Nakajima Ha5

El Nakajima Ha5 es un motor de aviación radial de 14 cilindros enfriado por aire y de dos filas de cilindros construido por la empresa japonesa Nakajima Aircraft Company . El motor fue un desarrollo de los motores japoneses de una sola fila anteriores, el Kotobuki y el Hikari , que combinaban características de los diseños Bristol Jupiter y Pratt & Whitney R-1340 Wasp .

Introducido por primera vez en un prototipo de 1000 CV en 1933, se construyeron alrededor de 7000 Ha-5 civiles y 5500 militares durante la Segunda Guerra Mundial . El Ha-5 tenía discos de leva separados para las filas de cilindros delantera y trasera como los diseños estadounidenses, en lugar de usar un solo disco de leva montado en la parte delantera con varillas de empuje largas y cortas para operar ambas filas de válvulas de cilindro.

El Ha-5 fue un desarrollo de doble fila del Nakajima Hikari , que a su vez era un desarrollo del Nakajima Kotobuki . Engendró varias variantes mejoradas, a saber, el Ha-41, con un sobrealimentador de una sola etapa , y el Ha-109, que presentaba un sobrealimentador de una sola etapa y dos velocidades. El posterior Ha-219 se basó en el mismo diseño de cilindros, pero se aumentó su tamaño a 18 cilindros.

En 1917, Chikuhei Nakajima fundó el "Instituto del Aeroplano" en la ciudad de Ojima , en la prefectura de Gunma . En 1918 construyeron su primer avión, el "Nakajima Tipo 1", con un motor fabricado en Estados Unidos. ^[1] En 1920, la compañía envió a Kimihei Nakajima a Francia para estudiar los avances europeos y en 1922 abrió su propia fábrica de motores en Tokio. Esto condujo a la producción de motores basados ​​en el motor Lawrance A-3 de dos cilindros horizontalmente opuestos refrigerado por aire.

En aquella época, el Lawrance era una rareza. La mayoría de los motores refrigerados por aire de la época eran motores rotativos , que utilizaban cilindros que giraban junto con la hélice con un cigüeñal fijo, para mejorar la refrigeración, pero Kimihei escuchó que en Inglaterra se estaba desarrollando un motor con buena capacidad de refrigeración con cilindros estacionarios: un motor radial . Observó al caza inglés Gloster Gamecock con su motor Bristol Jupiter , que era un diseño avanzado para la época con un dispositivo de ajuste automático de la holgura de los taqués , tuberías de admisión en espiral para una distribución uniforme del aire de carga y un sistema de admisión y escape de cuatro válvulas . Adquirió una licencia de fabricación para el Jupiter en 1925. ^[2] En 1927, después de invitar a dos instructores de ingeniería de producción de la empresa Bristol, se pusieron en producción en la fábrica de Nakajima el Jupiter Tipo 6 de 420 CV y ​​el Tipo 7 de 450 CV con sobrealimentador.

Después de estudiar el motor radial de 9 cilindros Pratt & Whitney Wasp , Nakajima intentó combinar los puntos positivos del diseño del Jupiter con el diseño racional del Wasp. Nakajima produjo una serie de tipos de motor, denominados "AA", "AB", "AC" y "AD", como ejercicios de ingeniería. ^[1] El siguiente diseño de motor, el "AE", fue innovador, con un diámetro de 160 mm y una carrera de 170 mm.

Se fabricaron prototipos y se realizaron pruebas de rendimiento, pero este motor no se adoptó debido a su ingeniería muy compleja. Nakajima continuó probando diferentes diseños de cilindros. En 1929, se completó el diseño "AH", con un diámetro y una carrera de 146 × 160 mm y una cilindrada total de 24,1 L. Esta iba a ser la versión final de este diseño básico de motor. ^[1]

En junio de 1930 se completó el primer prototipo y pasó la prueba de durabilidad para la aprobación de tipo en verano. Luego comenzaron las pruebas de vuelo utilizando un avión embarcado Nakajima A2N . Nakajima había diseñado con éxito el primer motor original japonés de 9 cilindros refrigerado por aire, el " Kotobuki " de 450 CV, que con el tiempo se desarrollaría en el Ha-5 y sus sucesores. En diciembre de 1931, este motor fue aprobado y adoptado por la Armada para el caza embarcado Tipo 96 de la Armada. El motor fue llamado, en relación con el motor Jupiter, "Kotobuki". ^[1]

El motor "Kotobuki" fue mejorado y desarrollado hasta convertirse en el motor " Hikari (ligero)" con un diámetro y una carrera ampliados hasta el límite del cilindro (160 × 180 mm para una cilindrada de 32,6 l), y la potencia se incrementó hasta los 720 CV. El "Hikari" se utilizó en los cazas embarcados Tipo 95 y en el avión de ataque embarcado Tipo 96. ^[1]

Nakajima sabía que se necesitarían motores de mayor potencia y comenzó a trabajar en el Ha-5, un nuevo diseño de 14 cilindros y dos filas de cilindros que se basaba en el cilindro de 160 × 180 mm del Hikari. El prototipo del motor Ha-5 se completó en 1933 y producía 1000 CV. Se desarrolló un Ha-5 mejorado como motor de 1500 CV. En total, se produjeron unos 5500 motores Ha-5 para el ejército. ^[1]

Más tarde, a medida que el peso de los aviones aumentó y se requirieron velocidades más altas, Nakajima continuó mejorando el diseño del Ha-5, creando el "Ha-41" y el "Ha-109", que compartían el mismo diámetro y carrera de 146 mm x 160 mm que el Ha-5, pero se aumentaron de los 950 hp del Ha5 a 1260 hp y 1440 hp, respectivamente. El código unificado para el Ha-41 fue "Ha-34". Más tarde, el motor se desarrolló en un motor de 18 cilindros de doble fila llamado "Ha-219", pero este nunca llegó a la fase de desarrollo en masa antes de que terminara la guerra, se construyeron un total de 10. Todos estos motores usaban esencialmente las mismas culatas de cilindros, las diferencias estaban en los sistemas de sobrealimentación y las revoluciones máximas del motor por minuto.

El Ha-5 y el Ha-41 compartían el mismo peso de 630 kg, mientras que el Ha-109 pesaba 720 kg debido a su sistema de sobrealimentación de dos etapas más grande. El Ha-41 fue el motor principal de las primeras variantes del bombardero Nakajima Ki-49 "Helen" y del caza Nakajima Ki-44 "Tojo", versiones posteriores de ambos aviones que usaban el motor Ha-109 más potente. Las primeras versiones del Mitsubishi Ki-21 "Sally" usaban el Ha-5. El Ha-41 habría sido un motor ideal en aviones que usaran el Mitsubishi Kasei , al ser de dimensiones y desplazamiento más pequeños, pero con niveles de potencia equivalentes. Nueve de los motores Ha-219 fueron entregados al Escuadrón Kitai para usarlos en el nuevo Ki-84N. Según dos mecánicos supervivientes de la IJAAF, en 1987 el Ki-84N alcanzó una velocidad registrada de 720-725 km/h a una altura de 13.800 metros cuando utilizaba la energía de emergencia de guerra. El motor requería mucho mantenimiento para seguir funcionando y se sobrecalentaba cuando volaba a baja velocidad. ^[3]

Ha5

634 kW (850 hp), diseño básico (utilizado en el bombardero pesado Mitsubishi Ki-21 Army Type 97) ^[4]

Ha5-KAI

634 kW (850 CV), (utilizado en Mitsubishi Ki-30 ) ^[5]

Ha5

660 kW (890 hp) (utilizado en el Nakajima Ki-19 ) ^[6]

Ha5-KAI

708 kW (950 hp), (utilizado en Mitsubishi Ki-57 y Ki-57-I Army Type 100 Transport Model 1) ^[7]

Ha5-KAI

708 kW (950 hp) de despegue, 805 kW (960 hp) a 3000 m (11 810 pies), (utilizado en el Mitsubishi Ki-30 y en el primer prototipo Nakajima Ki-49 Donryu) ^[8]

Ha5-KAI

708 kW (950 hp) de despegue, 805 kW (1.080 hp) a 4.000 m (13.125 pies), (utilizado en el Mitsubishi Ki-21-I Army Type 97 Heavy Bomber Model 1 y Ki-21-Ia, Army Type 97 Heavy Bomber Model 1A) ^[4]

Ha41

1.260 CV a 2.500 rpm de despegue, 1.260 CV a 2.450 rpm a 3.700 m

Ha109

1.500 CV a 2.650 rpm de despegue, 1.440 CV a 2.600 rpm a 5.200 m

Ha219

1.895 kW (2.541 hp) (10 construidos utilizados en los prototipos de finales de guerra Tachikawa Ki-94-2, Ki-87 y Ki-84-N, la mayoría destruidos después de la guerra con documentos.

El motor Ha5 se utilizó para propulsar:

• Mitsubishi Ki-21 "Sally"
• Mitsubishi Ki-30
• Mitsubishi Ki-57

El motor Ha41 se utilizó para propulsar:

• Nakajima Ki-49 -I Donryu ("Helen")
• Nakajima Ki-44 -I Shoki ("Tojo")

El motor Ha109 se utilizó para propulsar:

• Nakajima Ki-49 -II
• Nakajima Ki-44 -II

Datos del desarrollo de motores en Nakajima 1923–1945, Historia de los motores de Nakajima Aircraft . ^[9]

• Tipo: motor de pistones radiales de dos filas y 14 cilindros refrigerado por aire
• Diámetro interior : 146 mm (5,75 pulgadas)
• Carrera : 160 mm (6,3 pulgadas)
• Cilindrada : 37,5 L (2288 ⁱⁿ³ )
• Diámetro: 1.260 mm (49,6 pulgadas)
• Peso seco : 625 kg (1378 lb) (720 kg Ha109)

• Tren de válvulas : sistema de válvulas en cabeza operado por varillas de empuje de admisión y escape de cuatro válvulas
• Supercargador : centrífugo, impulsor de 280 mm con reducción de 8,39:1 (Ha-5 y Ha-41), 6,55:1 y 8,55:1 para Ha-109 (supercargador de dos etapas)
• Sistema de refrigeración: refrigerado por aire
• Engranaje reductor : 0,6875:1 (11/16)

• Potencia de salida:
  
• 890 hp (663,7 kW) a 2200 rpm a 4700 m (15 490 ft) con un aumento de -50 mm (potencia nominal)
• 950 CV (708,4 kW) a 2200 rpm con un impulso de +50 mm (potencia de despegue)
• Potencia específica : (a) 0,58 hp/in3 ^a 1,02 hp/ ⁱⁿ³
• Relación de compresión : 6,7:1

Desarrollo relacionado

• Alfa Romeo 125
• Mercurio de Bristol
• Pegaso de Bristol
• Nakajima Kotobuki
• Nakajima Ha219
• Siemens-Halske Sh22

Motores comparables

• Wright R-2600 Ciclón 14 / Ciclón doble
• Gnomo-Ródano 14N
• Avispa gemela Pratt & Whitney R-1830
• Bristol Hércules

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• Francillon, R. Aviones japoneses de la Guerra del Pacífico . Annapolis: Putnam, 1970. SBN 370 00033 1
• Goodwin, Mike y Starkings, Peter (2017). Motores aeronáuticos japoneses 1910-1945 . Sandomierz, Polonia: MMPBooks. ISBN 978-83-65281-32-6.
• Gunston, Bill. Enciclopedia mundial de motores aeronáuticos. Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 1989. ISBN 1-85260-163-9 
• Mikesh, Robert C. y Abe, Shorzoe. Aviones japoneses 1910-1941 . Naval Institute Press, 1990. ISBN 978-1-55750-563-7 

• Historia de Nakajima Aircraft Industries
• Enciclopedia en línea de la Guerra del Pacífico