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Engranaje de sincronización

Se ajusta el mecanismo de sincronización de un Messerschmitt Bf 109 E1 (enero de 1941). Un disco de madera fijado a la hélice indica el punto por donde pasa cada proyectil en el...

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Se ajusta el mecanismo de sincronización de un Messerschmitt Bf 109 E1 (enero de 1941). Un disco de madera fijado a la hélice indica el punto por donde pasa cada proyectil en el arco de la hélice.

Un mecanismo de sincronización (también conocido como sincronizador de cañón o interruptor ) era un dispositivo que permitía a una aeronave monomotor de configuración tractora disparar su armamento frontal a través del arco de su hélice giratoria sin que las balas impactaran en las palas. Esto permitía apuntar al objetivo desde la aeronave, en lugar del cañón.

Existían numerosos problemas prácticos, derivados principalmente de la imprecisión inherente al disparo de un arma automática , la gran (y variable) velocidad de las palas de una hélice giratoria y la altísima velocidad a la que debía operar cualquier engranaje que sincronizara ambos sistemas. En la práctica, todos los engranajes conocidos funcionaban según el principio de activación activa de cada disparo, al estilo de un arma semiautomática .

En Francia y Alemania, entre 1913 y 1914, se llevaron a cabo trabajos de diseño y experimentación con la sincronización de cañones , siguiendo las ideas de August Euler , quien parece haber sido el primero en sugerir el montaje de un armamento fijo que disparara en la dirección de vuelo (en 1910). Sin embargo, el primer mecanismo práctico —aunque lejos de ser fiable— que entró en servicio operativo fue el instalado en los cazas Fokker Eindecker , que se incorporaron a los escuadrones del Servicio Aéreo Alemán a mediados de 1915. El éxito del Eindecker dio lugar a numerosos dispositivos de sincronización de cañones, culminando en el mecanismo hidráulico rumano Constantinesco de 1917, que resultó bastante fiable. Al final de la Primera Guerra Mundial , los ingenieros alemanes estaban muy cerca de perfeccionar un mecanismo que utilizaba una conexión eléctrica, en lugar de una mecánica o hidráulica, entre el motor y el cañón, con el cañón activado por un solenoide electromecánico .  

Desde 1918 hasta mediados de la década de 1930, el armamento estándar de un avión de caza consistía en dos ametralladoras de calibre de fusil sincronizadas , que disparaban hacia adelante siguiendo el arco de la hélice. Sin embargo, a finales de la década de 1930, la función principal del caza se concibió cada vez más como la destrucción de grandes bombarderos totalmente metálicos, para los cuales este armamento resultaba insuficiente. Dado que era poco práctico instalar más de dos ametralladoras en el espacio limitado disponible en la parte delantera del fuselaje de un avión monomotor , las ametralladoras comenzaron a montarse en las alas, disparando fuera del arco de la hélice y, por lo tanto, sin necesidad de sincronización. La sincronización se volvió innecesaria en todos los aviones con la introducción de la propulsión a reacción sin hélice .

Nomenclatura

Un mecanismo que logra disparar entre las aspas giratorias de una hélice sin golpearlas podría describirse como una interrupción del fuego del arma (hasta el punto de que deja de funcionar como arma automática), y también como una sincronización o cronometraje de su disparo para que coincida con las revoluciones de la hélice. Estos términos son más o menos engañosos, al menos en lo que respecta a explicar lo que sucede cuando el mecanismo funciona. [ 1 ]

El término «interruptor» implica que el mecanismo detiene o interrumpe el disparo del arma en el punto donde una de las palas de la hélice pasa frente a su boca. Sin embargo, incluso las hélices de los aviones de la Primera Guerra Mundial, que giraban relativamente despacio, solían girar dos o incluso tres veces por cada disparo que podía realizar una ametralladora de la época. Por lo tanto, una hélice de dos palas podía obstruir el arma hasta seis veces por ciclo de disparo, y una de cuatro, doce veces. Un arma configurada de esta manera se interrumpiría más de cuarenta veces por segundo, [ 2 ] mientras disparaba a tan solo unas siete balas por segundo. Como era de esperar, los diseñadores de los llamados mecanismos de interrupción consideraron que esto era demasiado problemático como para intentarlo seriamente, ya que los intervalos entre las interrupciones habrían sido demasiado cortos para permitir que el arma disparara. [ 3 ]

Sin embargo, una sincronización real, con una cadencia de fuego de una ametralladora exactamente proporcional a la velocidad de rotación de la hélice de un avión, requeriría un nivel de complejidad impracticable. [ 4 ] Una ametralladora normalmente dispara a una cadencia fija, y, si bien esta puede modificarse ajustando el arma, no puede variarse a voluntad mientras está en funcionamiento. La velocidad de rotación de la hélice de un avión, por su parte, especialmente antes de la aparición de la hélice de velocidad constante , podía variar ampliamente dependiendo de la configuración del acelerador y las maniobras que se realizaran. Incluso si hubiera sido factible elegir un punto específico en el tacómetro del motor de un avión en el que la cadencia cíclica de la ametralladora le permitiera disparar a través del arco de la hélice, esto sería muy limitante. [ 5 ]

Componentes

Un engranaje de sincronización típico constaba de tres componentes básicos.

En la hélice

Hélice de un Albatros C.III con una pala rota como resultado de un engranaje de sincronización defectuoso o un ajuste defectuoso.

En primer lugar, se requería un método para determinar la posición de la hélice en un instante dado. Normalmente, una leva , accionada directamente por el eje de la hélice o por alguna parte del tren de transmisión que giraba a la misma velocidad que la hélice, generaba una serie de impulsos a la misma frecuencia que las revoluciones de la hélice. [ 6 ] Existían excepciones. Algunos engranajes colocaban la leva dentro del propio mecanismo del gatillo del arma, y ​​los impulsos de disparo a veces se sincronizaban para que ocurrieran cada dos o tres revoluciones de la hélice, o, especialmente en el caso de engranajes hidráulicos o eléctricos, a razón de dos o más por cada revolución. Los diagramas de esta sección asumen, por simplicidad, un impulso por revolución, de modo que cada disparo sincronizado se "apunta" a un único punto del disco de la hélice.

El cañón sincronizado dispara muy descoordinadamente. Todos o casi todos los proyectiles impactan en una sola pala de la hélice, destruyéndola rápidamente.

El momento de cada impulso debía ajustarse para que coincidiera con un período "seguro", cuando las palas de la hélice estuvieran fuera del alcance, y este ajuste debía revisarse a intervalos, especialmente si se cambiaba o se volvía a instalar la hélice, así como después de una revisión general del motor. Fallos en este ajuste (por ejemplo, un deslizamiento de uno o dos milímetros de una rueda de leva, o la flexión de una varilla de empuje) [ Nota 1 ] podían provocar que cada bala disparada impactara en la hélice, un resultado peor que si el cañón disparara a través de la hélice sin ningún control. El otro tipo principal de fallo resultaba en menos impulsos de disparo o en la ausencia de ellos, generalmente debido a que el generador o los mecanismos se atascaban o se rompían. Esta era una causa común de "atascado" de los cañones sincronizados.

La velocidad de la hélice, y por lo tanto la distancia que recorría entre el disparo del arma y la llegada del proyectil al disco de la hélice, variaba según la velocidad de rotación del motor. Cuando la velocidad inicial era muy alta y los cañones estaban situados bastante adelante, de modo que los proyectiles tenían que recorrer una distancia muy corta para alcanzar el disco de la hélice, esta diferencia podía ignorarse en gran medida. Pero en el caso de armas con una velocidad inicial relativamente baja, o cualquier cañón situado bastante atrás de la hélice, la cuestión podía volverse crítica, [ 7 ] y en algunos casos el piloto tenía que consultar su tacómetro, asegurándose de que las revoluciones de su motor estuvieran dentro de un rango "seguro" antes de disparar, de lo contrario corría el riesgo de destruir rápidamente su hélice. [ Nota 2 ]

Al disparo

Un intento de sincronizar un arma inadecuada o munición defectuosa o dispar (disparos "desafiados"), algunos de los cuales corren el riesgo de impactar la hélice.

El segundo requisito era que el arma disparara (o mantuviera el fuego) de forma fiable exactamente cuando se necesitara. No todas las armas automáticas eran igualmente aptas para la sincronización. Cuando estaba lista para disparar, una ametralladora sincronizada necesitaba tener un cartucho en la recámara, la recámara cerrada y el mecanismo amartillado (la llamada posición de " cerrojo cerrado "). [ 8 ] Varias armas automáticas de uso generalizado (en particular la ametralladora Lewis y la Revelli italiana ) se disparaban con el cerrojo abierto , con un intervalo impredecible entre el disparo y el gatillo, [ 9 ] y por lo tanto no eran aptas para la sincronización sin modificaciones extensas. [ 10 ]

En la práctica, se consideró necesario que el cañón disparara en modo semiautomático . [ 11 ] A medida que la hélice giraba, se transmitía al cañón una serie de impulsos de disparo, cada uno de los cuales podía activarlo para disparar un solo tiro. La mayoría de estos impulsos interceptaban el cañón en el proceso de eyección de un cartucho vacío o de carga de uno nuevo, por lo que no tenían efecto; pero tan pronto como se completaba el ciclo de disparo, el cañón estaba listo para disparar en cuanto recibía el siguiente impulso del mecanismo de sincronización. El retraso entre el final del ciclo de disparo y la llegada del siguiente impulso de disparo reducía la cadencia de fuego en comparación con una ametralladora de tiro libre, que dispara en el momento en que está lista para hacerlo; pero siempre que el mecanismo funcionara correctamente, el cañón podía disparar con bastante rapidez entre las palas giratorias de la hélice sin impactarlas. [ 6 ]

Algunas otras ametralladoras, como la Schwarzlose austriaca y la Marlin estadounidense , demostraron no estar perfectamente adaptadas a la sincronización, aunque finalmente se logró un disparo "sólo" predecible, generalmente modificando el mecanismo del gatillo para emular el disparo de "cerrojo cerrado". La mayoría de las armas que se sincronizaron con éxito (al menos durante la Primera Guerra Mundial) se basaban (como las ametralladoras alemanas Parabellum y Spandau y la Vickers británica ) en la ametralladora Maxim original de 1884, un arma de cerrojo cerrado operada por el retroceso del cañón. [ 12 ] Antes de que se comprendieran completamente estas distinciones, se perdió mucho tiempo en intentos de sincronizar armas inadecuadas. [ 13 ]

Incluso un arma de cerrojo cerrado necesitaba munición fiable. [ 14 ] Si el fulminante de un cartucho es defectuoso hasta el punto de retrasar el disparo del arma una pequeña fracción de segundo (un caso bastante común en la práctica con la munición de producción en masa), esto tiene poca importancia en el caso de un arma utilizada por la infantería en tierra, pero en el caso de un cañón sincronizado de "aeronave", tal retraso puede producir un disparo errático, suficientemente "fuera de tiempo" como para correr el riesgo de impactar la hélice. [ 15 ] Un problema muy similar podría surgir cuando la masa de un proyectil especial (como uno incendiario o explosivo) fuera lo suficientemente diferente como para producir una diferencia sustancial en la velocidad inicial. [ 16 ] Esto se veía agravado por el riesgo adicional para la integridad de la hélice debido a la naturaleza del proyectil.

El "motor de disparo" podría adoptar teóricamente dos formas. La primera patente (Schneider, 1913) suponía que el engranaje de sincronización impediría periódicamente el disparo , funcionando así como un verdadero "interruptor". En la práctica, todos los engranajes de sincronización "reales" de los que disponemos de detalles técnicos fiables disparaban directamente el arma , haciéndola funcionar como si fuera un arma semiautomática en lugar de una completamente automática.

La conexión entre la hélice y el cañón

El tercer requisito es que exista una conexión sincronizada entre las "máquinas" (motor y cañón). Muchos de los primeros mecanismos utilizaban un complejo y frágil sistema de palanca acodada y varilla de empuje que podía atascarse o averiarse fácilmente, especialmente cuando se requería que funcionara a velocidades superiores a las previstas. Existían varios métodos alternativos, como una varilla oscilante, un accionamiento flexible, una columna de fluido hidráulico, un cable o una conexión eléctrica.

En general, los sistemas mecánicos eran inferiores a los hidráulicos o eléctricos, pero ninguno era completamente infalible, y los engranajes de sincronización, en el mejor de los casos, siempre eran propensos a fallar ocasionalmente. El as de la Luftwaffe , Adolf Galland, en sus memorias sobre el período de guerra, El primero y el último, describe un grave incidente de sincronización defectuosa en 1941. [ 17 ]

Cadencia de disparo

El prototipo Fokker E.IV contaba con un armamento original de tres cañones Spandau, antes de que se retirara el cañón de babor. Los ejemplares de producción tenían dos cañones, dispuestos simétricamente.

Un piloto normalmente solo tenía el objetivo en su mira por un instante fugaz, por lo que una concentración de balas era vital para lograr una "muerte". [ 12 ] Incluso los frágiles aviones de la Primera Guerra Mundial a menudo requerían una cantidad sorprendentemente grande de impactos para ser derribados, y más tarde, los aviones más grandes eran una propuesta aún más difícil. Había dos soluciones obvias : equipar un cañón más eficiente con una cadencia de fuego cíclica más alta , o aumentar el número de cañones transportados. [ Nota 3 ] Ambas medidas afectaban la cuestión de la sincronización. 

Los primeros cañones sincronizados del período 1915-1917 tenían una cadencia de fuego de aproximadamente 400 disparos por minuto. A esta cadencia relativamente lenta, un sincronizador podía ajustarse para suministrar un solo impulso de disparo cada dos o tres vueltas de la hélice, lo que lo hacía más fiable sin disminuir excesivamente la cadencia de fuego. Para controlar un cañón más rápido, con, por ejemplo, una cadencia cíclica de 800 o 1000 disparos por minuto, era necesario suministrar al menos un impulso (si no dos) por cada rotación de la hélice, lo que aumentaba la probabilidad de fallo. El intrincado mecanismo de un sistema de varillaje mecánico, especialmente del tipo "varilla de empuje", podía romperse fácilmente al ser accionado a esta velocidad.

La versión final del Fokker Eindecker, el Fokker E.IV , venía con dos ametralladoras lMG 08 "Spandau" ; [ 18 ] este armamento se convirtió en estándar para todos los exploradores alemanes tipo D a partir del Albatros DI . [ Nota 4 ] Desde la aparición del Sopwith Camel y el SPAD S.XIII a mediados de 1917, hasta el final de la sincronización de armas en la década de 1950, una instalación de dos armas fue la norma internacional. Obviamente, que las dos armas dispararan simultáneamente no habría sido una disposición satisfactoria. Las armas debían disparar en el mismo punto del disco de la hélice , lo que significa que una tenía que disparar una pequeña fracción de segundo después que la otra. Por eso, los primeros engranajes diseñados para una sola ametralladora tuvieron que modificarse para controlar dos armas satisfactoriamente. En la práctica, al menos parte del mecanismo tuvo que duplicarse, incluso si las dos armas no estaban sincronizadas por separado.

Historia

Basado en la patente de Euler de 1910 para una ametralladora fija de tiro frontal.

Desde los inicios del vuelo práctico, se consideraron posibles usos militares para las aeronaves, aunque no todos los autores llegaron a conclusiones positivas al respecto. En 1913, los ejercicios militares en Gran Bretaña, Alemania y Francia confirmaron la probable utilidad de las aeronaves para el reconocimiento y la vigilancia, lo que algunos oficiales visionarios interpretaron como una indicación de la necesidad de disuadir o destruir las aeronaves de reconocimiento del enemigo. Por lo tanto, el combate aéreo no era del todo imprevisto, y la ametralladora fue vista desde el principio como el arma más probable a utilizar. [ 19 ]

Es probable que un avión capaz de disparar a una máquina enemiga tenga ventaja. El arma más adecuada es una ametralladora ligera refrigerada por aire.

— de un informe del mayor Siegert, Estado Mayor alemán, 1 de enero de 1914 [ 20 ]

Lo que no se aceptaba en general era la superioridad, al menos para un avión de ataque, de las ametralladoras fijas de tiro frontal, que se apuntan dirigiendo el avión hacia su objetivo, en lugar de las armas flexibles, que son apuntadas por un artillero distinto del piloto.

La idea de acoplar el mecanismo de disparo a la rotación de la hélice es una afectación. La objeción es la misma que para cualquier posición de ametralladora fija a lo largo del eje longitudinal de la aeronave: el piloto se ve obligado a volar directamente hacia el enemigo para disparar. En ciertas circunstancias, esto resulta sumamente indeseable.

— del mismo informe del Mayor Siegert [ 21 ]

Todavía en 1916, los pilotos del caza de hélice propulsora DH.2 tenían problemas para convencer a sus oficiales superiores de que el armamento de tiro frontal de su aeronave era más efectivo si estaba fijo para disparar hacia adelante en lugar de ser flexible. [ 22 ] Por otro lado, August Euler había patentado la idea de un cañón fijo ya en 1910, mucho antes de que los aviones tractores se convirtieran en la norma, ilustrando su patente con un diagrama de una hélice propulsora armada con una ametralladora . [ 21 ]

La patente de Franz Schneider (1913-1914)

Inspirándose en la primera patente conocida de un engranaje que permite que un arma automática dispare a través de las palas de una hélice de avión giratoria.

Ya sea que se inspirara directamente en la patente original de Euler o no, el primer inventor en patentar un método para disparar hacia adelante a través de una hélice de tractor fue el ingeniero suizo Franz Schneider , anteriormente en Nieuport , pero que para entonces trabajaba para la compañía LVG en Alemania. [ 23 ]

La patente se publicó en la revista de aviación alemana Flugsport en 1914, lo que significa que el concepto se hizo público en una etapa temprana. [ 24 ] La conexión entre la hélice y el cañón se logra con un eje de transmisión giratorio, en lugar de una biela recíproca. Los impulsos necesarios para accionar el gatillo, o en este caso para impedir su accionamiento, son producidos por una rueda de leva con dos lóbulos separados 180° situada en el propio cañón, ya que el disparo debe ser interrumpido por ambas palas de la hélice. No se intentó (hasta donde se sabe) construir o probar un mecanismo de funcionamiento real basado en esta patente, que atrajo poco o ningún interés oficial en su momento. [ 23 ] Se desconoce la forma exacta del mecanismo de sincronización instalado en el LVG EI de Schneider de 1915 y su relación con esta patente, ya que no se conservan planos. [ 25 ]

La patente de Raymond Saulnier (1914)

Boceto a partir de los dibujos de diseño de Morane-Saulnier basados ​​en la patente francesa original (1914).

A diferencia del diseño patentado por Schneider, el dispositivo de Saulnier se construyó realmente y puede considerarse el primer mecanismo de sincronización práctico que se probó. [ 26 ] Por primera vez, la leva que produce el movimiento de vaivén que transmite los impulsos de disparo al arma está situada en el motor (accionado en este caso por el mismo husillo que accionaba la bomba de aceite y el tacómetro) y los impulsos se transmiten mediante una biela recíproca en lugar del eje giratorio de Schneider. La idea de "interrumpir" literalmente el disparo del arma cede (probablemente como resultado de la experiencia) al principio de apretar el gatillo para cada disparo sucesivo, como en el mecanismo de un arma semiautomática. [ 27 ]

Se ha señalado que este era un diseño práctico que debería haber funcionado, pero no lo hizo. [ 13 ] Aparte de las posibles inconsistencias en la munición suministrada, el verdadero problema fue que el arma utilizada para probar el equipo, una ametralladora Hotchkiss de 8 mm  (.323 in) accionada por gas, prestada del ejército francés, era fundamentalmente inadecuada para el disparo "semiautomático". Tras las pruebas iniciales fallidas, el arma tuvo que ser devuelta y los experimentos cesaron. [ 26 ]

Hélice dañada de un avión Sopwith Baby , circa  1916/17, que muestra agujeros de bala producidos por un disparo de ametralladora a través de la hélice sin sincronizador.

Cañones no sincronizados y el concepto de "cuña deflectora".

Cuando los pilotos del Cuerpo Aéreo Real Británico y del Servicio Aéreo Naval Real llegaron a Francia en 1914, estaban equipados con aviones de hélice propulsora con potencia insuficiente para transportar ametralladoras y aun así tener posibilidades de alcanzar al enemigo, y aviones de hélice tractora que eran difíciles de armar eficazmente porque la hélice estorbaba. Entre otros intentos para sortear esto —como disparar oblicuamente más allá del arco de la hélice, e incluso esfuerzos, condenados al fracaso, para sincronizar la ametralladora Lewis que en ese momento era el arma estándar de la aviación británica [ 28 ] — estaba el recurso de disparar directamente a través del arco de la hélice y "esperar lo mejor". [ 29 ] Una alta proporción de balas en el curso normal pasaría la hélice sin impactar las palas, [ Nota 5 ] y cada pala normalmente podía recibir varios impactos antes de que hubiera mucho peligro de que fallara, especialmente si estaba sujeta con cinta para evitar que se astillara (véase el diagrama a continuación y la ilustración de la izquierda). [ 4 ]  

Cañón no sincronizado: los disparos se dispersan de forma más o menos aleatoria alrededor del disco de la hélice; la mayoría de los proyectiles pasan, pero algunos impactan en la hélice.

Tras el fracaso de sus primeros experimentos de sincronización, Saulnier optó por un método que dependía menos de la estadística y la suerte, desarrollando hélices blindadas capaces de resistir daños.

Hélice recuperada con deflectores capturada por los alemanes.

En marzo de 1915, cuando el piloto francés Roland Garros se acercó a Saulnier para que le instalara este dispositivo en su Morane-Saulnier Tipo L , estos ya tenían la forma de cuñas de acero que desviaban las balas que, de otro modo, podrían haber dañado la hélice o rebotado peligrosamente. [ 30 ] A veces se le atribuye al propio Garros y a su mecánico personal, Jules Hue, el haber probado y perfeccionado los "deflectores". [ 31 ] Este sistema rudimentario funcionaba de manera limitada, aunque las cuñas disminuían la eficiencia de la hélice, y la considerable fuerza del impacto de las balas en las palas deflectoras debió haber ejercido una tensión indeseable sobre el cigüeñal del motor. [ 23 ]

El 1 de abril de 1915, Garros derribó su primer avión alemán, matando a ambos tripulantes. El 18 de abril de 1915, tras dos victorias más, Garros se vio obligado a aterrizar (por fuego antiaéreo) tras las líneas alemanas. Aunque logró incendiar su avión, Garros fue capturado y su hélice especial se encontraba lo suficientemente intacta como para ser enviada a la Inspektion der Fliegertruppen ( Idflieg ) en Döberitz, cerca de Berlín , para su evaluación . [ 24 ]

El sincronizador de Fokker y otros engranajes alemanes

Mecanismo de sincronización Fokker configurado para prueba de tiro en tierra. El disco de madera registra el punto en el disco de la hélice por donde pasó cada proyectil. El diagrama de la derecha muestra el resultado probable para un mecanismo que funcione correctamente. Las imprecisiones inherentes tanto al mecanismo como al gatillo del cañón, las pequeñas fallas en la munición de servicio normal e incluso las diferentes velocidades de rotación del motor, se combinan para producir una dispersión de impactos, en lugar de que cada bala impacte el disco exactamente en el mismo punto.
Mecanismo de sincronización en correcto funcionamiento: todos los disparos se realizaron dentro de la zona "segura" (fuera de la hélice).

La inspección de la hélice del avión de Garros impulsó a Idflieg a intentar copiarla. Las pruebas iniciales indicaron que las cuñas deflectoras no serían lo suficientemente fuertes para soportar la munición alemana estándar con camisa de acero, y se invitó a representantes de Fokker y Pfalz, dos empresas que ya fabricaban copias del Morane (aunque, curiosamente, no la empresa LVG de Schneider), a Döberitz para inspeccionar el mecanismo y sugerir formas de replicar su funcionamiento. [ 32 ]

Anthony Fokker logró persuadir a Idflieg para que le prestara una ametralladora Parabellum y munición para probar su dispositivo, y para que estos artículos fueran transportados de inmediato a la Fokker Flugzeugwerke GmbH en Schwerin (aunque probablemente no en su compartimento de tren ni "bajo el brazo", como afirmó después de la guerra). [ 33 ]

La historia de su concepción, desarrollo e instalación del dispositivo de sincronización Fokker en un período de 48 horas (que aparece por primera vez en una biografía autorizada de Fokker escrita en 1929) ya no se considera verídica. [ 34 ] Otra posible explicación es que el Morane de Garros, parcialmente destruido por el fuego, conservaba suficientes restos del mecanismo de sincronización original como para que Fokker pudiera haber adivinado su funcionamiento. [ 35 ] Por diversas razones, esto también parece improbable, [ Nota 6 ] y el consenso histórico actual apunta a que el equipo de Fokker (incluido el ingeniero Heinrich Lübbe ) ya estaba desarrollando un dispositivo de sincronización antes de la captura del avión de Garros. [ 27 ]

El equipo Fokker Stangensteuerung

Detalle de un Fokker Eindecker antiguo: se ha retirado la cubierta, mostrando el mecanismo de dirección original de Fokker conectado directamente al accionamiento de la bomba de aceite en la parte trasera del motor.
El piloto primero presiona un gatillo que activa el seguidor de leva.
El piloto puede entonces accionar la palanca del gatillo para disparar la ametralladora, manteniendo la sincronización con la hélice.
Las diferentes partes del engranaje están codificadas por colores de la siguiente manera:
  Habilitador de activación
  Palanca de gatillo
  Gatillo de pistola
  Pieza de acoplamiento
  Varilla de empuje
  seguidor de cámara
  Árbol de levas y eje (mostrados en vista frontal y lateral)

Cualquiera que sea su origen último, la versión inicial del mecanismo de sincronización del Fokker (véase la ilustración) siguió muy de cerca, no la patente de Schneider, como afirmaron Schneider y otros, [ Nota 7 ] sino la de Saulnier . Al igual que la patente de Saulnier, el mecanismo del Fokker fue diseñado para disparar activamente el cañón en lugar de interrumpirlo, y, al igual que el posterior mecanismo Vickers-Challenger desarrollado para el RFC, siguió a Saulnier al tomar su accionamiento mecánico principal de la bomba de aceite de un motor rotativo. La "transmisión" entre el motor y el cañón se realizaba mediante una versión de la varilla de empuje recíproca de Saulnier. [ 36 ] La principal diferencia era que, en lugar de que la varilla de empuje pasara directamente del motor al cañón, lo que habría requerido un túnel a través del mamparo cortafuegos y el tanque de combustible (como se muestra en los dibujos de la patente de Saulnier), era accionada por un eje que unía la bomba de aceite a una pequeña leva en la parte superior del fuselaje. Esto finalmente resultó insatisfactorio, ya que el husillo de accionamiento mecánico de la bomba de aceite no era lo suficientemente robusto para soportar la carga adicional. [ 36 ]

Antes de que se hicieran evidentes los fallos de la primera versión del mecanismo, el equipo de Fokker adaptó el nuevo sistema a la nueva ametralladora Parabellum MG14 y lo instaló en un Fokker M.5K , un tipo que en ese momento prestaba servicio en pequeñas cantidades en las Fliegertruppen como A.III. Este avión, con el número de serie IdFlieg A.16/15, se convirtió en el precursor directo de los cinco prototipos de preproducción M.5K/MG construidos y fue, en efecto, el prototipo del Fokker EI , el primer avión de caza monoplaza de producción armado con una ametralladora sincronizada. [ 37 ]

Este prototipo fue presentado personalmente a IdFlieg por Fokker los días 19 y 20 de mayo de 1915 en el campo de pruebas de Döberitz , cerca de Berlín. El teniente Otto Parschau realizó vuelos de prueba con este avión el 30 de mayo de 1915. Los cinco prototipos de producción (designados de fábrica M.5K/MG y serializados E.1/15 – E.5/15 [ 37 ] ) se sometieron a pruebas militares poco después. Todos estaban armados con la ametralladora Parabellum, sincronizada con la primera versión del tren de aterrizaje Fokker. Este prototipo tuvo una vida útil tan corta que fue necesario rediseñarlo, dando lugar a la segunda versión de producción, más conocida.

El mecanismo utilizado en los cazas Eindecker de producción sustituyó el sistema mecánico de transmisión por eje de la bomba de aceite por una gran rueda de levas, casi un volante ligero, accionada directamente por el cárter del motor rotativo . La varilla de empuje ahora recibía su movimiento alternativo directamente de un seguidor en esta rueda de levas. Al mismo tiempo, también se cambió la ametralladora : una 1MG 08 , la llamada "Spandau", sustituyó a la Parabellum utilizada en el prototipo. En ese momento, la Parabellum aún escaseaba, y todos los ejemplares disponibles se necesitaban como armas para observadores, ya que el arma más ligera y manejable era muy superior para esta función. 

Se cree que la primera victoria con un caza equipado con ametralladoras sincronizadas tuvo lugar el 1 de julio de 1915, cuando el teniente Kurt Wintgens del Feldflieger Abteilung 6b , pilotando el avión Fokker M.5K/MG "E.5/15" armado con Parabellum, obligó a derribar un Morane-Saulnier Tipo L francés al este de Lunéville . [ 38 ]

La posesión exclusiva de un sincronizador de armas funcional permitió un período de superioridad aérea alemana en el Frente Occidental conocido como el Azote de Fokker . El alto mando alemán protegía el sistema de sincronización, instruyendo a los pilotos para que no se aventuraran sobre territorio enemigo en caso de que fueran obligados a aterrizar y se revelara el secreto, pero los principios básicos involucrados ya eran de conocimiento común, [ 39 ] [ Nota 8 ] y a mediados de 1916 varios sincronizadores aliados ya estaban disponibles en cantidad.

Ametralladora sincronizada Stangensteuerung montada en la parte delantera del Albatros C.III

Para entonces, el mecanismo Fokker Stangensteuerung , que había funcionado razonablemente bien para sincronizar un solo cañón que disparaba a una cadencia cíclica moderada mediante una hélice de dos palas impulsada por un motor rotativo, se estaba volviendo obsoleto.

Los mecanismos de control de motores estacionarios, es decir , los de motores en línea, funcionaban mediante una pequeña leva situada justo detrás de la hélice (véase la ilustración). Esto planteaba un dilema fundamental: una varilla de empuje corta y bastante robusta obligaba a montar la ametralladora muy adelante, dejando la recámara fuera del alcance del piloto para solucionar atascos. Si la ametralladora se montaba en la posición ideal, al alcance del piloto, se requería una varilla de empuje mucho más larga, que tendía a doblarse y romperse.

El otro problema era que el Stangensteuerung nunca funcionó bien con más de un cañón. Dos (o incluso tres) cañones , montados uno al lado del otro y disparando simultáneamente , habrían producido una dispersión de fuego tan amplia que habría sido imposible igualarla con la "zona segura" entre las palas giratorias de la hélice. La respuesta inicial de Fokker a esto fue la instalación de "seguidores" adicionales en la gran rueda de leva del Stangensteuerung , para (teóricamente) producir la salva de "onda" necesaria para asegurar que los cañones apuntaran al mismo punto del disco de la hélice. Esto resultó ser una disposición desastrosamente inestable en el caso de tres cañones, y bastante insatisfactoria incluso para dos. [ 18 ] La mayoría de los primeros cazas biplanos Fokker y Halberstadt estaban limitados a un solo cañón por esta razón. [ Nota 9 ]

De hecho, los constructores de los nuevos cazas Albatros de motor estacionario y doble cañón de finales de 1916 tuvieron que introducir su propio mecanismo de sincronización, conocido como mecanismo Hedtke o Hedtkesteuerung , y era evidente que Fokker iba a tener que idear algo radicalmente nuevo. [ 36 ]

El equipo Fokker Zentralsteuerung

Ametralladoras gemelas sincronizadas por el sistema de control centralizado (Zentralsteuerung) en un caza Fokker D.VIII . Los "tubos" que conectan las ametralladoras con el motor son ejes de transmisión flexibles.

Este diseño se creó a finales de 1916 y consistía en un nuevo engranaje de sincronización sin varillas. La leva que generaba los impulsos de disparo se trasladó del motor al cañón; el motor del gatillo generaba ahora sus propios impulsos. El enlace entre la hélice y el cañón consistía en un eje de transmisión flexible que conectaba directamente el extremo del árbol de levas del motor con el motor del gatillo del cañón. [ 40 ] El botón de disparo del cañón simplemente accionaba un embrague en el motor que ponía en movimiento el eje de transmisión flexible (y, por lo tanto, el motor del gatillo). En cierto modo, esto acercó el nuevo engranaje a la patente original de Schneider (véase) .

Una gran ventaja era que el ajuste (para determinar el punto de impacto de cada proyectil en el disco de la hélice) se realizaba ahora en el propio cañón. Esto significaba que cada cañón se ajustaba por separado, una característica importante, ya que los cañones gemelos sincronizados no se ajustaban para disparar al unísono, sino cuando apuntaban al mismo punto del disco de la hélice. Cada cañón podía dispararse de forma independiente, puesto que disponía de su propio mecanismo de accionamiento flexible, conectado al árbol de levas del motor mediante una caja de conexiones, y con su propio embrague. Esta disposición de componentes totalmente independientes para cada cañón también implicaba que un fallo en el mecanismo de un cañón no afectara al otro.

Este mecanismo estuvo disponible en grandes cantidades a mediados de 1917, a tiempo para su instalación en el triplano Fokker Dr.I y en todos los cazas alemanes posteriores. De hecho, se convirtió en el sincronizador estándar de la Luftstreitkräfte durante el resto de la guerra, [ 41 ] aunque continuaron los experimentos para encontrar un mecanismo aún más fiable. [ 36 ]

Otros sincronizadores alemanes

LVG EI , con anillo Schneider y cañón sincronizado de disparo frontal, presumiblemente con un mecanismo diseñado por Schneider, del cual no se sabe nada actualmente.
El equipo Schneider de 1915

En junio de 1915, un monoplano biplaza diseñado por Schneider para la compañía LVG fue enviado al frente para su evaluación. Su observador estaba armado con el nuevo anillo de ametralladora de Schneider, que se estaba convirtiendo en estándar en todos los biplazas alemanes; el piloto, al parecer, estaba armado con una ametralladora fija sincronizada. [ 26 ] La aeronave se estrelló de camino al frente y no se volvió a saber nada de ella ni de su mecanismo de sincronización, aunque presumiblemente se basaba en la propia patente de Schneider. [ 25 ]

Los engranajes del Albatros

Los nuevos cazas Albatros de finales de 1916 estaban equipados con ametralladoras gemelas sincronizadas con el mecanismo de control Albatros-Hedtke , diseñado por el ingeniero de Albatros Hedtke. [ 42 ] El sistema fue concebido específicamente para superar los problemas surgidos al aplicar el mecanismo de control Fokker Stangensteuerung a motores en línea e instalaciones de ametralladoras gemelas, y era una variación del sistema de varilla de empuje rígida, accionado desde la parte trasera del cigüeñal del motor Mercedes D.III .

El Albatros DV utilizó un nuevo engranaje, diseñado por Werkmeister Semmler: (el Albatros-Semmler Steuerung ). Básicamente era una versión mejorada del equipo Hedtke. [ 42 ]

Una orden oficial, firmada el 24 de julio de 1917, estandarizó el sistema superior Fokker Zentralsteuerung para todos los aviones alemanes, presumiblemente incluyendo los Albatros. [ 41 ] [ 43 ]

Equipos eléctricos

Los cazas alemanes posteriores a la Primera Guerra Mundial fueron equipados con sincronizadores eléctricos. En dicho mecanismo, un contacto o conjunto de contactos, ya sea en el propio eje de la hélice o en alguna otra parte del tren de transmisión que gira a la misma cantidad de revoluciones por minuto, genera una serie de pulsos eléctricos, que se transmiten a un motor de disparo accionado por solenoide en el cañón. [ 15 ] Se realizaron experimentos con estos antes del final de la guerra, y nuevamente la compañía LVG parece haber estado involucrada: un informe de inteligencia británico del 25 de junio de 1918 menciona un biplaza LVG equipado con dicho mecanismo que fue derribado en las líneas británicas. [ 36 ] Se sabe que LVG construyó 40 biplazas C.IV equipados con un sistema de sincronización eléctrica Siemens.

Además, la empresa Aviatik recibió instrucciones para instalar 50 de sus propios sistemas de sincronización eléctrica en los portaaviones DFW (Av).

Austria-Hungría

La ametralladora estándar de las fuerzas armadas austrohúngaras en 1914 era la Schwarzlose MG M.07/12, que funcionaba con un sistema de "retroceso retardado" y no era apta para la sincronización . [ 44 ] A diferencia de los franceses e italianos, que finalmente pudieron adquirir suministros de ametralladoras Vickers, los austriacos no pudieron obtener cantidades suficientes de "Spandaus" de sus aliados alemanes y se vieron obligados a usar la Schwarzlose en una aplicación para la que realmente no era adecuada. Aunque el problema de la sincronización de la Schwarzlose finalmente se resolvió parcialmente, no fue hasta finales de 1916 que se dispuso de engranajes. Incluso entonces, a altas revoluciones del motor, los engranajes sincronizadores austriacos tendían a comportarse de manera muy errática. Los cazas austriacos estaban equipados con grandes tacómetros para asegurar que un piloto pudiera verificar que sus "revoluciones" estuvieran dentro del rango requerido antes de disparar sus ametralladoras, y las palas de la hélice estaban equipadas con un sistema de advertencia eléctrica que alertaba al piloto si su hélice estaba siendo alcanzada. [ 45 ] Nunca había suficientes engranajes disponibles, debido a una escasez crónica de herramientas de precisión; por lo que los cazas de producción, incluso las excelentes versiones austriacas del Albatros D.III , a menudo tenían que ser enviados al frente desarmados, para que los armeros de los escuadrones les instalaran las armas y engranajes que pudieran conseguir, recuperar o improvisar. [ 46 ]

En lugar de estandarizar un único sistema, diferentes fabricantes austriacos produjeron sus propios engranajes. La investigación de Harry Woodman (1989) identificó los siguientes tipos:

Zahnrad-Steuerung (control de rueda dentada)

Drive was from the camshaft operating rods of the Austro-Daimler engine via a wormgear. The early Schwarzlose gun had a synchronized rate of 360 rounds per minute with this gear – this was later boosted to 380 rounds with the MG16 model.[47]

Bernatzik-Steuerung

Drive was taken from the rocking arm of an exhaust valve, a lever fixed to the valve housing transmitting impulses to the gun through a rod. Designed by Leutnant Otto Bernatzik, it was geared down to deliver a firing impulse every second revolution of the propeller, and fired at about 380 to 400 rounds per gun.[48] As with other gears synchronizing the Schwarzlose gun, firing became erratic at high engine speeds.[47]

Priesel-Steuerung

Apart from a control that engaged the cam follower and fired the gun in one movement, this gear was based closely on the original Fokker Stangensteuerung gear.[47] It was designed by Oberleutnant Guido Priesel, and became standard on Oeffag Albatros fighters in 1918.[48]

Zap-Steuerung (Zaparka control)

This gear was designed by Oberleutnant Eduard Zaparka.[48] Drive was from the rear of the camshaft of a Hiero engine through a transmission shaft with Cardan joints. The rate of fire, with the later Schwarzlose gun, was up to 500 rounds per minute. The machine gun had to be placed well forward, where it was inaccessible to the pilot, so that jams could not be cleared in flight.[47]

Kralische Zentralsteuerung

Based on the principle of the Fokker Zentralsteuerung gear, with flexible drives linked to the camshaft, and firing impulses being generated by the trigger motor of each gun. Geared down to operate more reliably with the difficult Schwarzlose gun, its rate of fire was limited to 360–380 rounds per minute.[49]

United Kingdom

Mounting of synchronized Vickers gun on Bristol Scout, using the Vickers-Challenger gear: note long push rod at awkward angle

La sincronización de las ametralladoras británicas tuvo un comienzo rápido pero bastante inestable. Los primeros mecanismos de sincronización mecánica resultaron ser ineficientes y poco fiables, y la estandarización completa del muy satisfactorio mecanismo hidráulico "CC" no se logró hasta noviembre de 1917. Las ametralladoras sincronizadas parecen haber sido bastante impopulares entre los pilotos de cazas británicos hasta bien entrado 1917, y la ametralladora Lewis sobre el ala, en su montaje Foster , siguió siendo el armamento de los Nieuport en servicio británico, siendo considerada inicialmente también como el armamento principal del SE5 . [ 50 ] Significativamente, los primeros problemas con el mecanismo CC se consideraron uno de los asuntos menos urgentes para el escuadrón n.° 56 en marzo de 1917, ocupado en preparar sus nuevos cazas SE5 para el combate antes de ir a Francia, ¡ya que tenían la Lewis sobre el ala como alternativa! [ 51 ] Ball incluso hizo que le quitaran su ametralladora Vickers por completo durante un tiempo, para ahorrar peso. [ 52 ]

El equipo Vickers-Challenger

Aplicación mucho más ordenada y práctica del mecanismo Vickers-Challenger para el cañón Vickers sincronizado de un RE8.

El primer engranaje sincronizador británico fue fabricado por el mismo fabricante de la ametralladora para la que fue diseñado: entró en producción en diciembre de 1915. George Challenger , el diseñador, era entonces ingeniero en Vickers. En principio, se parecía mucho a la primera versión del engranaje Fokker, aunque esto no se debía a que fuera una copia (como a veces se afirma), ya que no fue hasta abril de 1916 que se dispuso de un Fokker capturado para su análisis técnico. Lo cierto es que ambos engranajes se basaban en gran medida en la patente de Saulnier. La primera versión era accionada por un engranaje reductor acoplado al eje de una bomba de aceite rotativa del motor, como en el diseño de Saulnier, y una pequeña leva generadora de impulsos estaba montada externamente en el lado de babor del fuselaje delantero, donde era fácilmente accesible para su ajuste. [ 53 ]

Desafortunadamente, cuando el mecanismo se instalaba en modelos como el Bristol Scout y el Sopwith 1½ Strutter , que tenían motores rotativos y su ametralladora de tiro frontal delante de la cabina, la larga varilla de empuje que unía el mecanismo al arma tenía que montarse en un ángulo incómodo, en el que era susceptible a torsiones y deformaciones, así como a la expansión y contracción debido a los cambios de temperatura.

Por este motivo, los aviones BE12 , RE8 y el propio FB 19 de Vickers montaban sus ametralladoras de tiro frontal en el lado izquierdo del fuselaje, de modo que una versión relativamente corta de la varilla de empuje pudiera conectarse directamente al arma.

Esto funcionó razonablemente bien, aunque la posición "incómoda" del cañón, que impedía apuntar directamente, fue inicialmente muy criticada. Resultó ser un problema menor de lo que se suponía al principio, una vez que se comprendió que era el avión el que se apuntaba, y no el cañón en sí. El último tipo de avión en ser equipado con el mecanismo Vickers-Challenger, el RE8, mantuvo la posición del cañón en el lado izquierdo incluso después de que la mayoría fueran modernizados con el mecanismo CC a partir de mediados de 1917.

El equipo Scarff-Dibovski

Engranaje de leva del Scarff Dibovsky

El teniente Victor Dibovski, oficial de la Armada Imperial Rusa , mientras servía como miembro de una misión en Inglaterra para observar e informar sobre los métodos de producción de aeronaves británicas, propuso un mecanismo de sincronización de su propio diseño. Según fuentes rusas, este mecanismo ya se había probado en Rusia con resultados dispares, [ 54 ] aunque es posible que el mecanismo Dibovski anterior fuera en realidad un sistema deflector en lugar de un verdadero sincronizador. En cualquier caso, el suboficial FW Scarff trabajó con Dibovski para desarrollar y fabricar el mecanismo, que funcionaba según el conocido principio de leva y guía, con la conexión al cañón mediante la varilla de empuje habitual y una serie de palancas bastante complejas. Estaba diseñado para ralentizar la velocidad con la que se suministraban los impulsos de disparo al cañón (y, por lo tanto, mejorar la fiabilidad, aunque no la cadencia de fuego). El mecanismo se encargó para el RNAS y entró en producción pocas semanas después del mecanismo Vickers-Challenger. Era más adaptable a motores rotativos que el Vickers-Challenger, pero aparte de los primeros Sopwith 1½ Strutter construidos por encargo del RNAS en 1916, y posiblemente algunos Sopwith Pups de los primeros años , no parece haberse registrado ninguna aplicación real. [ 55 ]

Ross y otros engranajes "varios"

El tren de aterrizaje Ross fue un tren provisional, construido en el campo de batalla, diseñado en 1916 específicamente para reemplazar los inadecuados trenes de aterrizaje Vickers-Challenger en los Strutter 1½ del Escuadrón N.° 70 del RFC . [ Nota 10 ] Oficialmente fue diseñado por el Capitán Ross del N.° 70, aunque se ha sugerido que un sargento de vuelo que trabajaba bajo las órdenes del Capitán Ross fue en gran parte responsable. Aparentemente, el tren de aterrizaje se usó solo en los Strutter 1½, pero el Escuadrón N.° 45 usó al menos algunos ejemplares, así como el N.° 70. Fue reemplazado por el tren de aterrizaje Sopwith-Kauper cuando este estuvo disponible. [ 56 ]

Norman Macmillan , escribiendo algunos años después del suceso, afirmó que el mecanismo Ross tenía una cadencia de fuego muy lenta, pero que dejaba intacto el gatillo original, de modo que era posible «en una situación muy complicada» «disparar el cañón directamente sin el mecanismo y obtener la cadencia de fuego normal del cañón terrestre». Macmillan afirmó que las hélices con hasta veinte impactos, aun así, lograron que sus aviones regresaran a la base. [ 57 ] Algunos aspectos de esta información son difíciles de conciliar con el funcionamiento real de un cañón sincronizado, y bien podrían deberse a un fallo de memoria de Macmillan. [ 56 ]

Otro sincronizador de fabricación casera fue el ARSIAD: producido por la Sección de Reparación de Aviones del Depósito de Aeronaves n.° 1 en 1916. Se sabe poco sobre él; aunque es posible que se haya instalado en algunos de los primeros RE8 para los que no se encontraron engranajes Vickers-Challenger. [ 56 ]

Airco y Armstrong Whitworth diseñaron sus propios trenes de aterrizaje específicamente para sus respectivas aeronaves. La estandarización del tren de aterrizaje hidráulico CC (que se describe a continuación) se produjo antes de que ambos se fabricaran en serie. [ 58 ] Solo el tren de aterrizaje de Sopwiths (siguiente sección) llegó a producirse en serie.

El equipo Sopwith-Kauper

Diagrama del manual de mantenimiento para la instalación del mecanismo de sincronización Sopwith-Kauper (Mk.III) en los primeros aviones Sopwith Camel (1917).

Los primeros engranajes de sincronización mecánica instalados en los primeros cazas Sopwith resultaron tan insatisfactorios que, a mediados de 1916, Sopwith encargó a su jefe de taller, Harry Kauper , amigo y colega de su compatriota australiano Harry Hawker , el diseño de un engranaje mejorado. [ 59 ] Este engranaje fue concebido específicamente para superar las deficiencias de los anteriores. Las patentes relacionadas con las versiones Mk.II y Mk.III, ampliamente modificadas, se solicitaron en enero y junio de 1917.

La eficiencia mecánica mejoró al invertir el sentido de la varilla de empuje. El impulso de disparo se generaba en un punto bajo de la leva en lugar de en el lóbulo, como en la patente de Saulnier. De este modo, la fuerza sobre la varilla se ejercía por tensión en lugar de compresión (o, en términos menos técnicos, el motor del gatillo funcionaba al ser "tirado" en lugar de "empujado"), lo que permitía que la varilla fuera más ligera, minimizando su inercia para que pudiera funcionar más rápido (al menos en las primeras versiones del mecanismo, cada revolución de la rueda de leva producía dos impulsos de disparo en lugar de uno). Una sola palanca de disparo accionaba el mecanismo y disparaba el arma en una sola acción, en lugar de tener que "encender" el mecanismo y luego disparar, como ocurría con algunos mecanismos anteriores.

Se instalaron 2750 ejemplares del tren de aterrizaje Sopwith-Kauper en aeronaves en servicio: además de ser el tren de aterrizaje estándar para el Sopwith Pup y el Triplane , se instaló en muchos de los primeros Camel y reemplazó a trenes de aterrizaje anteriores en los Strutter 1½ y otros tipos de Sopwith. Sin embargo, en noviembre de 1917, a pesar de varias modificaciones, se hizo evidente que incluso el tren de aterrizaje Sopwith-Kauper sufría las limitaciones inherentes a los trenes de aterrizaje mecánicos. Los escuadrones de Camel, en particular, informaron que las hélices se "atravesaban" con frecuencia, y que los trenes de aterrizaje tenían tendencia a "descontrolarse". El desgaste, así como la mayor cadencia de fuego de la ametralladora Vickers y las mayores velocidades del motor, fueron responsables de esta disminución en el rendimiento y la fiabilidad. Para entonces, los problemas iniciales del tren de aterrizaje hidráulico CC se habían superado y se convirtió en estándar para todas las aeronaves británicas, incluidos los Sopwith. [ 59 ]

El engranaje de sincronización Constantinesco

Dibujo de la Oficina de Patentes de EE. UU. para el mecanismo de sincronización CC. El componente con forma de bomba era el depósito de aceite y estaba situado en la cabina. Al levantar su manivela se aseguraba que hubiera suficiente presión hidráulica para accionar el mecanismo.

El comandante Colley, jefe de experimentación y asesor de artillería del Departamento de Invención de Municiones del Ministerio de Guerra, se interesó por la teoría de transmisión de ondas de George Constantinesco y colaboró ​​con él para determinar cómo aplicar su invento en la práctica, llegando finalmente a la idea de desarrollar un mecanismo de sincronización basado en ella. El comandante Colley utilizó sus contactos en el Cuerpo Aéreo Real y la Artillería Real (su propio cuerpo) para obtener en préstamo una ametralladora Vickers y 1000 cartuchos.

Constantinesco se basó en su trabajo con perforadoras de roca para desarrollar un mecanismo de sincronización utilizando su sistema de transmisión de ondas. [ 60 ] En mayo de 1916, preparó el primer dibujo y un modelo experimental de lo que se conoció como el Mecanismo de Control de Fuego Constantinesco o el "Mecanismo CC (Constantinesco-Colley)". La primera solicitud de patente provisional para el Mecanismo se presentó el 14 de julio de 1916 (n.° 512).

Al principio, el meticuloso Constantinesco estaba insatisfecho con algún que otro impacto ligeramente desviado en su disco de prueba. Se descubrió que inspeccionar cuidadosamente la munición solucionaba este problema (común, por supuesto, a todos estos mecanismos); con munición de buena calidad, el rendimiento del mecanismo complació incluso a su creador. [ 61 ] AM Low , quien comandaba las Obras Experimentales secretas del Royal Flying Corps en Feltham, participó en las pruebas. El sistema fue perfeccionado por Constantinesco en colaboración con el impresor e ingeniero Walter Haddon de Fleet Street en Haddon Engineering Works en Honeypot Lane, Alperton. [ 62 ] El primer mecanismo CC funcional fue probado en vuelo en un BE2c en agosto de 1916. [ 63 ]

El nuevo mecanismo tenía varias ventajas sobre todos los mecanismos mecánicos: la cadencia de disparo mejoró notablemente, la sincronización fue mucho más precisa y, sobre todo, se adaptaba fácilmente a cualquier tipo de motor y fuselaje, en lugar de requerir un generador de impulsos diseñado específicamente para cada tipo de motor y varillajes especiales para cada tipo de aeronave. [ 64 ] A largo plazo (siempre que se mantuviera y ajustara adecuadamente) también demostró ser mucho más duradero y menos propenso a fallar. [ 65 ]

Los DH.4 del Escuadrón N.º 55 llegaron a Francia el 6 de marzo de 1917 equipados con el nuevo tren de aterrizaje, [ 64 ] seguidos poco después por los Bristol Fighter del Escuadrón N.º 48 y los S.E.5 del Escuadrón N.º 56. Los primeros modelos de producción tuvieron algunos problemas iniciales en servicio, ya que el personal de tierra aprendía a dar servicio y ajustar los nuevos trenes de aterrizaje, y los pilotos a operarlos. [ 65 ] No fue hasta finales de 1917 que estuvo disponible una versión del tren de aterrizaje que podía operar ametralladoras dobles, por lo que los primeros Sopwith Camel tuvieron que ser equipados con el tren de aterrizaje Sopwith-Kauper.

A partir de noviembre de 1917, el sistema se convirtió finalmente en estándar, instalándose en todos los nuevos aviones británicos con ametralladoras sincronizadas desde esa fecha hasta el Gloster Gladiator de 1937.

Entre marzo y diciembre de 1917, se instalaron más de 6000 engranajes en las aeronaves del Royal Flying Corps y del Royal Naval Air Service. Entre enero y octubre de 1918, durante el período en que la Royal Air Force se formó a partir de los dos servicios anteriores el 1 de abril de 1918, se instalaron veinte mil sistemas de sincronización de cañones "Constantinesco-Colley" adicionales en aeronaves militares británicas. En total, se fabricaron 50 000 engranajes durante los veinte años en que fue equipo estándar.

El equipo de Betteridge

Un cañón Vickers sincronizado instalado en un banco de pruebas; un motor eléctrico acciona una estructura que simula la hélice.

El mecanismo CC no fue el único mecanismo hidráulico propuesto; en 1917, el mecánico de aviación AR Betteridge del Escuadrón n.° 1 del Cuerpo Aéreo Australiano construyó y probó un mecanismo de su propio diseño mientras prestaba servicio con su unidad en Palestina. No se manifestó interés oficial en este dispositivo; posiblemente el mecanismo CC ya estaba en desarrollo. [ 66 ] Es muy probable que la ilustración represente el banco de pruebas de este mecanismo.

Francia

La Aviación Militar francesa tuvo la suerte de poder estandarizar casi desde el principio dos engranajes de sincronización razonablemente satisfactorios: uno adaptado para motores rotativos y otro para motores "estacionarios" (en línea).

Nieuport 17 con ametralladora sincronizada por el sistema Alkan-Hamy. El gran carrete detrás de la ametralladora es un carrete de recogida para la cinta de munición y no tiene nada que ver con el mecanismo de sincronización. Nótese cómo la varilla de empuje se ha convertido prácticamente en parte del arma.

El equipo Alkan-Hamy

El primer sincronizador francés fue desarrollado por el sargento mecánico Robert Alkan y el ingeniero de ingeniería marítima Hamy. Se basaba en gran medida en el mecanismo definitivo de control de tiro Fokker : la principal diferencia radicaba en que la varilla de empuje se instalaba dentro de la ametralladora Vickers, utilizando un tubo de vapor redundante en la camisa de refrigeración. Esto mitigaba una desventaja importante de otros mecanismos de varilla de empuje, ya que la varilla, al estar soportada en toda su longitud, era mucho menos propensa a deformarse o romperse. Las ametralladoras Vickers modificadas para incorporar este mecanismo se distinguen por la carcasa del muelle de la varilla de empuje, que sobresale de la parte frontal del arma como un segundo cañón. Este mecanismo se instaló y probó en vuelo por primera vez en un Nieuport 12 el 2 de mayo de 1916, y otros mecanismos de preproducción se instalaron en cazas Morane-Saulnier y Nieuport contemporáneos. El mecanismo Alkan-Hamy se estandarizó como el Système de Synchronisation pour Vickers Type I (moteurs rotatifs) , estando disponible en grandes cantidades a tiempo para la llegada del Nieuport 17 al frente a mediados de 1916, como mecanismo estándar para las ametralladoras de tiro frontal de los aviones franceses con motor rotatorio. [ 67 ]

El Nieuport 28 utilizaba un engranaje diferente, conocido ahora solo a través de la documentación estadounidense, donde se describe como el "engranaje de sincronización Nieuport" o el "engranaje Gnome". [ 68 ] Un eje de transmisión giratorio, accionado por el cárter giratorio del motor rotativo Gnome 9N Monosoupape de 160 CV del Nieuport , accionaba dos motores de gatillo ajustables por separado, cada uno impartiendo impulsos de disparo a su cañón mediante su propia varilla corta. [ 69 ] La evidencia fotográfica sugiere que una versión anterior de este engranaje, que controlaba un solo cañón, podría haber sido instalada en el Nieuport 23 y el Hanriot HD.1 .

El equipo Birkigt

El SPAD S.VII fue diseñado en torno al motor Hispano-Suiza de Marc Birkigt , y cuando el nuevo caza entró en servicio en septiembre de 1916, venía armado con una sola ametralladora Vickers sincronizada con un nuevo engranaje proporcionado por Birkigt para su motor. A diferencia de la mayoría de los demás engranajes mecánicos, el "engranaje SPAD", como se le solía llamar, prescindía por completo de una varilla de empuje: los impulsos de disparo se transmitían a la ametralladora torsionalmente mediante un eje oscilante móvil , que giraba aproximadamente un cuarto de revolución, alternativamente en sentido horario y antihorario. Esta oscilación era mecánicamente más eficiente que el movimiento alternativo de una varilla de empuje, lo que permitía mayores velocidades. Conocido oficialmente como Système de Synchronisation pour Vickers Type II (moteurs fixes), el engranaje Birkigt fue posteriormente adaptado para controlar dos ametralladoras y permaneció en servicio en Francia hasta la Segunda Guerra Mundial. [ 70 ]

Rusia

Ningún engranaje de sincronización ruso entró en producción antes de la Revolución de 1917 , aunque los experimentos de Victor Dibovski en 1915 contribuyeron al posterior engranaje británico Scarff-Dibovski (descrito anteriormente), y otro oficial naval, G. I. Lavrov, también diseñó un engranaje que se instaló en el fallido Sikorsky S-16 . Los diseños franceses y británicos fabricados bajo licencia en Rusia utilizaron los engranajes Alkan-Hamy o Birkigt. [ 68 ]

Los cazas de la era soviética utilizaron cañones sincronizados hasta la época de la Guerra de Corea , cuando el Lavochkin La-11 y el Yakovlev Yak-9 se convirtieron en los últimos aviones equipados con sincronizadores en entrar en combate.

Italia

La ametralladora italiana Fiat-Revelli no resultó apta para la sincronización, por lo que la Vickers se convirtió en el arma estándar del piloto, sincronizada mediante los engranajes Alkan-Hamy o Birkigt. [ 68 ]

Estados Unidos

Los aviones de combate franceses y británicos encargados para la Fuerza Expedicionaria Estadounidense en 1917/18 fueron equipados con sus mecanismos de sincronización "nativos", incluyendo el Alkan-Hamy en los Nieuport y los Sopwith de fabricación francesa , el mecanismo Birkigt en los SPAD y el mecanismo CC para los modelos británicos. El mecanismo CC también se adoptó para las ametralladoras gemelas M1917/18 Marlin instaladas en el DH-4 de fabricación estadounidense, y se fabricó en Estados Unidos hasta que el mecanismo Nelson apareció en serie. [ 68 ]

El equipo Nelson

El cañón Marlin , accionado por gas, resultó menos apto para la sincronización que el Vickers. Se descubrió que los disparos "extraviados" ocasionalmente perforaban la hélice, incluso cuando el mecanismo estaba correctamente ajustado y funcionaba bien. El problema se resolvió finalmente mediante modificaciones en el mecanismo de disparo del Marlin, [ 71 ] pero mientras tanto, el ingeniero Adolph L. Nelson, del Departamento de Ingeniería Aeronáutica de McCook Field, había desarrollado un nuevo mecanismo mecánico especialmente adaptado al Marlin, conocido oficialmente como el sincronizador de disparo único Nelson. [ 72 ] En lugar de la varilla de empuje común en muchos mecanismos mecánicos, o la "varilla de tracción" del Sopwith-Kauper, el mecanismo Nelson utilizaba un cable tensado para la transmisión de los impulsos de disparo al cañón. [ 68 ]

Los modelos de producción llegaron en gran medida demasiado tarde para ser utilizados antes del final de la Primera Guerra Mundial, pero el equipo Nelson se convirtió en el estándar estadounidense de la posguerra, a medida que las ametralladoras Vickers y Marlin fueron reemplazadas por la ametralladora Browning de calibre .30 .

engranajes E-4/E-8

El mecanismo Nelson demostró ser fiable y preciso, pero su producción era costosa y la necesidad de que su cable tuviera un recorrido recto podía generar dificultades al instalarlo en un nuevo tipo de aeronave. En 1929, el último modelo (el mecanismo E-4) incorporaba un generador de impulsos nuevo y simplificado, un nuevo motor de disparo y el cable de impulsos estaba encerrado en un tubo metálico, lo que lo protegía y permitía curvas suaves. Si bien el principio básico del nuevo mecanismo se mantuvo inalterado, prácticamente todos los componentes se habían rediseñado y ya no se le conocía oficialmente como mecanismo "Nelson". El mecanismo se modernizó aún más en 1942 con la denominación E-8. Este último modelo contaba con un generador de impulsos modificado, más fácil de ajustar y controlado desde la cabina mediante un solenoide eléctrico en lugar de un cable Bowden.

Declive y fin de la sincronización

Un Messerschmitt Bf 109E que muestra un par de ametralladoras sincronizadas tradicionales, un cañón motorizado que dispara a través del buje de la hélice y cañones en las alas.

La utilidad de los engranajes de sincronización desapareció por completo cuando los motores a reacción eliminaron la hélice, al menos en los aviones de combate, pero la sincronización de las armas, incluso en los aviones con un solo motor alternativo, ya llevaba veinte años en declive antes de esto.

El aumento de velocidad de los nuevos monoplanos de mediados y finales de la década de 1930 redujo considerablemente el tiempo disponible para lanzar suficiente fuego como para derribar un avión enemigo. Al mismo tiempo, el principal vehículo del poder aéreo se consideraba cada vez más el gran bombardero totalmente metálico: lo suficientemente potente como para contar con protección blindada en sus zonas vulnerables. Dos ametralladoras de calibre de fusil ya no bastaban, especialmente para los planificadores de defensa que preveían un papel principalmente estratégico para el poder aéreo. Un caza antibombarderos eficaz necesitaba algo más.

Las alas monoplano en voladizo proporcionaban un amplio espacio para el montaje del armamento y, al ser mucho más rígidas que las antiguas alas arriostradas con cables, ofrecían una estabilidad casi comparable a la del fuselaje. Este nuevo diseño también facilitó la armonización de las ametralladoras de las alas, logrando un cono de fuego bastante estrecho en las distancias cortas y medias, donde el armamento de un caza resultaba más efectivo.

Maqueta del fuselaje del prototipo del Hawker Hurricane, que muestra la instalación del motor Merlin y la ametralladora Vickers sincronizada originalmente proyectada (posteriormente eliminada).

La conservación de las ametralladoras montadas en el fuselaje, con el peso adicional de su mecanismo de sincronización (que reducía su cadencia de fuego, aunque solo ligeramente, y que ocasionalmente fallaba, provocando daños en las hélices), se volvió cada vez menos atractiva. Esta filosofía de diseño, común en Gran Bretaña y Francia (y, después de 1941, en Estados Unidos), tendía a eliminar por completo las ametralladoras montadas en el fuselaje. Por ejemplo, las especificaciones originales de 1934 para el Hawker Hurricane contemplaban un armamento similar al del Gloster Gladiator: cuatro ametralladoras, dos en las alas y dos en el fuselaje, sincronizadas para disparar a través del arco de la hélice. La ilustración de la derecha muestra una maqueta inicial del prototipo, donde se aprecia la ametralladora del fuselaje de estribor. El prototipo ( K5083 ), una vez terminado, llevaba lastre que representaba este armamento; sin embargo, los Hurricane I de producción estaban armados con ocho ametralladoras, todas en las alas. [ 73 ]

Otro enfoque, común a Alemania , la Unión Soviética y Japón , si bien reconocía la necesidad de aumentar el armamento, prefería un sistema que incluyera armas sincronizadas. Las ametralladoras centralizadas tenían la ventaja real de que su alcance estaba limitado únicamente por la balística, ya que no necesitaban la armonización de las ametralladoras necesaria para concentrar el fuego de las ametralladoras montadas en las alas. Se consideraba que recompensaban al verdadero tirador, ya que implicaban una menor dependencia de la tecnología de miras. Montar las ametralladoras en el fuselaje también concentraba la masa en el centro de gravedad, mejorando así la capacidad de alabeo del caza. [ 74 ] Una fabricación de munición más consistente y sistemas de engranajes de sincronización mejorados hicieron que todo el concepto fuera más eficiente y efectivo, al tiempo que facilitaban su aplicación a armas de mayor calibre como el cañón automático ; además, las hélices de velocidad constante que rápidamente se convirtieron en equipo estándar en los cazas de la Segunda Guerra Mundial significaron que la relación entre la velocidad de la hélice y la cadencia de fuego de las ametralladoras variaba menos erráticamente.

El último uso de la sincronización corresponde a los últimos cazas soviéticos con motor de pistón, que en gran medida se las arreglaron con cañones sincronizados de disparo lento durante la Segunda Guerra Mundial y posteriormente. Los últimos aviones equipados con sincronizadores que entraron en combate fueron el Lavochkin La-11 y el Yakovlev Yak-9 durante la Guerra de Corea . [ 75 ]

El acto de dispararle a la propia hélice es un recurso que se puede encontrar en gags cómicos, como el corto animado de 1965 "Just Plane Beep" [ 76 ] protagonizado por Wile E. Coyote y el Correcaminos . En esta película, el Coyote atacante reduce su hélice a astillas después de que numerosas balas lo alcancen.

Véase también

Notas

  1. ↑ La expansión y contracción normales debidas a los cambios de temperatura fueron más que suficientes, especialmente para varillas más largas.
  2. ↑ Este fenómeno fue particularmente marcado en los combatientes austrohúngaros armados con el cañón Schwarzlose : que tenía una baja velocidad inicial y una idoneidad muy marginal para la sincronización.
  3. ↑ Una tercera solución fue reemplazar las armas de calibre de fusil por ametralladoras pesadas o cañones: por diversas razones, esto no se generalizó hasta la década de 1940.
  4. ↑ El armamento inicial de Fokker para el primer prototipo E.IV consistía en realidad en tres ametralladoras, pero el simple montaje de tres "seguidores" en la única rueda de leva del mecanismo Stangensteuerung inicial resultó bastante inviable, y los ejemplares de producción solo llevaban dos ametralladoras.
  5. ↑ Woodman estima en varios lugares que la proporción de balas que impactan en la hélice es del 25 % (1:4). Esto parece increíblemente alto: un cálculo sencillo, basado en el porcentaje del disco de la hélice ocupado por las palas, indicaría que el 12,5 % (1:8) sigue siendo bastante pesimista.
  6. ↑ ¡ El principal problema es que supone que Garros estaba pilotando la misma máquina que Saulnier había utilizado para sus pruebas anteriores!
  7. ↑ En 1916, LVG y Schneider demandaron a Fokker por infracción de patentes , y aunque los tribunales fallaron repetidamente a favor de Schneider, Fokker se negó a pagar regalías hasta la época del Tercer Reich en 1933. 
  8. ↑ Courtney comenta con bastante mordacidad que "... no había ningún secreto en particular que proteger".
  9. ↑ Al menos tanto como el efecto más comúnmente citado del peso de un arma adicional sobre el rendimiento.
  10. ↑ Es probable que el equipo Scarff-Dibovski, al ser de dotación naval, no hubiera estado fácilmente disponible para este propósito.

Referencias

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