combates eran tácticos a cotas bajas. Había millones de hombres que apoyar y los Il-2/Tu-2/Pe-2 se encargaban de ello. Los soviéticos apostaron por motores optimizados a cotas bajas. También eran modelos muy ligeros. No hacía falta un enorme alcance para misiones de escolta.

No obstante, también había interceptores como el MiG-3, optimizados para volar a gran altura. El problema es que tras 1942 no hubo ataques de bombarderos alemanes en grandes números, y el motor del MiG-3 (AM-35) era una versión del AM-38, utilizado en el mucho más necesario Il-2. En cotas bajas y medias, era inferior al Bf 109. Por ello fue retirado de producción.

Los Spitfire Mk IX también fueron utilizados como interceptores. Este modelo nunca fue tan popular en la URSS como en Occidente.

Saludos.

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