Packard V-1650 Merlin

El Packard V-1650 Merlin es una versión del motor de avión Rolls-Royce Merlin , producido bajo licencia en los Estados Unidos por la Packard Motor Car Company . ^{[ 1 ]} El motor fue licenciado para ampliar la producción del Rolls-Royce Merlin para uso británico, aunque también se utilizó en los EE. UU. en un momento en que no había disponibles motores estadounidenses de potencia similar.

Los primeros V-1650, con un sobrealimentador de una etapa , equivalente al Merlin XX, se utilizaron en el caza P-40F Kittyhawk y en los Hawker Hurricane de Canadian Car and Foundry . Las versiones posteriores, basadas en la serie Merlin 60, incluían un sobrealimentador de dos etapas más avanzado para mejorar el rendimiento a gran altitud. El V-1650 encontró su aplicación más destacada en el avión de combate North American P-51 Mustang , mejorando su rendimiento y permitiéndole escoltar a los bombarderos pesados ​​aliados a Alemania o Japón y de regreso.

Al estallar la Segunda Guerra Mundial, la industria aeronáutica británica experimentó un gran auge. Existía una gran demanda del motor Rolls-Royce Merlin, y se establecieron fábricas auxiliares en Crewe, Manchester y Glasgow. Sin embargo, esto no bastaba para satisfacer la creciente demanda, y el gobierno británico buscaba expandir la producción con fabricantes estadounidenses. En septiembre de 1940, Rolls-Royce y la Packard Motor Car Company llegaron a un acuerdo para fabricar el Merlin bajo licencia, con un pedido de 130 millones de dólares. El primer motor fabricado por Packard, denominado V-1650-1 , entró en funcionamiento en agosto de 1941. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El primer modelo estadounidense fue una versión del Mark XX, denominado V-1650-1 por el ejército estadounidense y Packard Merlin 28 por el británico. Este motor utilizaba un compresor de una sola etapa y dos velocidades, cuyo mecanismo de cambio de marchas provenía originalmente de una patente francesa de Farman. El Merlin 28 se utilizó en el bombardero Avro Lancaster . La versión V-1650-1 de la USAAF se empleó en los Curtiss P-40F . Las modificaciones iniciales de Packard a este motor cambiaron los cojinetes principales del cigüeñal de una aleación de cobre-plomo a una combinación de plata-plomo y les añadieron un recubrimiento de indio . Este recubrimiento mejoró la capacidad de rodaje y de carga de la superficie.

En respuesta a una solicitud del Ministerio del Aire británico para un motor Merlin de gran altitud para el bombardero presurizado Wellington VI , un equipo de Rolls-Royce, bajo la dirección de Stanley Hooker, desarrolló un Merlin con sobrealimentación de dos etapas, que se convirtió en la serie Merlin 60. El primer motor de la serie 60 funcionó en marzo de 1941 y realizó su primer vuelo en julio del mismo año. ^{[ 4 ]} Cuando solo se produjeron 63 ejemplares del Wellington VI, que finalmente fue cancelado, estos motores se introdujeron en el Spitfire IX como el Merlin 61.

Este modelo fue producido posteriormente por Packard como el V-1650-3 y se conoció como el Merlin de "gran altitud" destinado al P-51, la primera conversión de dos etapas Merlin-Mustang que voló con un Merlin 65 ^{[ 5 ]} como el Mustang X en octubre de 1942, el P-51B (Mustang III) de producción con motor V-1650-3 entró en servicio en 1943. La sección de sobrealimentación de dos velocidades y dos etapas de los Merlin de dos etapas y el V-1650-3 presentaba dos impulsores separados en el mismo eje que normalmente eran accionados a través de un tren de engranajes con una relación de 6,391:1. Un sistema hidráulico de cambio de engranajes de embragues accionados por aceite podía ser activado por un solenoide eléctrico para aumentar esta relación a 8,095:1 en la posición de soplador de alta velocidad. ^{[ 6 ]}

La relación de transmisión de alta velocidad de los impulsores no era tan alta como la utilizada en el Allison , pero la velocidad del impulsor no es el único factor que determina el rendimiento del motor, que también depende del tamaño y el paso de las palas del impulsor. El sobrealimentador accionado por engranajes es un accesorio parásito; por lo tanto, la relación de transmisión del impulsor y los perfiles de las palas están cuidadosamente diseñados para obtener la máxima potencia en altitud sin comprometer la potencia disponible en la fase crítica del despegue. La doble etapa de la mezcla de combustible y aire comprimidos proporcionaba la presión de sobrealimentación a través de un difusor a los colectores de admisión, lo que aumentaba la altitud crítica de la planta motriz.

La capacidad del compresor para mantener una presión equivalente al nivel del mar en el sistema de admisión a los cilindros permitió que el Packard Merlin desarrollara más de 1270 caballos de fuerza (950 kW) a más de 9100 m (30 000 pies ) de altitud . El impulsor de dos etapas generaba un calentamiento extremo de la mezcla de combustible y aire durante el proceso de compresión, y, para evitar la detonación de la carga comprimida, era necesario enfriar la mezcla antes de su entrada a los cilindros. El enfriamiento se lograba mediante un conducto de intercooler fundido en la carcasa de la rueda entre los impulsores de primera y segunda etapa ^{[ 7 ]} y un núcleo de aletas y tubos de enfriamiento adicionales ubicados entre la salida del compresor y el colector de admisión a los cilindros. Un refrigerante de etilenglicol circulaba mediante una bomba a través de estos conductos para eliminar el exceso de calor generado por los impulsores. Sin el intercooler, el aumento de temperatura en la carga podía alcanzar los 205 °C (401 °F). ^{[ 8 ]} La mezcla de glicol utilizada para la refrigeración era independiente del sistema principal de refrigeración del motor y utilizaba una bomba centrífuga accionada por el motor para hacer circular el refrigerante a través de un sistema de radiadores de la aeronave a una velocidad máxima de 36 galones estadounidenses (136 litros, 30 galones imperiales) por minuto, dependiendo de las rpm del motor. Este sistema combinado redujo la temperatura de la carga a niveles adecuados.    

Las válvulas de mariposa en la garganta del carburador de tiro ascendente se controlaban mediante un sistema automático de control de sobrealimentación a través del varillaje de la mariposa para mantener la presión del colector seleccionada con los cambios de altitud. Las válvulas permanecían parcialmente abiertas durante el funcionamiento en tierra y a baja altitud para evitar la sobrealimentación del motor. A medida que la densidad del aire disminuye con la altitud, las válvulas de mariposa se abrían progresivamente en respuesta a la disminución de la presión atmosférica. Este sistema proporcionaba la máxima potencia dentro de los límites de sobrealimentación del motor hasta la altitud crítica de 26 000 pies (7900 m) . 

• V-1650-1 : 1390 hp (1040 kW) ; Basado en el Merlin 28, utilizado en los cazas P-40 Kittyhawk y Curtiss XP-60.  
• V-1650-3 : 1280 hp (950 kW) ; Basado en el Merlin 63.  
• V-1650-5 : 1.400 hp (1.000 kW) ; Experimental.  
• V-1650-7 : 1.315 hp (981 kW) ; similar al Merlin 66, planta motriz principal del P-51D Mustang .  
• V-1650-9 : 1.380 hp (1.030 kW) ; Basado en la serie Merlin 100, 2.218 hp WEP con inyección de agua-metanol.   
• V-1650-9A : 1380 hp (1030 kW) ; igual que el 9 con inyección sin agua para el P-51M  
• V-1650-11 : 1.380 hp (1.030 kW) ; Sistema de combustible modificado.  
• V-1650-21 : 1380 hp (1030 kW) ; rotación opuesta para el P-82 Twin Mustang  
• V-1650-23 :
• V-1650-25 :

• Avro Lancaster B.III/BX
• Bell XP-63 Kingcobra
• Curtiss P-40F/L/Kittyhawk Mk.II
• Curtiss P-60
• de Havilland Mosquito B.VII/B.25
• Hawker Hurricane Mk.X, XI, XII
• North American P-51 Mustang
• North American F-82 Twin Mustang
• Supermarine Spitfire Mk.XVI

Características generales

• Tipo: Motor de aviación de pistón de 12 cilindros, sobrealimentado, refrigerado por líquido y con configuración en V de 60°.
• Diámetro interior : 5,4 pulgadas (137,16 mm)
• Carrera : 6 pulgadas (152,4 mm)
• Cilindrada : 1649 pulgadas ^cúbicas (27,04 litros)
• Longitud: 88,7 pulgadas (2253 mm)
• Ancho: 30,8 pulgadas (781 mm)
• Altura: 40 pulgadas (1016 mm)
• Peso en seco : 1645 lb (746 kg) ^{[ 17 ]}

Componentes

• Sistema de distribución : SOHC , dos válvulas de admisión y dospor cilindro,vástagos de válvula de escape refrigerados por sodio.
• Sobrealimentador : De dos velocidades y dos etapas, la presión de sobrealimentación se sincroniza automáticamente con el acelerador, y se instala un intercooler de agua-aire entre la segunda etapa y el motor.
• Sistema de combustible: Carburador de tiro ascendente de doble cuerpo con control automático de mezcla.
• Tipo de combustible: 100 octanos , desde mediados de 1944, combustible de aviación de grado 100/150.
• Sistema de lubricación: Cárter seco con una bomba de presión y dos bombas de recuperación.
• Sistema de refrigeración: mezcla de refrigerante a presión compuesta por un 70 % de agua y un 30 % de etilenglicol .

Actuación

• Potencia de salida: Aprox. 1380–1400 hp
• Relación de compresión : 6:1
• Relación potencia-peso : 0,80 hp/lb (1,73 kW/kg) al despegue; 1,21 hp/lb (2,69 kW/kg) con combustible de grado 100/150/tren MS.

Desarrollo relacionado

• Rolls-Royce Merlin

Motores comparables

• Allison V-1710
• Daimler-Benz DB 601
• Junkers Jumo 213
• Klimov VK-107
• Mikulin AM-35

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• El Mustang: el caza monomotor de mayor alcance del mundo ( anuncio de Flight de 1944).
• Colección de informes del Packard V-1650 Merlin de 12 cilindros (1941-1945) en los Archivos Aeroespaciales Smithsonianos.