el aeromodelismo y la aviasion
  El motor radial rotatibo
 
Motor radial
Vista de corte de un motor radial


El motor radial o motor estrella es un tipo de disposición del motor de combustión interna, en la cual los cilindros van ubicados radialmente respecto del cigüeñal, formando una estrella como en la figura. Esta configuración fue muy usada en Aviación, sobre todo en grandes aviones civiles y militares, hasta la aparición del motor a reacción.


Funcionamiento

En este motor los pistones van conectados por un mecanismo de biela - manivela, distinto de lo normal. Uno de los pistones está conectado a una biela más grande que las demás, llamada biela maestra, que a su vez está conectada directamente con el cigüeñal. Los otros pistones están conectados a bielas más pequeñas que están conectadas a la biela principal o biela maestra. Al conjunto de pistones, biela maestra y bielas secundarias se le conoce como estrella. El número de pistones de una estrella es generalmente impar, pues así el orden de encendido minimiza las vibraciones.

En los Años 1930 se inició un debate técnico para ver cual de los tipos de motores, radial, en línea o en V, fuese mejor. Por su parte el radial presenta gran relación peso potencia, sencillez de funcionamiento, alta potencia y torsión superior a las otras dos disposiciones. Sin embargo el motor en línea o en V, puede ser fabricado con menor ó igual cilindrada que un motor radial, y sus prestaciones sólo quedan en desventaja por su sistema de enfriamiento. Por esta razón el debate sólo se resolvió en el transcurso del tiempo, demostrando que sin importar la disposición el mejor motor es aquel que suple las necesidades por las cuales fue escogido. Los tres tipos de disposición fueron reemplazados progresivamente con la masificación de los motores de cilindros horizontalmente opuestos (enfriados por aire) y la aparición de los motores a reacción.

El motor radial fue más popular en gran parte debido a su sencillez, y muchas armadas lo usaron por su confiabilidad (sobre todo para vuelos sobre grandes superficies desérticas o sobre agua) y por su bajo peso (uso en portaaviones). Aunque los motores en línea ofrezcan un área frontal más pequeña que radial, requieren un sistema de refrigeración que se traduce en más peso y complejidad, y además generalmente son más vulnerables en combate. Algunos aviones caza de la segunda guerra mundial, como el Supermarine Spitfire o el Messerschmitt Bf-109 utilizaron motores en V, buscando una línea aerodinámica más fina, en cambio la Armada de los Estados Unidos utilizó para casi todos sus aviones el motor radial.

Historia

La idea de los motores radiales surge a finales de los Años 1920 después de la Primera Guerra Mundial, en la cual los aviones estaban propulsados por motores rotativos. De cierta manera, estos motores tenían una disposición radial, ya que sus cilindros se ubicaban en torno a la parte central, y estaban enfriados por aire; sin embargo son rotativos porque los cilindros giran alrededor de un cigüeñal, lo cual favorece su enfriamiento pero disminuye enormemente su confiabilidad; de ésta época es entonces, común ver que alguien encendía el motor del avión girando la hélice, ya que a diferencia de un motor en línea o en V que necesitan de un arranque para mover los componentes e iniciar su ciclo operativo, al mover la hélice de un motor rotativo se está moviendo todo el sistema.

Dada la tecnología de la época, era difícil la concepción de motores livianos y eficientes. Los motores rotativos tenían fallas de sobrecalentamiento, ya que debían funcionar a máxima potencia todo el tiempo, disminuyendo drásticamente su durabilidad y confiabilidad, el único control que existía en ocasiones era apagar o prender el motor durante el vuelo. Presentaban por ello graves fallas como fatales fugas de aceite, temperaturas superiores a los 350ºC, y en consecuencia los aviones se incendiaban, incinerando a los pilotos u obligándolos a lanzarse al vacío sin el paracaídas que apareciera varios años más tarde; éste hecho cobró muchas vidas.

Fue entonces cuando la Armada de los Estados Unidos estableció los parámetros que regirían a los motores enfriados por aire, cuando sus investigaciones mostraron que aproximadamente un 20% de las fallas en los motores se debía al sistema de enfriamiento líquido y que además esto reduce notoriamente la relación peso/potencia. Los parámetros que publicó la Armada estadounidense para el desarrollo de estos motores fueron los siguientes:
Menor cantidad de peso por caballo de fuerza producido por el motor.
Alta eficiencia de combustible.
La máxima confiabilidad posible.
La máxima durabilidad.
Mantenimiento más fácil posible.
Bajo costo.
Facilidad para ser producido en masa.

Esta lista de requerimientos favorecía la producción de un motor enfriado por aire, pero parecía que nada satisfacía completamente estas exigencias. La Armada de los Estados Unidos intentó en vano convencer a los fabricantes de desarrollar motores enfriados por aire. Finalmente, avalaron un contrato experimental a la Aero-Engine Corporation de Charles Lawrance para el desarrollo de un motor radial de nueve cilindros usando un diseño previo de un radial de tres cilindros hecho por Lawrance.

De esta manera nace el J-1, hecho por Charles Lawrance bajo contrato de la Armada estadounidense. Posteriormente la compañía de aviación Wright compró la empresa de Lawrance y lo contrató como Ingeniero en Jefe, debido a su trabajo prometedor. De esta manera el motor radial Wright Whirlwind J-5 estuvo disponible en 1925.

Ese mismo año, tres ingenieros de la Wright, incluyendo a Frederick Rentschler, comenzaron a desarrollar su propio diseño de motor radial en una reciente división de una fábrica de herramientas que pronto cedería su nombre a la historia de la aviación: Pratt & Whitney. El primer motor, el R-1340 Wasp fue finalizado en vísperas de la Navidad de 1925 y el año siguiente obtuvo importantes pedidos de la Armada de los Estados Unidos, dando pasos que la convertirían en la mayor fabricante de motores de aviación de la historia.

Ambas compañías contaron con una importante influencia en la historia de la aviación, cargada por entonces de múltiples cambios culturales como el transporte de correo y pasajeros, las exhibiciones aéreas y los imparables récords impuestos por los grandes pioneros de la aviación. Fue así como un Wright Whirlwind propulsó a Richard Byrd en su viaje de ida y regreso al polo norte, al Wright Bellanca WB-2 que batió el récord de economía de combustible al volar 51 horas sin repostar con lo cual este motor se convirtió en ideal para batir marcas; el aviador Charles Lindberg, al no poder comprar un Wright Bellanca, emprendió su famoso cruce del Átlántico en 1927 a bordo del célebre Ryan "Spirit of Saint Louis NYP" (NYP: New york to Paris), propulsado también por un Wright Whirlwind J-5. Esta compañía estuvo relativamente al frente del desarrollo de los motores radiales, innovando importantes características que permitían aumentar la potencia, reducir vibraciones e incrementar la eficiencia de los motores.

Sin embargo Pratt & Whitney no se quedó atrás: su motor R-1340 Wasp dio inicio a la masificación de la producción de motores radiales desde su aparición, y junto con el posterior R-1680 Hornet (que perdería su éxito rápidamente) marcaron un hito en la aviación. Con el Wasp sucedieron hechos interesantes, como el primer vuelo trasatlántico hecho por una mujer, la aviadora Amelia Earhart, y fue el motor escogido para propulsar el conocido Lockheed Vega de la piloto, así como su Lockheed L-10 Electra. Pratt & Whitney también es responsable de la creación del motor más vendido de todos los tiempos, el R-1830 Twin Wasp de doble biela maestra y 14 cilindros, que entre muchos aviones célebres propulsa al Douglas DC-3. La variedad de plantas motrices construida por P&W hicieron que ésta compañía y sus productos llegaran a todo tipo de aeronaves durante algo más de treinta y cinco años, y su producción cesó en 1960 con la llegada del motor a reacción.

Motores Radiales Multiestrella

Motor diesel de barco Zvezda

Originalmente los motores radiales tienen un solo banco o estrella de cilindros, pero al agregar pistones se hace necesaria la existencia de más estrellas. Muchos no exceden las dos estrellas, pero el motor radial más grande construido en masa, el Pratt & Whitney Wasp Major, tuvo 28 cilindros dispuestos en 4 estrellas, motor que fue usado por varios aviones durante el período posterior a la Segunda Guerra Mundial. La URSS construyó un número limitado de motores diesel de barco, Zvezda, de 42 cilindros y siete estrellas, un diámetro de 160 mm, 143.500 cm3 generando una potencia de 4500 kW (6000 HP) @ 2500 rpm.



Ventajas y Desventajas

Yakolev Yak-18A con un potente Ivchenko AI-14R de 9 cilindros y 260 hp
Dada su gran área frontal el enfriamiento del motor se hace usando aire de impacto, producto del desplazamiento, a diferencia de los motores en línea o en "V" que necesitan un sistema de enfriamiento con líquido, el cual implica más peso. Por consiguiente, los motores enfriados por aire tienen una mayor relación peso/potencia que motores enfriados por líquido
Al no usar sistema de refrigeración por líquido la construcción y mantención se facilita comparándolo con un motor en línea o en V.
La cantidad de piezas requeridas para el ensamble es menor, lo cual incrementa la confiabilidad ya que a mayor número de partes mayor es la posibilidad de que ocurra alguna falla en un sistema.
Su simplicidad lo hace más confiable y menos sensible a los daños en combate, dado que los impactos de bala de otros aviones podían perforar y dañar algunos cilindros sin comprometer seriamente su funcionamiento, mientras que en motores enfriados por líquido las balas hacían fugas en el sistema de refrigeración, fundiendo el motor inmediatamente.
Las desventajas más importantes se relacionan con su gran área frontal, que produce un gran arrastre en comparación con los otros tipos de motores que permiten coeficientes aerodinámicos más pequeños.
Cuando el flujo de aire aumenta (especialmente en el descenso) el motor se enfría por debajo de su temperatura de funcionamiento, o aumenta la diferencia entre su temperatura y la temperatura ambiente, lo cual constituye una falla comúnmente conocida como "choque térmico", en la cual los cilindros sufren fracturas que los dañan parcial o completamente. Para evitar esta falla, los pilotos están capacitados para controlar la potencia de tal forma que no disminuya demasiado, e intentar mantener la mezcla de aire y combustible bien regulada; también el piloto puede variar la temperatura (en rangos muy pequeños) controlando la apertura de Aletillas Externas de Ventilación ó Persianas (en inglés Cowl Flaps), las cuales se ubican en la tapa protectora del motor y lo rodean justo detrás de la parte frontal. También deben evitarse descensos bruscos.
Si se desea usar sobrealimentación con este tipo de motor, el aire comprimido, después de pasar por el compresor o turbina, deberá ser llevado a cada uno de los cilindros, mientras que en el motor en línea o en v, es necesario sólo un conducto para el bloque entero.
La relación peso/potencia de estos motores se incrementa a medida que se reduce el tamaño, por lo cual no es rentable hacer un motor radial de cilindradas pequeñas, y por esta razón aeronaves ligeras que no usaron el motor radial generalmente portaban un motor en línea o un motor de cilindros horizontalmente opuestos. Esta última disposición se sigue usando hoy en día casi de forma exclusiva por aeronaves nuevas.

Actualidad

A pesar de que el motor radial no es usado masivamente, actualmente hay tres compañías que lo construyen. Iván Vedeneyev produce variantes del motor M-14 sobre un diseño original AI-14 de Alexander Ivchenko que data de 1950. Vedeneyev agregó un turbo, con lo que se logran potencias superiores y mayor rendimiento. Hay una variante, la M 14V, para helicópteros y una versión que entrega 400HP diseñada originalmente para el Su-31. Versiones de este motor son usadas por algunos aviones acrobáticos, Yakovlev como el Yak-52, y los Sukhoi Su-26 y Su-29. La compañía australiana Rotec Engineering produce motores de 7 cilindros y 110 HP, y de 9 cilindros y 150 HP. Technopower produce motores miniatura para aeromodelos.

 
  Hoy habia 2 visitantes (25 clics a subpáginas) ¡Aqui en esta página!  
 
=> ¿Desea una página web gratis? Pues, haz clic aquí! <=