Packard V-1650 Merlin - Packard V-1650 Merlin

V-1650 Merlin
Packard V-1650-7 Merlin
Modelo	Motor a pistão V-12 refrigerado a líquido
origem nacional	Reino Unido / Estados Unidos
Fabricante	Packard
Primeira corrida	Agosto de 1941
Aplicações principais	North American P-51 Mustang Supermarine Spitfire Avro Lancaster
Número construído	55.523
Desenvolvido a partir de	Rolls-Royce Merlin

O Packard V-1650 Merlin é uma versão do motor de aeronave Rolls-Royce Merlin , produzido sob licença nos Estados Unidos pela Packard Motor Car Company . O motor foi licenciado para expandir a produção do Rolls-Royce Merlin para uso britânico. O motor também preencheu uma lacuna nos Estados Unidos, numa época em que os motores de fabricação americana com a mesma potência não estavam disponíveis.

Os primeiros V-1650s, com um supercharger de um estágio , equivalente ao Merlin XX, foram usados ​​no caça P-40F Kittyhawk e nos Hawker Hurricanes de fabricação canadense . Versões posteriores baseadas na série Merlin 60 incluíam um supercompressor de dois estágios mais avançado para desempenho aprimorado em grandes altitudes. Ele encontrou sua aplicação mais notável no caça norte-americano P-51 Mustang , melhorando o desempenho da aeronave para que pudesse escoltar bombardeiros pesados ​​aliados da Grã-Bretanha à Alemanha e de volta.

Design e desenvolvimento

Packard V-1650 no Deutsches Museum München

Com a eclosão da Segunda Guerra Mundial, a indústria de aviação britânica se expandiu enormemente. Havia grande necessidade do motor Rolls-Royce Merlin , com fábricas paralelas sendo estabelecidas em Crewe, Manchester e Glasgow. Isso não foi suficiente para atender à crescente demanda com o governo britânico buscando expandir a produção usando fabricantes dos EUA. Um acordo foi alcançado entre a Rolls-Royce e a Packard Motor Car Company em setembro de 1940 para fabricar o Merlin sob licença, com um pedido de $ 130.000.000 sendo feito. O primeiro motor construído pelo Packard, designado V-1650-1 , funcionou em agosto de 1941.

O primeiro modelo americano foi uma versão do Mark XX, designado V-1650-1 pelos militares americanos e o Packard Merlin 28 pelos britânicos. Esse motor usava um supercompressor de estágio único e duas velocidades, cujo mecanismo de troca de marcha originalmente veio de uma licença de patente francesa Farman. O Merlin 28 foi usado para o bombardeiro Avro Lancaster . A versão USAAF V-1650-1 deste motor foi usada nos Curtiss P-40Fs . As modificações iniciais do Packard neste motor mudaram os rolamentos do virabrequim de uma liga de cobre-chumbo para uma combinação de prata-chumbo e revestimento de índio . Ele havia sido desenvolvido pela Divisão Pontiac da General Motors para prevenir a corrosão, o que era possível com os óleos lubrificantes usados ​​naquela época. O revestimento do rolamento também melhorou as capacidades de amaciamento (rodagem) e de carga da superfície.

Em resposta a um pedido do Ministério da Aeronáutica Britânica de um Merlin de alta altitude para o bombardeiro de alta altitude Wellington VI pressurizado , uma equipe de Rolls-Royce sob a direção de Stanley Hooker desenvolveu um Merlin com superalimentação de dois estágios, que se tornou o Merlin 60 séries. O primeiro motor da série 60 funcionou em março de 1941 e foi operado pela primeira vez em julho do mesmo ano. Quando apenas 63 exemplos do Wellington VI cancelado de outra forma foram produzidos, esses motores foram introduzidos no Spitfire IX como o Merlin 61.

Este modelo foi posteriormente produzido pela Packard como o V-1650-3 e ficou conhecido como o Merlin de "alta altitude" destinado ao P-51, a primeira conversão Merlin-Mustang de dois estágios voando com um Merlin 61 como o Mustang X em Em outubro de 1942, a produção do P-51B com motor V-1650-3 (Mustang III) entrou em serviço em 1943. A seção do supercharger de duas velocidades e dois estágios dos Merlins e V-1650-3 de dois estágios apresentava dois impulsores separados. o mesmo eixo que normalmente era acionado através de um trem de engrenagens a uma proporção de 6,391: 1. Um arranjo de mudança de engrenagem hidráulica de embreagens operadas a óleo pode ser acionado por um solenóide elétrico para aumentar esta relação para 8,095: 1 na posição do soprador de alta velocidade.

A relação de engrenagem de alta velocidade dos impulsores não era tão alta quanto a relação usada no Allison , mas a velocidade do impulsor não é o único fator que determina o desempenho do motor, que também é uma função do tamanho e passo das pás do impulsor. O superalimentador acionado por engrenagem é um acessório parasita; portanto, a engrenagem do impulsor e os perfis das lâminas são cuidadosamente projetados para potência máxima em altitude sem comprometer a potência disponível no estágio crítico de decolagem do vôo. O duplo estágio da mistura de combustível / ar comprimido forneceu a pressão de reforço através de um difusor para os coletores de admissão que aumentaram a altitude crítica da usina.

A capacidade do superalimentador de manter uma atmosfera ao nível do mar no sistema de indução para os cilindros permitiu que o Packard Merlin desenvolvesse mais de 1.270 cavalos (950 kW) acima de 30.000 pés (9.100 m). O impulsor de dois estágios criou um aquecimento extremo da mistura combustível / ar durante o processo de compressão e, para evitar a detonação da carga comprimida, foi necessário resfriar a mistura antes de entrar nos cilindros. O resfriamento foi realizado em uma passagem intermediária fundida no alojamento da caixa de rodas entre os impulsores de primeiro e segundo estágios.

O refrigerante etilenoglicol foi circulado por uma bomba através desta passagem para transportar o excesso de calor gerado pelos impulsores. Sem o intercooler, a temperatura da carga pode chegar a 400 ° F (204 ° C). O intercooler em si não era adequado para lidar com a alta temperatura e uma aleta de resfriamento adicional e o núcleo do tubo foram colocados entre a saída do soprador e o coletor de indução para os cilindros. Esse radiador era conhecido como pós - resfriador e servia como reservatório para o sistema de resfriamento do supercharger. A mistura de glicol usada para resfriamento era independente do sistema de resfriamento do motor principal e usava uma bomba centrífuga acionada pelo motor para circular o refrigerante através de um sistema de radiador de aeronave a uma taxa máxima de 36 galões americanos (136 litros, 30 galões imperiais) por minuto , dependendo da rotação do motor. Este sistema combinado reduziu a temperatura de carga para níveis adequados.

As válvulas de aceleração na garganta do carburador de corrente ascendente eram controladas por um controle de aumento automático por meio da articulação do acelerador para manter a pressão do coletor selecionada com as mudanças de altitude. As válvulas foram abertas apenas parcialmente durante a operação em solo e em baixo nível para evitar overboosting do motor. À medida que a densidade do ar diminui com o aumento da altitude, as válvulas do acelerador foram progressivamente abertas em resposta à redução da pressão atmosférica. Este sistema forneceu potência total dentro das limitações de impulso do motor até a altitude crítica de 26.000 pés (7.900 m).

Medição da pressão de turbo

Os britânicos mediram a pressão de alimentação como lbf / in² (psi). A pressão atmosférica normal ao nível do mar é de 14,7 psi, então uma leitura de +6 significa que a mistura ar / combustível está sendo comprimida por um soprador do supercharger para 20,7 psi antes de entrar no motor; +25 significa que a mistura de ar / combustível agora está sendo comprimida para 39,7 psi.

Os americanos mediram suas classificações de boost usando polegadas de mercúrio (inHg). Uma libra-força por polegada quadrada é igual a 2,036 inHg ou 6,895 kPa, e uma atmosfera padrão é 101,325 kPa = 29,92 inHg = 14,70 lbf / in². Nos primeiros motores Merlin, a pressão máxima do coletor (turbo) era de +18. Isso foi aumentado em modelos posteriores.

Uso pós-guerra

Nos Estados Unidos, muitos motores e fuselagens excedentes de guerra foram vendidos relativamente baratos - dois dos itens mais populares foram os Mustangs P-51 norte-americanos e os motores Merlin Packard V-1650, vários dos quais foram "aprimorados" e modificados para corridas aéreas em o Bendix Trophy , o Cleveland Air Races e o Thompson Trophy . Muitos desses motores permanecem muito usados ​​até hoje em Drag Racing , Hydroplane racing e Land Speed ​​Racing em lugares como Bonneville Salt Flats . O Mynarski Lancaster pilotado pelo Canadian Warplane Heritage Museum em Hamilton, Ontário, Canadá, um dos dois únicos Lancaster voando no mundo, usa quatro motores Packard Merlin.

O trabalho continua aumentando a potência do Merlin para os pilotos da Classe Ilimitada no Reno Air Races . Inovações, como o uso de bielas Allison V-1710 e a substituição do intercooler por ADI (Anti-Detonate Injection) (50% de água destilada e 50% de metanol ), quase idêntica em composição química ao sistema MW 50 de tempo de guerra da Luftwaffe , e semelhante ao sistema de injeção de água usado nos motores Pratt & Whitney durante a Segunda Guerra Mundial, permitiram grandes aumentos na produção de energia. Muitos dos pilotos mais rápidos do Unlimited aumentam as pressões do manifold Merlin em até 145 inHg (56,6 psi, 4,8 atm) para obter até 2.835 kW (3.800 cavalos de potência), atingindo velocidades do Mustang de até 490 mph.

Variantes

• V-1650-1 : 1.390 cv (1.040 kW); Baseado no Merlin 28, usado nos caças P-40 Kittyhawk e Curtiss XP-60
• V-1650-3 : 1.280 cv (950 kW); Baseado no Merlin 63.
• V-1650-5 : 1.400 cv (1.000 kW); Experimental.
• V-1650-7 : 1.315 cv (981 kW); Semelhante ao Merlin 66, principal motor do Mustang P-51D .
• V-1650-9 : 1.380 cv (1.030 kW); Baseado na série Merlin 100, 2.218 hp WEP com injeção de metanol de água.
• V-1650-9A : 1.380 cv (1.030 kW); como 9 com injeção sem água para o P-51M
• V-1650-11 : 1.380 cv (1.030 kW); Sistema de combustível modificado.
• V-1650-21 : 1.380 cv (1.030 kW); Rotação oposta para P-82 Twin Mustang
• V-1650-23 :
• V-1650-25 :

Formulários

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

Especificações (V-1650)

Características gerais

• Tipo: motor de aeronave a pistão de 12 cilindros superalimentado e resfriado a líquido 60 ° "Vee"
• Furo : 5,4 pol (137,2 mm)
• Curso : 6 pol. (152,4 mm)
• Deslocamento : 1.649 in³ (27,04 L)
• Comprimento: 88,7 pol (2.253 mm)
• Largura: 30,8 pol. (781 mm)
• Altura: 40 pol. (1016 mm)
• Peso seco : 1.645 lb (746 kg)

Componentes

• Valvetrain : SOHC , duas válvulas de admissão e duas válvulas de escape por cilindro,hastes de válvula de escape refrigeradas a sódio
• Supercharger : Duas velocidades de dois estágios, pressão de turbo automaticamente ligada ao acelerador, pós-arrefecedor água-ar instalado entre o segundo estágio e o motor.
• Sistema de combustível: Carburador de atualização Twin-choke com controle automático de mistura
• Tipo de combustível: 100 octanas , de meados de 1944, combustível de grau 100/150 para aviação
• Sistema de óleo: Cárter seco com uma bomba de pressão e duas bombas de limpeza.
• Sistema de refrigeração: 70% de água e 30% de mistura de refrigerante de etilenoglicol , pressurizada.

atuação

• Saída de energia: Aprox. 1380–1400 cv
• Taxa de compressão : 6: 1
• Relação potência-peso : decolagem de 0,80 hp / lb (1,73 kW / kg); 1,21 hp / lb (2,69 kW / kg) Combustível de grau 100/150 / engrenagem MS.

Veja também

Desenvolvimento relacionado

• Rolls-Royce Merlin

Motores comparáveis

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

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

Referências

Notas

Bibliografia

links externos

• The Mustang - o caça monomotor de maior alcance do mundo, um anúncio de voo de 1944
• Packard V-1650 Merlin 12-Cylinder V Reports Collection 1941–1945 no Smithsonian Air and Space Archives