Motor radial

Motor radial nació en motor.

El motor radial o motor en estrella es un tipo de disposición del motor de combustión interna en la cual los cilindros van ubicados radialmente respecto del cigüeñal, formando una estrella como en la figura. Esta configuración fue muy usada en aviación, sobre todo en grandes aviones civiles y militares, hasta la aparición del motor a reacción.

En este motor los pistones van conectados por un mecanismo de biela-manivela, distinto de los motores en línea. Uno de los pistones está conectado a una biela más grande que las demás, llamada biela principal, que a su vez está conectada directamente con el cigüeñal. Los otros pistones están conectados a bielas más pequeñas que están conectadas a la biela principal o biela maestra. Al conjunto de pistones, biela maestra y bielas secundarias se le conoce como estrella. El número de pistones de una estrella es generalmente impar, pues así el orden de encendido minimiza las vibraciones.^{[cita requerida]}

En los años 1930 se inició un debate técnico para ver cuál de los tipos de motores, radial (en estrella), en línea o en V, era mejor. Por su parte el radial presenta una gran relación potencia/peso, sencillez de funcionamiento, alta potencia y par superior a las otras dos disposiciones. Sin embargo, el motor en línea o en V puede ser fabricado con menor o igual cilindrada que un motor radial y sus prestaciones solo quedan en desventaja por su sistema de enfriamiento. Por esta razón, el debate solo se resolvió con el transcurso del tiempo, demostrando que, sin importar la disposición, el mejor motor es aquel que cumple con las necesidades por las cuales fue escogido. Los tres tipos de disposición fueron reemplazados progresivamente con la masificación de los motores de cilindros horizontalmente opuestos (enfriados por aire) y la aparición de los motores a reacción.

El motor radial fue más popular, en gran parte debido a su sencillez, y muchas fuerzas aéreas lo usaron por su fiabilidad (sobre todo para vuelos sobre grandes superficies desérticas o sobre agua) y por su bajo peso (uso en portaaviones). Aunque los motores en línea ofrezcan un área frontal más pequeña que el radial, requieren un sistema de refrigeración que se traduce en más peso y complejidad, y además generalmente son más vulnerables en combate. Algunos aviones de caza de la Segunda Guerra Mundial, como el Supermarine Spitfire o el Messerschmitt Bf-109, utilizaron motores en V, buscando una línea aerodinámica más fina. En cambio, la Armada de los Estados Unidos utilizó para casi todos sus aviones el motor radial.

La idea de los motores radiales surge a finales de los años 1920, después de la Primera Guerra Mundial, durante la cual los aviones estaban propulsados por motores rotativos. En cierta manera, estos motores tenían una disposición radial, ya que sus cilindros se ubicaban en torno a una parte central y estaban enfriados por aire; sin embargo, son rotativos porque los cilindros giran alrededor de un cigüeñal, lo cual favorece su enfriamiento pero disminuye enormemente su fiabilidad. Durante esta época era común ver que alguien encendía el motor de un avión girando la hélice, ya que a diferencia de un motor en línea o en V, que necesitan de un arranque para mover los componentes e iniciar su ciclo operativo, al mover la hélice de un motor rotativo se está moviendo todo el sistema.

Dada la tecnología de la época, era difícil la concepción de motores livianos y eficientes. Los motores rotativos tenían frecuentemente fallos de sobrecalentamiento, ya que debían funcionar a máxima potencia todo el tiempo, disminuyendo drásticamente su durabilidad y fiabilidad. El único medio de control que existía era apagarlo en ocasiones y luego encenderlo durante el vuelo. Presentaban, por ello, graves averías como fatales fugas de aceite, temperaturas superiores a los 350 ºC, y en consecuencia los aviones se incendiaban, incinerando a los pilotos u obligándolos a lanzarse al vacío (sin paracaídas, ya que aparecería varios años más tarde). Este tipo de sucesos cobró muchas vidas.

Fue entonces cuando la Armada de los Estados Unidos estableció los parámetros que regirían en los motores enfriados por aire, cuando sus investigaciones mostraron que aproximadamente un 20 % de los fallos en los motores se debía al sistema de enfriamiento líquido y que, además, esto reduce notoriamente la relación peso/potencia. Los parámetros que publicó la Armada estadounidense para el desarrollo de estos motores fueron los siguientes:

Esta lista de requerimientos favorecía la producción de un motor enfriado por aire, pero parecía que nada satisfacía completamente estas exigencias. La Armada de los Estados Unidos intentó en vano convencer a los fabricantes de desarrollar motores enfriados por aire. Finalmente, avalaron un contrato experimental a la Aero-Engine Corporation de Charles Lawrance para el desarrollo de un motor radial de nueve cilindros usando un diseño previo de un radial de tres cilindros hecho por Lawrance.

De esta manera nace el J-1, producido por Charles Lawrance bajo contrato con la Armada estadounidense. Posteriormente la compañía de aviación Wright compró la empresa de Lawrance y lo contrató como Ingeniero en Jefe, debido a su trabajo prometedor. De esta manera el motor radial Wright Whirlwind J-5 estuvo disponible en 1925.

Ese mismo año, tres ingenieros de la Wright, incluyendo a Frederick Rentschler, comenzaron a desarrollar su propio diseño de motor radial en una reciente división de una fábrica de herramientas que pronto cedería su nombre a la historia de la aviación: Pratt & Whitney. El primer motor, el R-1340 Wasp, fue finalizado en vísperas de la Navidad de 1925 y el año siguiente obtuvo importantes pedidos de la Armada de los Estados Unidos, dando pasos que la convertirían en la mayor fabricante de motores de aviación de la historia.

Ambas compañías contaron con una importante influencia en la historia de la aviación, cargada por entonces de múltiples cambios culturales como el transporte de correo y pasajeros, las exhibiciones aéreas y los récords de los grandes pioneros de la aviación. Fue así como un Wright Whirlwind propulsó a Richard Byrd en su viaje de ida y regreso al Polo Norte, al Wright Bellanca WB-2 que batió el récord de economía de combustible al volar 51 horas sin repostar, con lo cual este motor se convirtió en ideal para batir marcas; el aviador Charles Lindbergh, al no poder comprar un Wright Bellanca, emprendió su famoso cruce del Átlántico en 1927 a bordo del célebre Ryan "Spirit of Saint Louis NYP" (NYP: New York to Paris), propulsado también por un Wright Whirlwind J-5. Esta compañía estuvo a la cabeza del desarrollo de los motores radiales, aportando innovaciones importantes que permitían aumentar la potencia, reducir vibraciones e incrementar su eficiencia.

Sin embargo Pratt & Whitney no se quedó atrás: su motor R-1340 Wasp dio inicio a la masificación de la producción de motores radiales desde su aparición, y junto con el posterior R-1680 Hornet (que perdería su éxito rápidamente) marcaron un hito en la aviación. Con el Wasp sucedieron hechos interesantes, como el primer vuelo trasatlántico hecho por una mujer, la aviadora Amelia Earhart, y fue el motor escogido para propulsar el conocido Lockheed Vega de la piloto, así como su Lockheed L-10 Electra. Pratt & Whitney también es responsable de la creación del motor más vendido de todos los tiempos, el R-1830 Twin Wasp de doble biela maestra y 14 cilindros, que entre muchos aviones célebres propulsa al Douglas DC-3. La variedad de plantas motrices construida por P&W hicieron que esta compañía y sus productos llegaran a todo tipo de aeronaves durante algo más de treinta y cinco años, y su producción cesó en 1960 con la llegada del motor a reacción.

Originalmente los motores radiales tienen un solo banco o estrella de cilindros, pero al agregar pistones se hace necesaria la existencia de más estrellas. Muchos no exceden de dos estrellas, pero el motor radial más grande construido en masa, el Pratt & Whitney Wasp Major, tuvo 28 cilindros dispuestos en 4 estrellas; fue usado por varios aviones durante el período posterior a la Segunda Guerra Mundial. La URSS construyó un número limitado de motores diésel de barco, Zvezda, de 42 cilindros y siete estrellas, un diámetro de 160 mm, 143 500 cm³ generando una potencia de 4500 kW (6000 HP) @ 2500 rpm.

A pesar de que el motor radial no es usado masivamente, actualmente hay tres compañías que lo construyen. Iván Vedeneyev produce variantes del motor M-14 sobre un diseño original AI-14 de Alexander Ivchenko que data de 1950. Vedeneyev agregó un turbo, con lo que se logran potencias superiores y mayor rendimiento. Hay una variante, la M 14V, para helicópteros, y una versión que entrega 400 HP diseñada originalmente para el Su-31. Versiones de este motor son usadas por algunos aviones acrobáticos, Yakovlev como el Yak-52, y los Sukhoi Su-26 y Su-29. La compañía australiana Rotec Engineering produce motores de 7 cilindros y 110 HP, y de 9 cilindros y 150 HP.

Technopower produce motores miniatura para aeromodelos.