Parece que en la actualidad hablar de un mejor aprovechamiento de los recursos es un concepto nuevo, que la búsqueda de tecnologías que permitan reducir el consumo energético, sea con el fin que sea, era una idea futurista e inexistente en el pasado. Sin embargo, hubo muchos proyectos, casi en la época en que la aviación era un proyecto, donde se planteó la opción de aplicar técnicas austeras en el consumo de combustible: el motor diésel.
Primeros proyectos
Entre 1893 y 1897, el ingeniero alemán Rudolf Diesel construyó en los talleres de la compañía Maschinenfabrik Augsburg (MAN), un motor capaz de utilizar un combustible diferente a la gasolina (como aceites ligeros o fuel oil) y en el cual el encendido del combustible se lograba por la inflamación del mismo tras la compresión del aire en el interior del cilindro, y no a causa de una chispa eléctrica, como en un motor de combustión interna convencional. Nacía el motor que inmortalizaría su apellido.
Rudolf Diesel
En un principio, los motores diesel, por su mayor peso y especial configuración, tuvieron una utilidad industrial o aplicada a motores marinos, pero poco a poco, se fue reduciendo el peso de los mismos y pudo empezar a contemplarse su fabricación para transportes medios/pesados o para aviación, sobre todo a raíz de la mejora y reducción por parte del también alemán Robert Bosch del sistema de inyección de combustible. Las ventajas que podría proporcionar estaban definidas: el combustible requerido para su funcionamiento (gasóleo) era mucho más barato que la gasolina de aviación, y la menor inflamabilidad del mismo aportaba un plus de seguridad en vuelo. Además, un motor diésel no iba a ver mermadas sus prestaciones en cotas superiores, ya que el funcionamiento intrínseco del motor no precisa de oxígeno.
Motor Packard DR-980
Así, en 1928, se instaló el primer motor diésel en un avión: un Stinson SM-1D Detroiter, monoplano de seis plazas, al que se le acopló un motor Packard DR-980, radial de nueve cilindros refrigerado por aire. El Packard, diseñado por el ingeniero alemán Hermann I. A. Dorner era capaz de proporcionar 240 hp (179 kW) a 2.000 rpm. El primer vuelo de un avión equipado con motores diésel se produjo el 19 de septiembre de 1928 y resultó suficientemente satisfactorio para proceder a su fabricación en serie. En total se construyeron un centenar de unidades, que fueron instaladas en otros modelos: Ford 11-AT-1 Trimotor, Towle TA-3, Stewart M-2 Monoplane, Bellanca CH-300 Pacemaker… Precisamente con un Bellanca, con el fin de comprobar la validez y fiabilidad del diseño, el 28 de mayo de 1931 se estableció un récord de permanencia en el aire sin repostar, quedando la marca en 84 horas y 32 minutos.
Sin embargo, a pesar de su bajo consumo y fiabilidad, el novedoso motor no fue bien recibido por las aerolíneas ni por los pilotos. En primer lugar, adolecía de excesivo peso y tenía una baja relación peso/potencia en comparación con un motor de gasolina. Además, trabajaba a revoluciones demasiado bajas para las necesidades aeronáuticas (lo que significaba que eran más perezosos a la hora de responder a los mandos de gases) y los humos de escape eran excesivos. Por último, proporcionaba molestas y continuas vibraciones.
El presidente de la Packard Motor Car Co., Alvan Macauley posa junto al famosísimo aviador Charles Lindbergh delante del Stinson Detroiter equipado con el motor diésel DR-980 (Fuente: http://www.illustratedpast.com)
Innovaciones germánicas
Mas o menos por esta época, los alemanes también entraban en este incipiente mundo de los motores diésel aeronáuticos. La firma Junkers Motorenwerke AG (Jumo) fundada por el ingeniero Hugo Junkers, dentro del grupo industrial Junkers Flugzeug und Motorenwerke AG, había diseñado su primer motor diésel de aviación en 1928. Se trataba del Jumo Fo4 y era el primero en montarse en un aeroplano en Europa, concretamente un Junkers F24. Este motor contaba con un nuevo concepto mecánico, ya que se trataba de un motor de dos tiempos: en él se produce una explosión por cada vuelta de cigüeñal y las dos caras del pistón realizan una función simultáneamente (admisión-compresión o explosión-escape), a diferencia de un motor de 4 tiempos, que cuentan además con válvulas de admisión y escape. El nuevo motor tenía seis cilindros en línea, con dos pistones opuestos por cada cilindro y dos cigüeñales. El avión resultante, redesignado como Junkers W41, voló por primera vez el 30 de agosto de 1929.
Funcionamiento esquematizado de los motores Jumo Diésel: los pistones opuestos accionan los dos cigüeñales situados arriba y abajo
Esta familia de motores experimentales continuó desarrollándose en los años treinta. En 1931 se presentó el motor Jumo 204, también instalado en un Junkers F24 como banco de pruebas, como una evolución del anteriormente mencionado. Tales pruebas denotaron una importante falta de fiabilidad del propulsor, por lo que fue reducida la potencia máxima que era capaz de desarrollar, además de realizarse modificaciones mecánicas para mejorar su robustez. Este motor fue probado, además de en el F24 indicado, en el avión de pasajeros Junkers G38. Tanta perseverancia por parte del fabricante condujo al Jumo 205, quizá el motor diésel que relativamente tuvo más éxito en el panorama militar del momento. Fue fabricado en gran número y equipó a la aviación civil y militar alemana de la segunda mitad de la década de los treinta.
Era el Jumo 205 un motor de similar configuración a sus predecesores: dos tiempos, seis cilindros en línea y doce pistones opuestos, refrigeración por líquido y compresor centrífugo. Sucesivas versiones hicieron que el motor ofreciera potencias comprendidas entre los 600 y los 880 Hp. Era el momento de probar los nuevos y prometedores propulsores en aviones modernos, de los que la pujante Lufthansa y la cada vez más poderosa Luftwaffe cada vez contaba en mayor número.
Motor Jumo 204 instalado en Junkers F24 (Fuente: ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv)
En 1934 el Ministerio del Aire alemán (Reichsluftfahrtministerium) presentó una especificación en que se solicitaba un bimotor rápido capaz de cumplir las misiones de bombardero medio y de transporte de pasajeros de alta velocidad. Heinkel presentó para dicha especificación su He-111, y Junkers, el Ju 86. Este último avión fue creado por el equipo de diseño de la firma de Dessau al mando de Ernst Zindel. Zindel había sido el creador del archiconocido y robusto Junkers Ju 52/3m, pero en esta ocasión abandonó la estructura de metal corrugado, creando una máquina de perfil muy moderno para su época. Se trataba de bimotor de ala baja con estructura totalmente metálica, cola de doble deriva y tren de aterrizaje triciclo, cuyas patas anteriores se plegaban eléctricamente hacia fuera.
En esta fotografía de un Ju 86 A-1 de preserie. podemos observar claramente la instalación de los motores Jumo 205, con los pesados radiadores inferiores, así como el estrecho tren de aterrizaje (Fuente: http://www.luftarchiv.de)
El prototipo V1 voló en noviembre de 1934, pero propulsado por dos motores Siemens SAM 22B de 550 cv ya que los Jumo 205 diésel aún no estaban disponibles. Se pensaba que con los motores de gasóleo el nuevo bimotor, con un consumo del orden del 25 por ciento inferior, y un rendimiento similar en cualquier altura, cumpliría brillantemente con las expectativas depositadas, pero pronto empezaron a sentirse ciertas reservas sobre todo el conjunto. De todos modos se encargó su producción en serie en 1935, tanto en la versión civil como en la de pasajeros, iniciándose las entregas al año siguiente.
La Luftwaffe decidió evaluar el nuevo bombardero en un campo de batalla real, así que en febrero de 1937 fueron remitidas cinco unidades del modelo Ju 86D-1 a España y adscritas al grupo VB/88 (Grupo experimental de Bombardeo) de la Legión Cóndor (unidades de la Luftwaffe que luchaban en el bando nacional durante nuestra amarga Guerra Civil). Los nuevos aviones resultaron muy vulnerables ante los cazas enemigos, incluyendo a los biplanos. No era lo mismo un rendimiento uniforme y fiable a bajas revoluciones, con exigencias propias de una línea aérea que rendir al límite en combate aéreo real, donde se necesitaba una rapidez de respuesta que un motor diésel no era capaz de proporcionar aún. Además, los otros bimotores recién entrados en servicio en la Luftwaffe, como el Dornier Do-17 o el Heinkel He-111 le superaban en prestaciones. Así que para 1938 el Junkers pasó de ser uno de los más modernos productos de la ingeniería aeronáutica, a convertirse en un avión obsoleto. El fabricante decidió sustituir los diésel por motores radiales convencionales BMW 132 de 800 hp, surgiendo la versión Ju 86E-1. Saab también fabricó en Suecia el avión bajo licencia (Ju 86K), seleccionando los Bristol Mercury XIX también radiales de 905 hp. Otras versiones para la exportación disponían de motores Pratt & Whitney Hornet, Bristol Pegasus, o Gnome-Rhône. En definitiva, estas versiones mejoraban sensiblemente las performances de los aviones, pero realmente ya habían pasado sus mejores días, siendo en la campaña de Polonia de 1939 cuando operaron por última vez en primera línea.
Dos Ju 86A-1 en vuelo durante unas maniobras en el invierno de 1936/37. Ambos aparecen desarmados aunque con la torreta ventral desplegada
Sin embargo, aún diseñó Junkers versiones mejoradas del Ju 86 con motores diésel. Aumentando sensiblemente la envergadura (26,81 m), y rediseñando el morro, redondeado y acristalado, se crearon las versiones P-1 de bombardeo a gran altura y P-2 de fotorreconocimiento. El avión llevaba la cabina presurizada y los motores seleccionados eran los repotenciados Jumo 207A-1 sobrealimentados, capaces de suministrar 1.000 Hp. al despegue, y lo más importante, 750 Hp. a 12.000 metros gracias a la inyección de óxido de nitrógeno en los cilindros. Con estas modificaciones, su techo de servicio aumentaba hasta los 12.500 metros.
Ju 86P-1 en tierra. Son evidentes las modificaciones en el morro del avión. Los motores instalados son los Jumo 207A-1 con sobrealimentadores
Aún existió una última y más perfeccionada versión: la R, donde la envergadura de las alas, de planta casi triangular, alcanzaba los 32 metros. Esta última versión era capaz de subir hasta los 14.000 metros de altura, y casi ningún caza interceptor era capaz de derribarlo, por lo que pudieron efectuar impunemente misiones de recofoto sobre la Unión Soviética, sur de Inglaterra y en el Frente Mediterráneo. Está documentado el caso de un Spitfire Mk. V que consiguió derribar un Ju 86P-2 a tal altura en 1942 sobre Egipto. De cualquier modo, también estas versiones se retiraron a partir de 1943, cuando los aliados desarrollaron cazabombarderos de alta cota capaces de interceptarlos, quedando a merced del enemigo.
Como hemos comprobado, la aplicación de los motores diésel dejó sensaciones agridulces en la Luftwaffe. Pero sin embargo, casi paralelamente habían tenido una carrera mucho más fructífera en el transporte civil de pasajeros y carga con Lufthansa. Y es que los Jumo demostraban que lo suyo iban a ser las largas distancias.
Hidroaviones postales con motores diésel
En el año 1935, Lufthansa incorporó varios modelos en su flota con el fin de establecer un servicio postal transatlántico. Se trataba de hidroaviones que habrían de cubrir largas distancias, para lo cual la economía de consumo iba a resultar fundamental. Por tanto, las plantas motrices Jumo diésel serían ideales para servir estas rutas comerciales con eficacia. Sin ser demasiado exhaustivos en explicar el desarrollo de cada uno de ellos, nombraremos los aviones que utilizaron estos motores en sus pruebas y operaciones. De este modo, en 1935 voló el Dornier Do-18, heredero de los famosos Do-16 Wal de los años veinte. Con dos motores Jumo 205, fue probado en rutas postales atlánticas desde 1936 a 1939. A continuación, en septiembre de 1936 voló el Blohm & Voss Ha 139, un hidroavión cuatrimotor que entre 1937 y 1939 efectuó con todo éxito servicios postales entre África y Sudamérica. Tanto este avión como el anteriormente mencionado Do-18 podían ser lanzados desde un barco mediante una catapulta, ampliando su radio de acción.
Uno de los tres Blohm & Voss Ha 139 posado en una playa indeterminada mientras se efectúan trabajos de mantenimiento en sus motores Jumo (Fuente: http://www.luftarchiv.de)
Igualmente satisfactorio fue la entrada en servicio del Dornier Do-26, un elegante hidroavión cuyos cuatro motores Jumo iban colocados en tándem. Capaz de cargar con 500 kilos de correo, su autonomía de más de 7.000 kilómetros le permitiría enlazar Nueva York con Lisboa sin escalas. Desgraciadamente, su entrada en servicio en 1939, casi coincidiendo con el inicio de la Segunda Guerra Mundial impidió que pudiera operar con normalidad, aparte de algunos vuelos postales experimentales a través del Atlántico Sur.
uno de los prototipos Dornier Do-26V2 operados por Lufthansa. Pueden verse los cuatro motores Jumo 205 colocados en posición tractora/impulsora (Fuente: http://www.luftarchiv.de)
También operó con Jumo 205 el hidroavión trimotor Blohm & Voss BV 138 Seedrache, utilizado posteriormente por la Luftwaffe como avión de reconocimiento de largo alcance y prestando buenos servicios como tal en el Ártico, Báltico, Atlántico Norte y Mediterráneo. Utilizaba una versión mejorada del Jumo, la 205D de 880 Hp.
El último avión alemán de transporte que operó con motores Jumo diésel fue, según tenemos entendido, el gigantesco hexamotor Blohm & Voss BV 222 Wiking. Lufthansa quería contar por fin con una avión capaz de transportar una cifra considerable de pasajeros en sus prestigiosas rutas transatlánticas, y no cantidades testimoniales que acompañaran a las sacas de correo. Con tal fin fue diseñado este enorme avión, aunque la Luftwaffe decidió reconvertirlo al uso militar y dándole la categoría de transporte estratégico. De las 13 unidades que realmente llegaron a volar, tan solo algunas utilizaron los motores Jumo, concretamente los de la versión 207C de 1.000 Hp, llevando el resto motores radiales BMW Fafnir 323R de similar potencia. desconocemos que grado de satisfacción hubiera proporcionado como avión de pasajeros, pero según indican los historiadores especializados sus cualidades eran notables.
Uno de los cinco BV 222 A-0 Wiking. Esta serie llevaba instalados los seis motores Jumo 207C sobrealimentados. (Fuente: http://www.luftarchiv.de)
De todos modos, los inconvenientes inherentes a la estructura y configuración de un motor diésel impidieron que estos triunfaran en el panorama aeronáutico. Seguían siendo demasiado pesados y giraban en una gama de revoluciones demasiado lentas para competir con los motores de explosión convencionales, cada vez más perfeccionados, fiables y potentes. Pero las nuevas ideas que aportaron no iban a caer en saco roto. Sus sistemas de alimentación por sistema de inyección fueron orillando a los carburadores aeronáuticos y aplicados con gran éxito en sus hermanos de gasolina.
Hoy día, existen fabricantes de propulsores aeronáuticos ligeros de ciclo diésel. Uno de los más conocidos es (como no), la empresa alemana Thielert Aircraft Engines GmbH, que ha construido motores aeronáuticos diésel basados en propulsores Mercedes Benz de automoción. Por ejemplo, el Diamond DA-40 Star, un avión ligero cuatriplaza, utilizado en la enseñanza básica y cuya certificación se completó en el año 2000, puede montar dos propulsores. El primero de ellos es un Lycoming IO 360 M1-A de 180 Hp. Pero también puede montar un Thielert Centurion 1.7 TDI, basado en el motor Mercedes-Benz OM668, con 135 Hp de potencia y capaz de funcionar con gasóleo o con combustible para reactores JET A1. Comparando ambos motores, el primero consume, a 6.000 metros de altura, 39,5 litros de combustible de aviación (AV-GAS 100 LL) a 137 nudos (254 km/h) de velocidad real. Mientras, el Centurion, a 10.000 metros consume, a 132 nudos (244 km/h) de velocidad real, 18,5 litros de JET A-1. Por tanto, la validez de la opción en estos segmentos queda claramente demostrada (menor consumo y mayor durabilidad, unido al cada vez mayor refinamiento mecánico).
Diamond Star DA-40 con motor diésel Thielert Centurion (Fuente: http://www.aero-news.net)
Definitivamente, el invento del genial ingeniero franco-alemán, por su solidez, austeridad de consumo y rendimiento fiable y duradero, cambió las bases del transporte mundial, y si bien no tuvo una aplicación aeronáutica plena debido a los problemas inherentes de su propia arquitectura mecánica, la testarudez germánica supo darle a estos sobrios propulsores un hueco en la historia de la aviación.
Especificaciones Junkers Ju 86D:
- Origen: Junkers Flugzeug und Motorenwerke AG
- Planta motriz: 2 motores diésel Junkers Jumo 205C, de 6 cilindros verticales opuestos y refrigerados por líquido de 600 hp cada uno
- Dimensiones: Envergadura: 22,50 m. Longitud: 17,87 m. Altura: 4,7 m
- Pesos: Vacío: 5.200 kg. Máximo al despegue: 8.200 kg
- Prestaciones: Velocidad Máxima: 325 km/h. Velocidad de crucero: 285 km/h. Techo de servicio: 5.900 m. Alcance: 1.500 km
- Armamento:3 ametralladoras Rheinmetall-Borsig MG15 de 7,92 mm accionables manualmente y situadas en posiciones frontal, dorsal y ventral. Carga interna de bombas: hasta 1.000 kg.
- Tripulación: 5
Fuente: aerohispanoblog