Rolls-Royce Kestrel

El Rolls-Royce Kestrel (tipo interno F ) es un motor aeronáutico V12 de 21,25 litros (1295 in³) de Rolls-Royce . Fue su primer motor de bloque fundido, utilizado como modelo para la mayoría de sus futuros diseños de motores de pistón. ^{[ 1 ]} Utilizado durante el período de entreguerras , se instaló en varios cazas y bombarderos británicos de la época, incluyendo la familia Hawker Fury y Hawker Hart , y el Handley Page Heyford . El motor Kestrel también se vendió a clientes de fuerzas aéreas internacionales; en este caso, se utilizó para propulsar prototipos del Messerschmitt Bf 109 alemán y el bombardero en picado Junkers Ju 87 "Stuka" , ya que los motores Junkers Jumo 210 no estaban listos. ^{[ 2 ]} Varios ejemplares del motor Kestrel siguen en condiciones de vuelo hoy en día.

Los primeros diseños de motores en línea se construían generalmente sobre un cárter de aluminio fundido, con cilindros de acero mecanizados individualmente y atornillados encima. Dadas las fuerzas implicadas, la conexión de los cilindros al cárter debía ser robusta, lo que añadía peso, y, en general, el motor dependía de la estructura del cárter para mantenerse unido.

En 1923, el Curtiss CR ganó el Trofeo Schneider de ese año . El CR estaba propulsado por el motor Curtiss D-12 , recientemente introducido , que sustituía los cilindros individuales por un bloque de aluminio fundido. Esto le confería al motor una mayor resistencia, lo que permitía simplificar considerablemente el resto del motor, haciéndolo mucho más ligero en general, además de facilitar su montaje, ya que las dos piezas se atornillaban en una sola operación. También fue sencillo adaptar las líneas de montaje existentes al nuevo sistema, puesto que los bloques fundidos ya se producían para el cárter, y lo único que se requería eran nuevas máquinas para mecanizar los bloques con la precisión necesaria para los pistones. ^{[ 3 ]}

El Curtiss D-12 fue uno de los motores más potentes de su época y continuó batiendo récords con otros motores de alta potencia contemporáneos, como el Napier Lion . En aquel entonces, ningún fabricante británico de motores aeronáuticos podía ofrecer un motor con una potencia similar que, además, fuera tan ligero y compacto como el D-12. Fairey fabricó el D-12 bajo licencia y lo comercializó como Felix.

Arthur Rowledge , diseñador jefe en Napier y diseñador del motor Napier Lion , se unió a Rolls-Royce en 1921 para asumir el cargo de "Asistente Jefe del Sr. FH Royce". ^{[ 4 ] [ 5 ]} Rowledge formó un equipo para introducir un nuevo motor utilizando el bloque fundido, pero se fijó el objetivo de superar al D-12. Esto se lograría utilizando sobrealimentación a todas las altitudes, lo que le permitiría superar el rendimiento de los motores de aspiración natural . Anteriormente, la sobrealimentación (y la turboalimentación) se utilizaba principalmente para diseños de gran altitud para compensar la pérdida de presión del aire ambiente a medida que la aeronave ascendía y, por lo tanto, mantener la potencia. Pero con la nueva técnica de construcción, el motor sería tan fuerte que podría ser sobrealimentado a todas las altitudes sin sobrecargar los cilindros, lo que permitiría que un motor más pequeño funcionara como si fuera más grande y, por lo tanto, mejoraría su relación potencia-peso .

El prototipo del motor Kestrel se probó por primera vez en 1926, y el primer vuelo tuvo lugar en 1927, con una potencia de 450 hp (335 kW). En su configuración inicial, el motor era de aspiración natural.

El motor se fabricó por primera vez en 1927 con una potencia de 450 hp (340 kW), que pronto se mejoró en la versión IB hasta alcanzar los 525 hp (391 kW) mediante el aumento de la relación de compresión a 7:1. La variante IB tuvo un uso generalizado en la familia de aviones Hawker Hart , un pilar del poder aéreo británico a principios de la década de 1930.

El desarrollo continuó y el modelo V introdujo el compresor centrífugo, aumentando la potencia a 695 hp (518 kW).

La mayor disponibilidad de combustibles de aviación de mayor octanaje a finales de la década de 1930 permitió aumentar la potencia del motor sin sufrir detonación . El motor Mark XVI utilizado en el prototipo Miles Master M.9 entregaba 745 hp (556 kW), y la variante XXX de 1940 alcanzó los 720 hp (540 kW). ^{[ 6 ]}

Un avance clave del Kestrel fue el uso de un sistema de refrigeración presurizado. El agua hierve a 100 °C a presión atmosférica estándar , pero esta presión disminuye con la altitud, por lo que el punto de ebullición del agua también disminuye con la altitud . La cantidad de calor disipado por un sistema de refrigeración aire-aire depende de la temperatura y el volumen máximos del refrigerante, por lo que la consiguiente disminución de la capacidad de refrigeración se convirtió en un factor limitante para la potencia del motor en aquella época, ya que el refrigerante debía mantenerse por debajo de su punto de ebullición.

La solución consistió en presurizar todo el sistema de refrigeración del motor, elevando así la temperatura de ebullición del refrigerante: esto no solo ayuda a mitigar la disminución del rendimiento de refrigeración con la altitud, sino que también permite utilizar un sistema de refrigeración más pequeño en la aeronave para la misma carga térmica. El Kestrel se diseñó para mantener la presión del refrigerante y así conservar el punto de ebullición en torno a los 150 °C. ^{[ 7 ]}

En las primeras variantes del Kestrel, los motores sin sobrealimentación estaban disponibles en dos relaciones de compresión: los motores 'A' tenían una relación de compresión de 6:1 y los motores 'B' una relación de compresión alta de 7:1. ^{[ 8 ]} El Kestrel fue diseñado para ser equipado con un sobrealimentador accionado por engranajes ; en las primeras variantes del Kestrel, los motores 'MS' tenían sobrealimentación moderada y los motores 'S' tenían sobrealimentación completa. ^{[ 8 ]} Varias variantes del Kestrel se produjeron reconstruyendo o modificando modelos anteriores. ^{[ 9 ]}

• Kestrel I, FX (1927–28) – 460 hp (340 kW) de potencia continua máxima, tracción directa del tractor a la izquierda , relación de compresión 6:1. ^{[ 10 ]}

• Kestrel IA, F.XIA (1927–28) – 490 hp (370 kW) de potencia continua máxima, transmisión de tractor a la derecha con engranajes, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 18. ^{[ 11 ]}

• Kestrel IB, F.XIB (1929–34) – Potencia máxima de 616 CV (459 kW) a 2700 rpm durante 5 minutos con combustible de 77 octanos, potencia continua máxima de 480 CV (360 kW). Relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 580. ^{[ 11 ]}

• Kestrel IB3, F.XIB3 (1934) – 480 hp (360 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 92. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IB4, F.XIB4 (1934) – 480 hp (360 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 5. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IB5, F.XIB5 (1934) – 480 hp (360 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 34. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IMS, F.XIMS (1929) – 525 / 535 hp (391 / 399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 1. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IS, F.XIS (1928–33) – 480 hp (360 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 9. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IIA, F.XIIA (1927–29) – 490 hp (370 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 31. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IIB, F.XIIB (1933) – 490 hp (370 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 20. ^{[ 12 ]}

• Kestrel IIMS, F.XIIMS (1928–35) – Potencia máxima de 660 CV (490 kW) a 2700 rpm durante 5 minutos con combustible de 77 octanos, potencia continua máxima de 525/535 CV (391/399 kW). Transmisión por tractor, sobrealimentado medio, relación de compresión 5,5:1. La producción de motores nuevos ascendió a 82, algunos de los cuales se adaptaron posteriormente a la transmisión por empuje para el Short Singapore . ^{[ 13 ]}

• Kestrel IIMS.2, F.XIIMS.2 (1933–34) – 525 / 535 hp (391 / 399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 64. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIMS.5, F.XIIMS.5 (1934) – 656 CV (489 kW) de potencia máxima a 2700 rpm con combustible de 77 octanos, 525/535 CV (391/399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 5. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIMS.6, F.XIIMS.6 (1935) – 525 / 535 hp (391 / 399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 16. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIS, F.XIIS (1928–38) – Potencia máxima de 550 CV (410 kW) con una presión de sobrealimentación de 1,75 psi (12,1 kPa) a 2750 rpm durante 5 minutos utilizando combustible de 77 octanos, potencia continua máxima de 480 CV (360 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. Normalmente con tracción tractora, aunque las versiones instaladas en el Gloster TC.33 tenían tracción de empuje. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIB, F.XIVB – 480 hp (360 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIMS, F.XIVMS (1933–35) – 515 / 535 hp (384 / 399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 5,5:1. Normalmente con tracción tractora, aunque las versiones instaladas en el Short Singapore III tenían tracción de empuje. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIMS.2, F.XIVMS.2 (1933–34) – 515 / 535 hp (384 / 399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 20. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIMS.4, F.XIVMS.4 (1934) – 515 / 535 hp (384 / 399 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 16. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIMS.6, F.XIVMS.6 (1935) – Potencia máxima de 650 CV (480 kW) con sobrealimentación de 1,5 psi (10 kPa) a 2700 rpm para el despegue o 1 minuto utilizando combustible de 77 octanos, potencia continua máxima de 515/535 CV (384/399 kW). Sobrealimentado de tamaño medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 16. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIS, F.XIVS (1930–38) – Potencia máxima de 580 CV (430 kW) con una presión de sobrealimentación de 1,75 psi (12,1 kPa) a 2700 rpm para el despegue o 1 minuto utilizando combustible de 77 octanos, potencia continua máxima de 480 CV (360 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 71. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IIIS.3, F.XIVS.3 (1934) – 480 hp (360 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 48. ^{[ 14 ]}

• Kestrel IV (1935) – 645 / 695 hp (481 / 518 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. Se construyó un único motor, que se convirtió en el prototipo del Rolls-Royce Goshawk . ^{[ 14 ]}

• Kestrel V, V Spl. (1933–38) – Potencia máxima de 742 CV (553 kW) con una presión de sobrealimentación de 3,5 psi (24 kPa) a 2900 rpm utilizando combustible de 87 octanos, potencia continua máxima de 645/695 CV (481/518 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 1178. ^{[ 15 ]}

• Kestrel VDR (1937) – Potencia máxima de 556 CV (415 kW) con una presión de sobrealimentación de 2,25 psi (15,5 kPa) a 2350 rpm utilizando combustible de 77 octanos, potencia continua máxima de 492 CV (367 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. ^{[ 15 ]}

• Kestrel VI (1934–1936) – Potencia máxima de 740 CV (550 kW) con una presión de sobrealimentación de 6 psi (41 kPa) a 2700 rpm para el despegue o 1 minuto utilizando combustible de 87 octanos, potencia continua máxima de 665/695 CV (496/518 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 258. ^{[ 15 ]}

• Kestrel VII – 675 / 700 hp (503 / 522 kW) de potencia continua máxima, sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. ^{[ 16 ]}

• Kestrel VIII (1936–37) – 675 / 700 hp (503 / 522 kW) de potencia continua máxima, accionamiento propulsor sobrealimentado medio, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 133. ^{[ 16 ]}

• Kestrel IX (1934–37) – 675 / 700 hp (503 / 522 kW) de potencia continua máxima, transmisión de tractor sobrealimentada media, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 136. ^{[ 16 ]}

• Kestrel X (1934–37) – Potencia máxima de 636 CV (474 ​​kW) a 2900 rpm durante 5 minutos con combustible de 87 octanos, potencia continua máxima de 520/545 CV (388/406 kW). Relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 1161. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XDR (1937) – 500 / 525 hp (373 / 391 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XI (1935–36) – Potencia continua máxima de 520 / 545 hp (388 / 406 kW), relación de compresión 7:1. La producción de motores nuevos ascendió a 55. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XII – 520 / 545 hp (388 / 406 kW) de potencia continua máxima, relación de compresión 7:1. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XIV – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XV – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XVI, XVI Spl. (1936–38) – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. La producción de motores nuevos ascendió a 95. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XVI (DR) (1937) – 640 / 670 hp (480 / 500 kW) de potencia continua máxima, totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. ^{[ 16 ]}

• Kestrel XVI (VP) (1937) – Potencia máxima de 773 CV (576 kW) con una presión de sobrealimentación de 3,25 psi (22,4 kPa) a 3000 rpm durante 5 minutos utilizando combustible de 87 octanos, potencia continua máxima de 640/670 CV (480/500 kW). Totalmente sobrealimentado, relación de compresión 6:1. Convertido a partir de un Mk V para el Miles Kestrel . ^{[ 16 ]}

• Kestrel XXX (1938): potencia máxima de 720 CV (540 kW) con una presión de sobrealimentación de 5 psi (34 kPa) a 2750 rpm para el despegue o un minuto con combustible de 87 octanos. Totalmente sobrealimentado, relación de compresión de 6,2:1. Última variante del Kestrel utilizada en el Miles Master ; se fabricaban reconstruyendo Kestrels más antiguos, generalmente Mk V y Mk XVI, con componentes actualizados. ^{[ 17 ]}

Durante 1927, una vez completado el prototipo del Kestrel, surgió la necesidad de un motor más grande y potente para su uso en hidroaviones, y se inició el desarrollo de un motor con un diámetro de cilindro de 6", en comparación con las 5" del Kestrel. Este motor se convirtió en el Rolls-Royce Buzzard . El motor Buzzard (o "H") se modificó posteriormente para su uso en el Trofeo Schneider como el motor Rolls-Royce R. En 1935, el diseño del Kestrel sirvió de base para el desarrollo del Rolls-Royce Merlin . ^{[ 18 ]}

El diseño del Kestrel se utilizó como base para el Goshawk ; sin embargo, los aviones que iban a ser equipados con el motor del Goshawk fueron cancelados, por lo que el proyecto fue descartado.

El motor Kestrel también sirvió de base para el Peregrine (y, por lo tanto, para el Vulture ), ya que todos utilizaban el mismo diámetro de pistón de 5 pulgadas y una carrera de pistón de 5,5 pulgadas. En la práctica, el desarrollo de los motores Peregrine y Vulture se vio interrumpido, antes de ser finalmente cancelado, para destinar más recursos al desarrollo del motor Merlin durante la guerra.

Como respuesta a los sistemas de inyección de combustible desarrollados por Bosch, en 1936 se equipó un motor Kestrel con un sistema de carburador presurizado para mejorar el suministro de combustible a gran altitud. El comportamiento resultante del motor, durante las pruebas de vuelo realizadas por el Instituto Farnborough, se consideró "...uno de los motores más suaves que habían utilizado a gran altitud". ^{[ 19 ]}

Desde Lumsden, es posible que el Kestrel no sea la principal fuente de energía para este tipo de aeronaves.

Aplicaciones aeronáuticas

Otras aplicaciones

• Velocidad del viento

A marzo de 2024, un pequeño número de motores Rolls-Royce Kestrel seguían en condiciones de volar, impulsando biplanos Hawker originales o restaurados:

• El Hawker Hind (G-AENP) es propiedad de The Shuttleworth Collection en el Reino Unido, que también lo opera. Sufrió un problema en 2015, pero fue reconstruido e instalado nuevamente en el Hind en marzo de 2024.
• El Hawker Demon (G-BTVE) con motor Kestrel, que se encontraba en la Colección Shuttleworth en el Reino Unido, ^{[ 23 ]} fue vendido a un coleccionista estadounidense en marzo de 2024.
• El Hawker Nimrod I (G-BWWK), S1581 , se encuentra en el Museo Imperial de la Guerra de Duxford , en el Reino Unido, dentro de la colección The Fighter Collection. Este avión está equipado con un motor Rolls-Royce Kestrel V.
• El Hawker Nimrod II (G-BURZ), K3661 , se encuentra en el Museo Imperial de la Guerra de Duxford, en la Colección de Aeronaves Históricas, y está equipado con un motor Rolls-Royce Kestrel VI.
• Un Hawker Fury I (G-CBZP) con motor Kestrel II se encuentra en el Museo Imperial de la Guerra de Duxford, dentro de la Colección de Aeronaves Históricas.

En el siguiente lugar se pueden encontrar ejemplares conservados del motor Rolls-Royce Kestrel, expuestos al público:

• Museo Nacional de Aviación de Australia
• Museo Brooklands
• El Museo de Vuelo del Hangar
• Museo Imperial de la Guerra de Duxford
• Museo de Aviación Polaca de Cracovia
• Fundación para el Patrimonio de Rolls-Royce
• Museo de la Real Fuerza Aérea de Cosford
• Museo de la Real Fuerza Aérea de Londres
• Museo de la Ciencia (Londres)
• Museo del Mundo de las Artes Vestibles y los Autos Clásicos (Nelson, Nueva Zelanda)
• Museo de Aviación de Australia Meridional, Adelaida (Exposición operativa)

Datos de Lumsden ^{[ 24 ]}

Características generales

• Tipo: Motor V12 de 60 grados sobrealimentado y refrigerado por líquido
• Diámetro interior : 5 pulgadas (127 mm)
• Carrera : 5,5 pulgadas (139,7 mm)
• Cilindrada : 1295,88 in³ (21,25 L)
• Longitud: 74,61 pulgadas (1895 mm)
• Ancho: 24,41 pulgadas (620 mm)
• Altura: 35,63 pulgadas (905 mm)
• Peso en seco : 957 lb (434 kg)

Componentes

• Tren de válvulas : Un único árbol de levas en cabeza que acciona dos válvulas de admisión y dos de escapepor cilindro.
• Sobrealimentador : Sobrealimentador centrífugo de una sola etapa, accionado por engranajes.
• Sistema de combustible: carburadores dúplex presurizados Rolls-Royce
• Tipo de combustible: gasolina de 87 octanos
• Sistema de refrigeración: Refrigerado por líquido, presurizado a 150 °C (300 °F).
• Engranaje reductor : Recto, 0,553:1

Actuación

• Potencia de salida:
• 685 hp (511 kW) a 2240 rpm para el despegue
• 631 hp (471 kW) a 2900 rpm a 4400 m (14 400 pies)
• Potencia específica : 0,53 hp/pulg³ (24,05 kW/L)
• Relación de compresión : 6,0:1
• Consumo de aceite: 0,18-0,35 oz/(hp/h) (7-13 g/(kW/h))
• Relación potencia-peso : 0,72 hp/lb (1,18 kW/kg)

Desarrollo relacionado

• Rolls-Royce Goshawk
• Rolls-Royce Peregrine

Motores comparables

• Curtiss D-12
• Fairey Prince (V-12)
• Packard 1A-1500

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• Erfurth, Helmut. Junkers Ju 87 (Cruz Negra Volumen 5). Bonn, Alemania: Bernard & Graefe Verlag, 2004. ISBN 1-85780-186-5.
• Grey, CG (1972). Jane's All the World's Aircraft 1938. Londres: David & Charles. ISBN 0-7153-5734-4.
• Lumsden, Alec (1994). Motores de pistón británicos y sus aeronaves . Shrewsbury: Airlife Publishing Ltd. ISBN 1-85310-294-6.
• Rubbra, AA Motores aeronáuticos de pistón Rolls-Royce: Un diseñador recuerda . Rolls-Royce Heritage Trust. Serie histórica n.º 16. 1990. ISBN 1-872922-00-7
• Taylor, HO (1974). Fairey Aircraft since 1915. Londres: Putnam Publishing. ISBN 0-370-00065-X.
• James, Derek N. (1971). Gloster Aircraft since 1917. Londres: Putnam Publishing. ISBN 0-370-00084-6.
• Rubbra, AA (1 de noviembre de 1958). «Obituario de Arthur John Rowledge, 1876-1957, de la Royal Society, Biogr. Mems Fell. R. So c. 4215 –223». Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society . Londres: Royal Society. doi : 10.1098/rsbm.1958.0019 .
• Douglas, Calum E. (2020). La carrera secreta por la potencia: el desarrollo del caza del Frente Occidental . Tempest. ISBN 9781911658504.

• Gunston, Bill. Desarrollo de motores aeronáuticos de pistón . Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 2006. ISBN 0-7509-4478-1

• Museo de la Real Fuerza Aérea - Rolls-Royce Kestrel
• Ficha técnica y comparación