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El Merlin y su defecto fatal.

El Merlin y su defecto fatal.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la fabricación de aeronaves estaba basada en ensayo y error. Hoy contamos un defecto que dejaba a los Supermarine Spitfire durante unos segundos indefenso ante los Bf-109 alemanes.

Si bien es cierto que durante los años 30 del siglo XX existían ciertas pruebas en vuelo muy básicas, e incluso túneles de viento para las primeras etapas de diseño, la premura de la guerra obligaba a subsanar fallos que surgían y aplicar mejoras en los modelos continuamente. Sin embargo, estos fallos venían de las pruebas más duras de todas ellas: Del frente.

Cuando R.J. Mitchel diseñó el Spitfire, uno de los primeros problemas a los que se encontró fue el de dotarle de una motorización adecuada que permitiese cumplir con los requisitos que la R.A.F. había impuesto. Si bien aerodinámicamente el Spitfire suponía un diseño innovador, la motorización actual no le permitía alcanzar los 400 km/h que imponía como requisito el Ministerio del Aire Británico.

Sin duda, Mitchel necesitaba un motor diferente. La respuesta la tuvo Rolls-Royce que ya estaba trabajando en un motor de 1.100 cv.

El Spitfire fue puesto en servicio en 1938 en las unidades de caza de la R.A.F. Sin embargo, debido a la complejidad en el revestimiento de sus alas elípticas, el tiempo de fabricación era muy superior a lo necesario. Debido a esta dificultad, cuando comenzó la Batalla de Inglaterra, el número de Spitfire era muy inferior al requerido.

Surgen los problemas.

Los modelos de Supermarine Spitfire que se encontraban en servicio eran los MK I y MK II con motores Rolls-Royce PV12 (Private Venture 12), denominados Merlin.

Motor de Spitfire Rolls-Royce Merlin.

Durante los combates aéreos que se producían principalmente entre los Spitfire y los Bf-109, los Spitfire eran capaces de volar a velocidades inferiores a los cazas alemanes por lo que los 109 picaban rápidamente acelerando para escapar.

Cuando los cazas alemanes realizaban picados, se dieron cuenta que los Spitfire al seguirle con la misma maniobra durante un momento soltaban un poco de humo negro y disminuían de velocidad. Fue el momento en que descubrieron su punto débil.

Los motores Merlin, al contrario que los Bf – 109E alemanes no disponían de carburadores de inyección, y en el momento que se producían fuerzas G negativas, al carburador dejaba de llegarle gasolina. El hecho de no utilizar un carburador con inyección les daba la capacidad de utilizar gasolina con mayor densidad. Esto es con temperaturas inferiores, y gracias a ello una relación de densidad combustible/aire mayor. Al contrario que los de inyección. Pero no era único de los Spitfire, los Hurricane equipaban el mismo motor.

Los pilotos británicos, para evitar fuerzas G negativas durante un picado, aprendieron a dar fuerzas G positivas con un medio tonel. Pero hacía falta un remedio.

Secuencia de tonel completo con fuerzas G negativas.

En la imagen anterior se puede ver la secuencia de un Spitfire realizando un tonel completo. Al invertir el vuelo, el carburador se queda sin gasolina y el motor pierde potencia. Sin embargo, al completar el tonel, la gasolina que se ha quedado en la parte opuesta del carburador vuelve a entrar de repente, ahogando ligeramente el motor, generando un humo negro en su parte posterior debido a un exceso en la proporción de gasolina.

La escena está tomada de la película La Batalla de Inglaterra. En ella, además se puede escuchar el sonido del motor y comprobar los momentos en los que éste pierde potencia.

Carburador del motor Merlin
Esquema del carburador del Merlin.
La solución.

Beatrice Shilling, ingeniero aeronáutico del Royal Aircraft Establishment en Farnborough, encontró la solución al gran problema que suponía el exceso de gasolina al finalizar las fuerzas G negativas. Un pequeño diafragma provisto de unos orificios, antes de entrar en la cámara de flotación del carburador, permitía restringir el flujo de gasolina y evitar el ahogamiento del motor al volver al vuelo nivelado.

Beatrice Shilling.

A esta solución la bautizaron como “el orificio de Miss Shilling”, y fue inventada en marzo de 1941.

Mas mejoras fueron introducidas en los motores Merlin a lo largo de los años posteriores. En 1943, se introdujo un carburador de presión Bendix – Stromberg que ya inyectaba combustible directamente en el turbocompresor a presión constante. Este sistema fue implementado en los modelos Merlin 66, 70, 76, 77 y 85. Es decir, los Spitfire VIII y Mk IX.

El desarrollo final, el carburador SU, inyectaba la gasolina directamente en el compresor utilizando una bomba de combustible unida al cigüeñal. Pero esto ya correspondería a los Spitfire Mk XII con motores Griffon y no Merlin.