Motor diésel de avión

En las décadas de 1920 y 1930, varios fabricantes construyeron motores diésel para aeronaves; los más conocidos fueron el Packard radial refrigerado por aire y el Junkers Jumo 205 , que tuvo un éxito moderado, pero resultó inadecuado para el combate en la Segunda Guerra Mundial . Sin embargo, el hidroavión de patrulla marítima trimotor Blohm & Voss BV 138 estaba propulsado por el motor Junkers Jumo 207, más avanzado, y tuvo más éxito gracias a sus tres motores diésel Jumo 207, que le conferían un radio de combate máximo de más de 2100 km (1300 millas) a los casi 300 ejemplares del BV 138 construidos durante la Segunda Guerra Mundial. 

El primer motor diésel exitoso desarrollado específicamente para aeronaves fue el Packard DR-980, un motor radial diésel de 1928-1929, que tenía la configuración radial refrigerada por aire, similar a los diseños de Wright y Pratt & Whitney, y era contemporáneo del Beardmore Tornado utilizado en el dirigible R101 . El uso de un motor diésel se especificó por su combustible de bajo riesgo de incendio. El primer vuelo exitoso de una aeronave con motor diésel se realizó el 18 de septiembre de 1928, en un Stinson modelo SM-1DX Detroiter con número de registro X7654. ^{[ 8 ]} Alrededor de 1936, los motores diésel, más pesados ​​pero con menor consumo de combustible, se preferían a los motores de gasolina cuando el tiempo de vuelo superaba las 6-7 horas. ^{[ 9 ]}

El motor de pistones opuestos de dos tiempos Junkers Jumo 205 , que entró en servicio a principios de la década de 1930, tuvo un uso mucho más extendido que los anteriores motores diésel aeronáuticos. Tuvo un éxito moderado en el Blohm & Voss Ha 139 , y aún mayor en dirigibles . En Gran Bretaña , Napier & Son fabricó bajo licencia el Junkers Jumo 204, de mayor tamaño, bajo la denominación Napier Culverin , pero no llegó a producirse en serie. También se utilizó un motor diésel Daimler-Benz en los zepelines , incluido el malogrado LZ 129 Hindenburg . Este motor resultó inadecuado para aplicaciones militares, y el posterior desarrollo de motores aeronáuticos alemanes se centró en motores de gasolina y a reacción.

El bombardero estratégico soviético de cuatro motores Petlyakov Pe-8, de la Segunda Guerra Mundial , fue construido con motores diésel Charomskiy ACh-30 ; pero justo después del fin de la guerra , tanto sus motores diésel como los motores Mikulin V12 en línea de gasolina de los Pe-8 supervivientes fueron reemplazados por motores radiales de gasolina diseñados por Shvetsov debido a problemas de eficiencia. El bombardero medio de largo alcance Yermolaev Yer-2 también fue construido con motores diésel Charomskiy.

Otros fabricantes también experimentaron con motores diésel en este período, como la francesa Bloch (más tarde Dassault Aviation ), cuyo prototipo de bombardero MB203 utilizaba motores diésel radiales Clerget . El Royal Aircraft Establishment desarrolló una versión experimental de encendido por compresión (diésel) del Rolls-Royce Condor en 1932, y la probó en un Hawker Horsley . ^{[ 10 ]}

El interés por los motores diésel en la posguerra fue esporádico. La menor relación potencia-peso de los diésel, sobre todo en comparación con los motores turbohélice , jugó en su contra. Con el combustible disponible a bajo costo y la mayor parte de la investigación centrada en los turbohélices y los reactores para aviones de pasajeros de alta velocidad, las aeronaves diésel prácticamente desaparecieron. El estancamiento del mercado de la aviación general en la década de 1990 provocó un declive masivo en el desarrollo de nuevos tipos de motores aeronáuticos.

La empresa británica Napier & Son había desarrollado el Napier Culverin, un derivado del Junkers Jumo 205 , antes de la Segunda Guerra Mundial, y retomó los motores diésel aeronáuticos en la década de 1950. El Ministerio del Aire británico apoyó el desarrollo del Napier Nomad de 2200 kW (3000 hp) , una combinación de motores de pistón y turbohélice, que era excepcionalmente eficiente en términos de consumo específico de combustible , pero se consideró demasiado voluminoso y complejo, por lo que se canceló en 1955.  

Han surgido varios factores que modifican esta situación. ^{[ 11 ]} En primer lugar, han aparecido varios fabricantes nuevos de aeronaves de aviación general que desarrollan nuevos diseños. En segundo lugar, en Europa en particular, el combustible de aviación se ha encarecido considerablemente. En tercer lugar, en varias localidades (especialmente remotas), el combustible de aviación es más difícil de conseguir que el diésel. Por último, las tecnologías diésel para automóviles han mejorado notablemente en los últimos años, ofreciendo relaciones potencia-peso más elevadas, más adecuadas para su aplicación en aeronaves.

Actualmente existen aviones ligeros con motor diésel certificados, y varias empresas están desarrollando nuevos diseños de motores y aeronaves para este fin. Muchos de ellos funcionan con combustible para aviones (queroseno), fácilmente disponible, o con diésel automotriz convencional.

Las simulaciones indican una carga útil máxima menor debido al motor más pesado, pero también un mayor alcance con carga útil media. ^{[ 12 ]}

Los dirigibles LZ 129 Hindenburg y LZ 130 Graf Zeppelin II estaban propulsados ​​por motores diésel reversibles. El sentido de giro se cambiaba mediante el cambio de engranajes en el árbol de levas. Desde la máxima potencia hacia adelante, los motores podían detenerse, cambiar de sentido de giro y alcanzar la máxima potencia en reversa en menos de 60 segundos.

Nevil Shute Norway escribió que el vuelo de demostración del dirigible R100 se cambió de la India a Canadá, «cuando se le instalaron motores de gasolina, porque se pensaba que un vuelo a los trópicos con gasolina a bordo sería demasiado peligroso. Resulta curioso, después de más de veinte años, recordar el miedo que todos sentían por la gasolina en aquellos tiempos (alrededor de 1929), porque desde entonces los aviones con motores de gasolina han acumulado innumerables horas de vuelo en los trópicos y no se incendian en cada vuelo. Creo que la verdad es que en aquellos tiempos todos estaban predispuestos al diésel; parecía como si el motor diésel para aviones estuviera a la vuelta de la esquina, con la promesa de un gran ahorro de combustible». ^{[ 13 ]}

Por lo tanto, el desafortunado R101  con motor diésel —que se estrelló en 1930—  iba a volar a la India, aunque sus motores diésel tenían motores de arranque de gasolina, y solo había habido tiempo para reemplazar uno con un motor de arranque diésel. ^{[ 14 ]} El R101 utilizaba el motor diésel aeronáutico Beardmore Tornado , con dos de los cinco motores reversibles mediante un ajuste del árbol de levas. Este motor se desarrolló a partir de un motor utilizado en vagones de ferrocarril .

La filial de Continental Motors, Inc., ^Technify Motors GmbH de Sankt Egidien , Alemania, es el nuevo titular del TC del Thielert TAE 110 certificado por la EASA el 8 de marzo de 2001, un motor de 4 cilindros, cuatro tiempos, 1689 cm³ (103,1 in³) con inyección directa common rail, turbocompresor, caja de cambios reductora 1:1,4138 y ^FADEC que produce 81 kW ( 109 hp ) en el despegue a 3675 rpm y 66 kW (89 hp) de forma continua a 3400 rpm para 141 kg (311 lb) . ^{[ 15 ]} El TAE 125-01, certificado el 3 de mayo de 2002, es el mismo con una caja de cambios 1:1,689, pesa 134 kg (295 lb) y produce 99 kW (133 hp) máximo a 3900 rpm, como el posterior TAE 125-02-99 ^de 1991 cm³ ( 121,5 in³ ⁾ certificado el 14 de agosto de 2006, luego el TAE 125-02-114 el 6 de marzo de 2007 para 114 kW (153 hp) a 3900 rpm, y el TAE 125-02-125 que produce 125 kW (168 hp) a 3400 rpm para 156 kg (344 lb) . ^{[ 16 ]}                         

El Centurion 4.0 es un motor de cuatro tiempos ^de 3996 cm³ (243,9 in³ ) ^y 8 cilindros, con common rail, 2 turbocompresores, caja de engranajes reductora 1:1,689, regulador de hélice y FADEC, con un peso de 286 kg (631 lb) y certificado el 26 de septiembre de 2007 para hasta 257 kW (345 hp) máximo, 243 kW (326 hp) continuos a 3900 rpm. ^{[ 21 ]} El Centurion 4.0 V8 no ha sido certificado para su instalación en ninguna estructura de aeronave.         

^{Certificado por la} EASA el 20 de junio de 2017, el Centurion 3.0 es un V6 de cuatro tiempos de 2987 cm³ (182,3 in³), también con common rail, turbocompresor, unidad de control electrónico del motor (EECU) y caja de cambios reductora 1 ^: 1,66 , con un peso de 265 kg (584 lb) y una potencia de salida de 221 kW (300 HP) al despegue y 202 kW (272 HP) de forma continua, ambos a 2340 RPM de la hélice. ^{[ 20 ]}       

SMA Engines , ubicada en Bourges , Francia, diseñó el SMA SR305-230 : un turbodiésel de cuatro tiempos, refrigerado por aire y aceite, de transmisión directa, con cuatro cilindros opuestos horizontalmente que desplazan ⁴⁹⁸⁸ cm³ ( 304,4 in³ ) con inyección de combustible ^mediante bomba mecánica controlada electrónicamente , obtuvo la certificación EASA el 20 de abril de 2001 para 169 kW (227 hp) a 2200 rpm, con un peso de 195 kg (430 lb) . Un SR305-260 de 194 kW (260 hp) fue certificado en febrero de 2019. ^{[ 19 ]} El SR305-230 obtuvo la certificación de la FAA de EE. UU. en julio de 2002. Ahora está certificado como modernización en varios modelos Cessna 182 en Europa y EE. UU., y Maule está trabajando para obtener la certificación del M-9-230. El equipo de ingeniería de SMA provenía de Renault Sport (Fórmula 1) y lo diseñó desde cero.         

SMA desarrolla una versión de seis cilindros de 250–300 kW (330–400 hp) , el SR460. ^{[ 23 ]} En AERO Friedrichshafen 2016, SMA presentó un demostrador de motor de alta densidad de potencia: un motor monocilíndrico de cuatro tiempos de 135 hp (100 kW), 38 pulgadas cúbicas (0,62 litros) para 215 hp (160 kW) por litro, escalable de 300 a 600 kW (400 a 800 hp) y hasta 1,5 hp/lb (2,5 kW/kg) de densidad de potencia con un consumo específico de combustible de 0,35 lb/hp/hr (210 g/kWh). ^{[ 24 ]}            

Austro Engine GmbH, con sede en Wiener Neustadt , Austria, obtuvo la certificación del motor E4 por parte de la EASA el 28 de enero de 2009. Se trata de un  motor de cuatro tiempos de 4 cilindros y 1991 cm³ con inyección directa common rail , turbocompresor, caja reductora 1:1,69 y unidad de control electrónico del motor . Produce 123,5 kW (165,6 hp) en el despegue y de forma continua, a 2300 rpm de la hélice para un peso de 185 kg (408 lb) . El E4P del mismo peso fue certificado el 26 de marzo de 2015 para 132 kW (177 hp) en el despegue a la misma velocidad, y 126 kW (169 hp) de forma continua a 2200 rpm de la hélice. ^{[ 18 ]}        

En 2011, Austro Engine estaba desarrollando un motor de 6 cilindros y 280 hp (210 kW) en cooperación con Steyr Motors , basado en su bloque de 3,2 litros (200 en ³ ) , para ser utilizado en el Diamond DA50 . ^{[ 25 ]}   

DieselJet srl de Castel Maggiore , Italia, obtuvo la certificación EASA para su TDA CR 1.9 8V el 11 de junio de 2010: un motor de 1,9 L (120 in ³ ) refrigerado por líquido, de 4 cilindros, 4 tiempos, 8 válvulas, con turbocompresor e inyección Common Rail, una caja de engranajes reductora 1:0,644 y doble FADEC, produce 118 kW (160 hp) al despegue y 107 kW (146 hp) de forma continua a 2450 RPM de hélice para 205 kg (452 ​​lb) . El TDA CR 2.0 16V, certificado el 8 de marzo de 2016, es un motor de 2.0 L (120 in ³ ) y 16 válvulas con una relación de reducción de 1:0.607 y una configuración similar, que produce 142 kW (193 hp) continuos y 160 kW (217.5 hp) al despegue a 2306 RPM de hélice para 219 kg (483 lb) . ^{[ 17 ]} En 2016, DieselJet estaba desarrollando un TDA CR 3.0 24V de 240 kW (320 hp) . ^{[ 26 ]}                  

Continental Motors, Inc. de Mobile, Alabama , recibió el 19 de diciembre de 2012 una certificación de tipo para su Continental CD-230 bajo la designación oficial TD-300-B: un motor de cuatro cilindros planos, refrigerado por aire, de cuatro ^tiempos , turboalimentado, de transmisión directa, de 4972 cm³ (303,4 in³ ) , con ^inyección directa de combustible y unidad de control electrónico con respaldo mecánico, que entrega continuamente 230 hp (170 kW) a 2200 RPM para 431 lb (195,5 kg) en seco. ^{[ 27 ]} Se desarrolla a partir del SMA SR305-230 .      

RED Aircraft GmbH de Adenau , Alemania, obtuvo la certificación de tipo EASA el 19 de diciembre de 2014 para su motor ^RED A03 V12 de cuatro tiempos ^de 6134 cm³ (374,3 in³ ) , con common rail, turbocompresor, caja de cambios reductora 1:1,88 y FADEC/EECS de palanca única, que entrega 368 kW (500 hp) al despegue a 2127 RPM de hélice y 338 kW (460 hp) a 1995 RPM de hélice de forma continua para 363 kg (800 lb) en seco. ^{[ 22 ]} El RED A05 es un diseño preliminar de V6 de 3550 cc, que produce 300 hp (220 kW) en el despegue a 2127 RPM de la hélice y 280 hp (210 kW) de forma continua a 1995 RPM de la hélice, con un consumo específico de combustible de 210 g/kWh (0,35 lb/(hp⋅h)) en el mejor momento . ^{[ 28 ]}              

DeltaHawk Engines, Inc. , una empresa estadounidense, está desarrollando actualmente tres diseños V-4 de 160, 180 y 150 kW (200 hp) , siendo las dos últimas versiones turboalimentadas. Utilizando un diseño de dos tiempos con puertos, también han volado un prototipo de motor en configuración de empuje . Velocity Aircraft afirma haber recibido motores no certificados desde 2005 y espera obtener la certificación a principios de 2011. Los motores DeltaHawk tienen un cárter de aceite seco, por lo que pueden funcionar en cualquier orientación: vertical, invertida o con eje vertical cambiando la ubicación del puerto de barrido de aceite. También pueden funcionar en contrarrotación para su instalación en bimotores para eliminar el problema crítico del motor . ^{[ 29 ] [ 30 ]} Un motor DeltaHawk refrigerado por agua se ha instalado con éxito en un helicóptero Rotorway , pesando lo mismo que un motor de gasolina refrigerado por aire de potencia similar y siendo capaz de mantener esa potencia hasta los 17.000 pies. ^{[ 31 ]} El DeltaHawk DH180 de 180 hp recibió su certificación de tipo de la FAA en mayo de 2023, las primeras entregas están previstas para 2024. ^{[ 32 ]}   

Wilksch Airmotive , una empresa británica, está desarrollando un motor diésel de dos tiempos de tres cilindros y 89 kW (120 hp) (WAM-120) y está trabajando en un diseño de cuatro cilindros y 120 kW (160 hp) (WAM-160). En 2007, Wilksch afirmó haber completado múltiples pruebas en el WAM-100 LSA de acuerdo con ASTM F 2538; el WAM-100 LSA es un WAM-120 con potencia reducida. Wilksch mostró originalmente un prototipo de dos cilindros junto con los modelos de tres y cuatro cilindros. En abril de 2008, IndUS Aviation presentó el primer avión deportivo ligero diésel con un WAM 120 que había volado 400 horas en un Thorp T211 en Inglaterra durante los últimos cuatro años. ^{[ 34 ]} A mediados de 2009, se habían vendido aproximadamente 40 unidades del WAM-120, con alrededor de la mitad actualmente en vuelo. El propietario británico de un VANS RV-9A equipado con un motor WAM-120 informa haber alcanzado una velocidad aerodinámica verdadera (TAS ) de 125 nudos (232 km/h) a 1800 m (6000 pies ) con un consumo de 15 litros/hora de combustible Jet A-1. Un Rutan LongEz canard-pusher (G-LEZE) también ha volado con el motor WAM-120, y los vuelos de prueba muestran una TAS de 300 km/h (160 nudos) a 3400 m (11 000 pies) y un consumo de 22 litros/hora. A velocidad de crucero económica de 232 km/h (125 nudos) a 610 m (2000 pies), el consumo de combustible es de 12 L/h (3,2 gal/h) , lo que proporciona un alcance de 3500 km (1890 millas náuticas) . ^{[ 35 ]}                     

El motor diésel GAP es un desarrollo de la NASA . ^{[ 36 ]}

Con la marca Zoche aero-diesel , la empresa "Michael Zoche Antriebstechnik" en Múnich/Alemania ha producido una gama prototipo de tres motores aeronáuticos diésel radiales de dos tiempos refrigerados por aire , que comprenden un bicilíndrico en V , un motor de cuatro cilindros en cruz de una fila y un motor de ocho cilindros en cruz de doble fila. ^{[ 37 ]} Un motor Zoche ha funcionado con éxito en pruebas en túnel de viento . ^{[ 38 ]} Zoche parece estar apenas más cerca de la producción que hace una década.

Andy Higgs' Advanced Component Engineering diseñó un motor V12 de pistón escalonado de 750 kW (1000 hp) que pesa 665 lb / 302 kg con la caja de engranajes reductora para reemplazar los PT6 de gama baja, de 430 a 890 kW (580 a 1200 hp) como en el Cessna Caravan ; un motor de cuatro cilindros de 260 kW (350 hp) , 302 libras / 137 kg con una caja de engranajes para reducir las RPM de la hélice de 5300 a 2300; y un V4 de 1,5 L (92 in ³ ) que pesa 103 libras / 47 kg y produce 120 hp (89 kW) . ^{[ 39 ]} ver http://www.higgs-diesel.com/higgs-diesel/falconfl200/ y http://www.higgs-diesel.com/higgs-diesel/hawkv4/ para las páginas del motor real (lo siento, no sé cómo hacer las referencias correctamente, corríjalo si sabe cómo), y esto es producido por Higgs-Diesel, por lo que "Advanced Component Engineering" en el título de este párrafo no está identificando a la empresa real.              

El motor v12 de 1000 en ³ (16 L) puede alimentar generadores, tanques, barcos o dirigibles, y se pueden derivar versiones v4 y v8. ^{[ 40 ]}  

El motor Bourke , diseñado por Russell Bourke, de Petaluma, California, es un motor bicilíndrico opuesto rígidamente conectado que utiliza el principio de detonación.

Engineered Propulsion Systems, con sede en Wisconsin, desarrolla su motor V-8 refrigerado por líquido Graflight con pistones de acero y cárter de hierro fundido grafitado compactado para una mayor resistencia y durabilidad que el aluminio con un peso similar, aumentando el tiempo entre revisiones a 3000 horas. Está gestionado por una ECU Bosch y consume Jet A, JP-8 o diésel puro para aeronaves de aviación general y helicópteros pequeños , drones militares , pequeñas embarcaciones o transportes de tropas, y su baja vibración permite el uso de hélices de material compuesto o aluminio . ^{[ 46 ]} A 195 kW (262 hp) , 75% de la potencia máxima de 261 kW (350 hp) , consume 35 kg/h (77 lb/h) , en comparación con el Continental TSIO-550 -E, que quema 50 kg/h (110 lb/h) ^{[ 47 ]}        

Motor Teos/Austro AE440

Dentro del programa de investigación ambiental Green Rotorcraft European Clean Sky Joint Technology Initiative, iniciado en 2011, un demostrador tecnológico Airbus Helicopters H120 Colibri equipado con un motor diésel de alta compresión HIPE AE440, que funciona con combustible para aviones , realizó su primer vuelo el 6 de noviembre de 2015. ^{[ 52 ]} La planta motriz es un motor V8 de 90° de 4,6 L (280 in³ ) refrigerado por líquido y lubricado por cárter seco ^con inyección directa common rail de 1800 bar (26 000 psi) , bloques de aluminio totalmente mecanizados, bielas de titanio, pistones y camisas de acero, y un turbocompresor por bancada de cilindros. ^{[ 53 ]}    

Con un intercooler aire/aire , pesa 197 kg (434 lb) (en seco) sin caja de cambios y el grupo electrógeno instalado de 330 kW (440 hp) pesa 249 kg (549 lb) . ^{[ 52 ]} Su consumo específico de combustible es de 200 g/kW·h. ^{[ 54 ]} Es fabricado por Teos Powertrain Engineering, una empresa conjunta entre Mecachrome y D2T (grupo IFPEN) para el diseño mecánico, la fabricación de las piezas principales del motor, el montaje y las pruebas, y Austro Engine para el FADEC de doble canal y el arnés , el sistema de combustible y la aeronavegabilidad. ^{[ 52 ]}