LUchtvaart Nationaal Antwerpen Kempen
LUNAK
VLIEGTUIGMOTOREN - DEEL 3
In deel 2 werd de trend naar steeds krachtigere motoren beschreven. De toename in motorvermogen evolueerde in steeds grotere sprongen en bij de aanvang van de jaren 1930 waren motoren met een vermogen van meer dan 500pk/370kW allang geen uitzondering meer. De vraag naar “meer” bleef echter bestaan, zoals we hieronder beschrijven.
Tijdens de 2e Wereldoorlog werden logischerwijze over de ganse wereld massaal vliegtuigmotoren gebouwd. Het zou ons evenwel te ver leiden om per land of fabrikant alle significante motoren zelfs maar gewoon op te sommen. Het volgende is dan ook te interpreteren als een min of meer willekeurige greep uit het rijke aanbod van vliegtuigmotoren, zonder afbreuk te doen aan de verdiensten van niet vernoemde landen, fabrikanten of motortypes.
Periode 1930-1950
Een belangrijke toevoeging aan voornamelijk militair toegepaste krachtige motoren was de “supercharger” of compressor (ook “aanjager” of “verdichter” genoemd). Door de voor verbranding noodzakelijke lucht vooraf samen te drukken kunnen de cilinders met meer lucht gevuld worden, wat op zijn beurt betekent dat meer brandstof verbrand kan worden met meer vermogen als gevolg. We merken hierbij op dat een supercharger mechanisch aangedreven wordt door de motor zelf (en dus een klein gedeelte van het door de motor geleverde vermogen verbruikt), in tegenstelling tot een “turbocharger” (kortweg “turbo”) waarbij het compressorgedeelte in beweging gezet wordt door een turbinewiel dat op zijn beurt aangedreven wordt door de uitstromende uitlaatgassen van de motor (een vorm van energierecuperatie, waardoor geen motorvermogen verbruikt wordt om de compressor aan te drijven).
Superchargers werden voor het eerst op vliegtuigen getest in 1910, sporadisch gebruikt vanaf 1930 en courant toegepast op vliegtuigmotoren voor gevechtsvliegtuigen tijdens de 2e Wereldoorlog. Turbochargers (“turbo’s” dus) waren iets complexer om te construeren, mede door de hoge temperatuur van de uitlaatgassen die de turbine te verwerken kreeg. Ook voor dit probleem werden de nodige oplossingen gevonden. De eerste versies van de Boeing B-17 Flying Fortress waren in 1938 dan ook bij de eerste in serie gebouwde vliegtuigen die over turbo’s beschikten.
Zowel superchargers als turbochargers vonden hun weg naar alle mogelijke types vliegtuigmotoren, mede door het feit dat het comprimeren van de verbrandingslucht behalve om pure vermogensredenen ook nuttig bleek voor het gebruik onder “hot and high” condities (gebruik in bijzonder warme streken en/of vanaf hoog gelegen vliegvelden). Zowel bij een hoge omgevingstemperatuur als op grote hoogte is er per volume-eenheid namelijk minder zuurstof voorhanden dan bij lage temperaturen of op lage hoogte zodat een super- of turbocharger hier een extra hulp vormt.
De W-motor zoals eerder beschreven was door zijn complexe constructie niet bepaald een toonbeeld van onderhoudsvriendelijkheid. Toegepast in racevliegtuigen voor o.a. de Schneider Trophy was het gebruik perfect te verantwoorden (vanwege het prestigieuze karakter van de Schneider Trophy stond voor onderhoud uitsluitend gespecialiseerd personeel met specifiek gereedschap ter beschikking), maar voor dagdagelijks gebruik in bv. jachtvliegtuigen (onderhoud door “gewone” techniekers onder meestal minder gunstige omstandigheden) was de W-motor minder aangewezen. De “eenvoudigere” V-motor, meestal onder de vorm van een V-12, werd dan ook verder ontwikkeld om steeds meer vermogen te leveren. Dankzij de ervaring opgedaan tijdens de Schneider Trophy races zagen vooral de Britten hun heil in dergelijke V-12 motoren. Het is dan ook niet te verwonderen dat Rolls-Royce uit de Type R racemotor (zoals gebruikt in de Supermarine S.6B die Groot-Brittannië in 1931 de eindoverwinning in de Schneider Tropy bezorgde) een motor voor serieproductie afleidde : de legendarische Merlin. Tijdens de 2e Wereldoorlog zien we dan ook een massaal gebruik van Rolls-Royce Merlins in verschillende uitvoeringen met 1- of 2-traps superchargers (o.a. op de Avro Lancaster, De Havilland DH98 Mosquito, Hawker Hurricane en de meeste versies van de Supermarine Spitfire). Doordat de productie bij Rolls-Royce niet kon volgen met de vraag naar Merlins werd de Amerikaanse firma Packard een licentievergunning verschaft. Packard bouwde in de USA zowel Merlins voor Groot-Brittannië als voor de North American P-51 Mustang.
Andere legendarische V-12 motoren die voor of tijdens de 2e Wereldoorlog ontwikkeld werden waren bijvoorbeeld de Rolls-Royce Griffon (gebaseerd op de Merlin maar in wezen een nieuw ontwerp met o.a. een grotere cilinderinhoud. De Griffon werd gebruikt op o.a. de naoorlogse Avro Shackleton en de Spitfire Mk.XIV en Mk.XIX) en de Daimler-Benz DB605 (o.a. op de Messerschmitt Bf109G, Bf109K, Bf110G en de Fiat G.55 Centauro). Afhankelijk van de versie waren de genoemde motortypes elk goed voor een vermogen tussen 1800pk/1320kW en 2500pk/1835kW.
We merken hierbij op dat de Daimler-Benz DB605 (en eerdere motoren van deze fabrikant, zoals de DB603) een omgekeerde V-configuratie had, waarbij de krukas dus bovenaan lag en de cilinders naar onderen gericht waren. Een gelijkaardige lay-out werd eveneens in Duitsland toegepast op de door Argus gebouwde motoren zoals het type As10 (V-8, o.a. gebruikt op de Messerschmitt Bf108 Taifun en de Fieseler Fi156 Storch). Het grote voordeel van deze “inverted-V” (omgekeerde V) configuratie was vooral het feit dat de bovenkant van de motor smaller was zodat het zicht naar voren voor de piloot van een eenmotorig vliegtuig veel minder gehinderd werd. Tegelijkertijd beschikten deze motoren over een lager gelegen zwaartepunt dan vergelijkbare V-motoren met een klassieke lay-out.
Niet alle motorconcepten waren even succesvol. Een goed voorbeeld daarvan is de Rolls-Royce Vulture, een zogenaamde X-motor. In essentie bestond deze 24-cilinder motor uit 2 Rolls-Royce Peregrine V-12 motoren (960pk/720kW) opgesteld rondom een centrale krukas. Gezien in vooraanzicht vormden de 4 cilinderbanken daarbij de letter X. Voorzien van een supercharger leverde de Vulture een vermogen van 1750pk/1300kW. Het gebruik van deze motor, op de 2-motorige Avro Manchester bommenwerper (1e vlucht 25 juli 1939), bracht evenwel zijn onbetrouwbaar karakter aan het licht. De Vulture die waarschijnlijk te snel in productie was genomen omwille van de dringende noden van de RAF stond technisch absoluut niet op punt. In afwachting van de nodige oplossingen werd aanvankelijk het maximale toerental van de motor beperkt, wat een verlies van 200 tot 300pk/150 tot 220kW inhield. Doordat Rolls-Royce voorrang gaf aan de ontwikkeling van de Merlin, die ondertussen reeds qua vermogen op het niveau van de Vulture was gekomen, werd beslist het ganse Vulture programma te stoppen. De Avro Manchester werd in 1942 dan ook versneld buiten dienst gesteld. Een 4-motorige Manchester III variant, van 4 Rolls-Royce Merlin motoren voorzien, was ondertussen in ontwikkeling en voerde op 9 januari 1941 zijn eerste vlucht uit. Deze versie werd herdoopt in Avro Lancaster, de rest is geschiedenis...
Zoals reeds eerder gesuggereerd waren vooral de Amerikanen voorstanders van krachtige luchtgekoelde stermotoren die toegepast werden op zowel gevechts- als transportvliegtuigen : Boeing B-17 en B-29 (bommenwerpers), Republic P-47 Thunderbolt (jachtvliegtuig), Douglas C-47 Skytrain (transportvliegtuig) om er maar enkele te noemen. Slechts een klein aandeel Amerikaanse jagers (o.a. P-40 Warhawk, P-51 Mustang) had de beschikking over vloeistofgekoelde V-12 motoren. De redenering was inderdaad dat vloeistofkoeling onder oorlogsomstandigheden (luchtafweer, luchtgevecht) een vliegtuig te kwetsbaar zou maken, terwijl de luchtgekoelde stermotor in dat opzicht veel robuuster was. Het grotere frontale oppervlak van de stermotor, aerodynamisch minder gunstig, was natuurlijk een vaststaand feit, maar dankzij studies van de NACA (National Advisory Commitee for Aviation, voorloper van de NASA) was het mogelijk stermotoren van een degelijk gestroomlijnd omhulsel te voorzien dat tegelijkertijd een zo efficiënt mogelijke koeling kon garanderen.
Zowel de supercharger als de turbocharger werkten het verbrandingsproces in de cilinders in de hand. Niettemin zat er nog potentieel in het recupereren van energie uit de uitlaatgassen, terug te winnen door wat een turbo-compound systeem genoemd werd.
Door een turbine door deze uitstromende uitlaatgassen te laten aandrijven en rechtstreeks te koppelen aan de uitgaande as naar de propeller werd het mogelijk de efficiëntie van de motor op te drijven. Dit principe werd beperkt gebruikt op enkele types van stermotoren, die daardoor nog een stuk krachtiger werden. De Wright R-3350 Duplex Cyclone (18-cilinder stermotor, opgebouwd uit 2 rijen van elk 9 cilinders) kon in de turbo-compound uitvoering (met 3 turbines in de uitlaatgassen) op die manier niet minder dan 450pk/340kW toevoegen aan de 3200pk/2385kW van de overeenkomstige Duplex Cyclone uitvoering zonder turbo-compound inrichting. Helaas was het systeem behoorlijk storingsgevoelig en een nachtmerrie op het vlak van onderhoud. Niettemin werd de R-3350 in zijn turbo-compound uitvoering toegepast op diverse vliegtuigen waaronder militaire en civiele Lockheed Constellation varianten. De twijfelachtige betrouwbaarheid van de motoren bezorgde de 4-motorige Constellation de spottende titel van “beste 3-motorige airliner”… omdat een technisch falen van een motor in vlucht beslist niet zeldzaam was ! De eveneens 4-motorige Douglas DC-7 die in de DC-7C versie verkrijgbaar was met hetzelfde type motoren ondervond gelijkaardige problemen. Deze (ernstige) euvels gecombineerd met het beschikbaar komen van passagiersvliegtuigen met straalmotoren (Boeing 707 en iets later de Douglas DC-8 en Convair CV-880) leidden ertoe dat de vliegcarrière van zowel de Constellation als de DC-7 bij de grotere luchtvaartmaatschappijen na slechts enkele jaren vroegtijdig ten einde kwam.
Voor de volledigheid vermelden we ook nog dat “gewone” uitvoeringen van de R-3350 (dus zonder het turbo-compound systeem) te vinden waren op de meest uiteenlopende vliegtuigtypes, (o.a. Boeing B-29 Superfortress, Douglas A-1 Skyraider, Grumman F8F Bearcat, Martin P5M Marlin).
Een andere stermotor die het verdiend hier vernoemd te worden was de Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major, zowaar een gedrocht van 28 cilinders, in een opstelling van 4 rijen met elk 7 cilinders. Deze luchtgekoelde stermotor had de grootste cilinderinhoud (71500 cc !) van alle motoren die in de USA in serie gebouwd werden. Het geleverde vermogen was dan ook navenant, met cijfers (afhankelijk van de versie) tussen 2650pk/1980kW en 3800pk/2800kW. Ondanks het feit dat dit type motor gedurende zijn ganse carrière geplaagd werd met oververhittingsproblemen bij de achterste cilindergroepen werd de R-4360 toch veelvuldig toegepast (o.a. op de Boeing 377 Stratocruiser, (K)C-97 Stratofreighter, Boeing B-50 Superfortress, Convair B-36 Peacemaker, Douglas C-74 Globemaster en C-124 Globemaster II).
Tenslotte vermelden we nog de derde grote fabrikant van vliegtuigmotoren in de USA : Lycoming Engines. Hoewel gespecialiseerd in iets kleinere motoren voor o.a. lesvliegtuigen ontwierp en bouwde Lycoming een bijzonder krachtige stermotor : de watergekoelde XR-7755, die zijn eerste tests op de proefbank onderging in 1944. Met maar liefst 36 cilinders verdeeld over 4 rijen van 9, een vermogen van 5000pk/3725kW en een cilinderinhoud van 127l (127000 cc, ter vergelijking : de meeste hedendaagse auto’s voor particulier gebruik hebben een cilinderinhoud tussen 1000 en 1800cc) was dit inderdaad een motor van superlatieven. De constructieve uitdagingen waren evenwel dermate groot dat na 2 prototypes het ontwikkelingsprogramma voor de XR-7755 werd stopgezet.
Een buitenbeentje onder de krachtigste verbrandingsmotoren tijdens de 2e Wereldoorlog was ongetwijfeld de vloeistofgekoelde Napier Sabre motor, o.a. toegepast op de Hawker Typhoon (2180pk/1630kW) en Hawker Tempest (2420pk/1800kW). Het bijzondere aan deze motor was de onconventionele lay-out als H-motor : 4 banken van 6 cilinders, in een horizontale opstelling met 2x 6 cilinders bovenaan en hetzelfde aantal onderaan. De lay-out leek daarbij op een 90° gedraaide letter “H”.
Hoewel andere motorfabrikanten ook enkele gelijkaardige motoren ontwikkelden was de Napier Sabre zowat de enige H-motor die het tot grote serieproductie bracht. De laatste (experimentele) uitvoering van de Sabre bracht het zelfs tot een vermogen van 3500pk/2560kW, maar de algemene complexiteit van deze motorlay-out (o.a. vanwege de aanwezigheid van 2 krukassen die mechanisch met elkaar waren verbonden), de beschikbaarheid van andere motoren van gelijkaardig vermogen (meestal stermotoren ) en de opkomst van de straalmotor betekenden het einde van eventuele verdere ontwikkelingen van de H-motor.
Mogelijk hebben we in voorgaande tekst de illusie gewekt dat Groot-Brittannië niet over eigen krachtige stermotoren beschikte. Niets is echter minder waar. Zo was er bijvoorbeeld de Bristol Engine Company, die tussen 1917 (toen nog onder de oorspronkelijk naam Cosmos Engineering) tot de jaren 1960 een heel gamma luchtgekoelde stermotoren bouwde in uitvoeringen met 3, 5, 7, 9, 14 en 18 cilinders. Deze motoren vonden toepassing op de meest uiteenlopende types vliegtuigen, waaronder de Bristol Type 72 Racer (motor : 480pk/360kW Bristol Jupiter IV), Bristol Bulldog IIa (490pk/370kW Bristol Jupiter VIIF), Bristol Beaufighter (1600pk/1200 kW Bristol Hercules), Hawker Fury/Sea Fury (2480pk/1850kW Bristol Centaurus 18).
In deel 4 komt de straalmotor (turbojet en turbofan) aan bod, evenals de hiervan afgeleide turboprop.
(Gebruikte bronnen: “Van Zeilvlucht tot Reactiemotor” (W.Kühner, uitgeverij Het Gouden Spoor), “Jane’s All The World’s Aircraft” (diverse jaargangen), diverse websites, eigen documentatie)
(Tekst : Guido Van Roy - Foto’s : Marc Van Ryssel, Sam Pets, Jef Pets, Guido Van Roy)
Klik op onderstaande foto voor een overzichtje van de verscheidenheid aan motoren en de vliegtuigen waarop ze gemonteerd werden.
In deel 2 werd de trend naar steeds krachtigere motoren beschreven. De toename in motorvermogen evolueerde in steeds grotere sprongen en bij de aanvang van de jaren 1930 waren motoren met een vermogen van meer dan 500pk/370kW allang geen uitzondering meer. De vraag naar “meer” bleef echter bestaan, zoals we hieronder beschrijven.
Tijdens de 2e Wereldoorlog werden logischerwijze over de ganse wereld massaal vliegtuigmotoren gebouwd. Het zou ons evenwel te ver leiden om per land of fabrikant alle significante motoren zelfs maar gewoon op te sommen. Het volgende is dan ook te interpreteren als een min of meer willekeurige greep uit het rijke aanbod van vliegtuigmotoren, zonder afbreuk te doen aan de verdiensten van niet vernoemde landen, fabrikanten of motortypes.
Periode 1930-1950
Een belangrijke toevoeging aan voornamelijk militair toegepaste krachtige motoren was de “supercharger” of compressor (ook “aanjager” of “verdichter” genoemd). Door de voor verbranding noodzakelijke lucht vooraf samen te drukken kunnen de cilinders met meer lucht gevuld worden, wat op zijn beurt betekent dat meer brandstof verbrand kan worden met meer vermogen als gevolg. We merken hierbij op dat een supercharger mechanisch aangedreven wordt door de motor zelf (en dus een klein gedeelte van het door de motor geleverde vermogen verbruikt), in tegenstelling tot een “turbocharger” (kortweg “turbo”) waarbij het compressorgedeelte in beweging gezet wordt door een turbinewiel dat op zijn beurt aangedreven wordt door de uitstromende uitlaatgassen van de motor (een vorm van energierecuperatie, waardoor geen motorvermogen verbruikt wordt om de compressor aan te drijven).
Superchargers werden voor het eerst op vliegtuigen getest in 1910, sporadisch gebruikt vanaf 1930 en courant toegepast op vliegtuigmotoren voor gevechtsvliegtuigen tijdens de 2e Wereldoorlog. Turbochargers (“turbo’s” dus) waren iets complexer om te construeren, mede door de hoge temperatuur van de uitlaatgassen die de turbine te verwerken kreeg. Ook voor dit probleem werden de nodige oplossingen gevonden. De eerste versies van de Boeing B-17 Flying Fortress waren in 1938 dan ook bij de eerste in serie gebouwde vliegtuigen die over turbo’s beschikten.
Zowel superchargers als turbochargers vonden hun weg naar alle mogelijke types vliegtuigmotoren, mede door het feit dat het comprimeren van de verbrandingslucht behalve om pure vermogensredenen ook nuttig bleek voor het gebruik onder “hot and high” condities (gebruik in bijzonder warme streken en/of vanaf hoog gelegen vliegvelden). Zowel bij een hoge omgevingstemperatuur als op grote hoogte is er per volume-eenheid namelijk minder zuurstof voorhanden dan bij lage temperaturen of op lage hoogte zodat een super- of turbocharger hier een extra hulp vormt.
De W-motor zoals eerder beschreven was door zijn complexe constructie niet bepaald een toonbeeld van onderhoudsvriendelijkheid. Toegepast in racevliegtuigen voor o.a. de Schneider Trophy was het gebruik perfect te verantwoorden (vanwege het prestigieuze karakter van de Schneider Trophy stond voor onderhoud uitsluitend gespecialiseerd personeel met specifiek gereedschap ter beschikking), maar voor dagdagelijks gebruik in bv. jachtvliegtuigen (onderhoud door “gewone” techniekers onder meestal minder gunstige omstandigheden) was de W-motor minder aangewezen. De “eenvoudigere” V-motor, meestal onder de vorm van een V-12, werd dan ook verder ontwikkeld om steeds meer vermogen te leveren. Dankzij de ervaring opgedaan tijdens de Schneider Trophy races zagen vooral de Britten hun heil in dergelijke V-12 motoren. Het is dan ook niet te verwonderen dat Rolls-Royce uit de Type R racemotor (zoals gebruikt in de Supermarine S.6B die Groot-Brittannië in 1931 de eindoverwinning in de Schneider Tropy bezorgde) een motor voor serieproductie afleidde : de legendarische Merlin. Tijdens de 2e Wereldoorlog zien we dan ook een massaal gebruik van Rolls-Royce Merlins in verschillende uitvoeringen met 1- of 2-traps superchargers (o.a. op de Avro Lancaster, De Havilland DH98 Mosquito, Hawker Hurricane en de meeste versies van de Supermarine Spitfire). Doordat de productie bij Rolls-Royce niet kon volgen met de vraag naar Merlins werd de Amerikaanse firma Packard een licentievergunning verschaft. Packard bouwde in de USA zowel Merlins voor Groot-Brittannië als voor de North American P-51 Mustang.
Andere legendarische V-12 motoren die voor of tijdens de 2e Wereldoorlog ontwikkeld werden waren bijvoorbeeld de Rolls-Royce Griffon (gebaseerd op de Merlin maar in wezen een nieuw ontwerp met o.a. een grotere cilinderinhoud. De Griffon werd gebruikt op o.a. de naoorlogse Avro Shackleton en de Spitfire Mk.XIV en Mk.XIX) en de Daimler-Benz DB605 (o.a. op de Messerschmitt Bf109G, Bf109K, Bf110G en de Fiat G.55 Centauro). Afhankelijk van de versie waren de genoemde motortypes elk goed voor een vermogen tussen 1800pk/1320kW en 2500pk/1835kW.
We merken hierbij op dat de Daimler-Benz DB605 (en eerdere motoren van deze fabrikant, zoals de DB603) een omgekeerde V-configuratie had, waarbij de krukas dus bovenaan lag en de cilinders naar onderen gericht waren. Een gelijkaardige lay-out werd eveneens in Duitsland toegepast op de door Argus gebouwde motoren zoals het type As10 (V-8, o.a. gebruikt op de Messerschmitt Bf108 Taifun en de Fieseler Fi156 Storch). Het grote voordeel van deze “inverted-V” (omgekeerde V) configuratie was vooral het feit dat de bovenkant van de motor smaller was zodat het zicht naar voren voor de piloot van een eenmotorig vliegtuig veel minder gehinderd werd. Tegelijkertijd beschikten deze motoren over een lager gelegen zwaartepunt dan vergelijkbare V-motoren met een klassieke lay-out.
Niet alle motorconcepten waren even succesvol. Een goed voorbeeld daarvan is de Rolls-Royce Vulture, een zogenaamde X-motor. In essentie bestond deze 24-cilinder motor uit 2 Rolls-Royce Peregrine V-12 motoren (960pk/720kW) opgesteld rondom een centrale krukas. Gezien in vooraanzicht vormden de 4 cilinderbanken daarbij de letter X. Voorzien van een supercharger leverde de Vulture een vermogen van 1750pk/1300kW. Het gebruik van deze motor, op de 2-motorige Avro Manchester bommenwerper (1e vlucht 25 juli 1939), bracht evenwel zijn onbetrouwbaar karakter aan het licht. De Vulture die waarschijnlijk te snel in productie was genomen omwille van de dringende noden van de RAF stond technisch absoluut niet op punt. In afwachting van de nodige oplossingen werd aanvankelijk het maximale toerental van de motor beperkt, wat een verlies van 200 tot 300pk/150 tot 220kW inhield. Doordat Rolls-Royce voorrang gaf aan de ontwikkeling van de Merlin, die ondertussen reeds qua vermogen op het niveau van de Vulture was gekomen, werd beslist het ganse Vulture programma te stoppen. De Avro Manchester werd in 1942 dan ook versneld buiten dienst gesteld. Een 4-motorige Manchester III variant, van 4 Rolls-Royce Merlin motoren voorzien, was ondertussen in ontwikkeling en voerde op 9 januari 1941 zijn eerste vlucht uit. Deze versie werd herdoopt in Avro Lancaster, de rest is geschiedenis...
Zoals reeds eerder gesuggereerd waren vooral de Amerikanen voorstanders van krachtige luchtgekoelde stermotoren die toegepast werden op zowel gevechts- als transportvliegtuigen : Boeing B-17 en B-29 (bommenwerpers), Republic P-47 Thunderbolt (jachtvliegtuig), Douglas C-47 Skytrain (transportvliegtuig) om er maar enkele te noemen. Slechts een klein aandeel Amerikaanse jagers (o.a. P-40 Warhawk, P-51 Mustang) had de beschikking over vloeistofgekoelde V-12 motoren. De redenering was inderdaad dat vloeistofkoeling onder oorlogsomstandigheden (luchtafweer, luchtgevecht) een vliegtuig te kwetsbaar zou maken, terwijl de luchtgekoelde stermotor in dat opzicht veel robuuster was. Het grotere frontale oppervlak van de stermotor, aerodynamisch minder gunstig, was natuurlijk een vaststaand feit, maar dankzij studies van de NACA (National Advisory Commitee for Aviation, voorloper van de NASA) was het mogelijk stermotoren van een degelijk gestroomlijnd omhulsel te voorzien dat tegelijkertijd een zo efficiënt mogelijke koeling kon garanderen.
Zowel de supercharger als de turbocharger werkten het verbrandingsproces in de cilinders in de hand. Niettemin zat er nog potentieel in het recupereren van energie uit de uitlaatgassen, terug te winnen door wat een turbo-compound systeem genoemd werd.
Door een turbine door deze uitstromende uitlaatgassen te laten aandrijven en rechtstreeks te koppelen aan de uitgaande as naar de propeller werd het mogelijk de efficiëntie van de motor op te drijven. Dit principe werd beperkt gebruikt op enkele types van stermotoren, die daardoor nog een stuk krachtiger werden. De Wright R-3350 Duplex Cyclone (18-cilinder stermotor, opgebouwd uit 2 rijen van elk 9 cilinders) kon in de turbo-compound uitvoering (met 3 turbines in de uitlaatgassen) op die manier niet minder dan 450pk/340kW toevoegen aan de 3200pk/2385kW van de overeenkomstige Duplex Cyclone uitvoering zonder turbo-compound inrichting. Helaas was het systeem behoorlijk storingsgevoelig en een nachtmerrie op het vlak van onderhoud. Niettemin werd de R-3350 in zijn turbo-compound uitvoering toegepast op diverse vliegtuigen waaronder militaire en civiele Lockheed Constellation varianten. De twijfelachtige betrouwbaarheid van de motoren bezorgde de 4-motorige Constellation de spottende titel van “beste 3-motorige airliner”… omdat een technisch falen van een motor in vlucht beslist niet zeldzaam was ! De eveneens 4-motorige Douglas DC-7 die in de DC-7C versie verkrijgbaar was met hetzelfde type motoren ondervond gelijkaardige problemen. Deze (ernstige) euvels gecombineerd met het beschikbaar komen van passagiersvliegtuigen met straalmotoren (Boeing 707 en iets later de Douglas DC-8 en Convair CV-880) leidden ertoe dat de vliegcarrière van zowel de Constellation als de DC-7 bij de grotere luchtvaartmaatschappijen na slechts enkele jaren vroegtijdig ten einde kwam.
Voor de volledigheid vermelden we ook nog dat “gewone” uitvoeringen van de R-3350 (dus zonder het turbo-compound systeem) te vinden waren op de meest uiteenlopende vliegtuigtypes, (o.a. Boeing B-29 Superfortress, Douglas A-1 Skyraider, Grumman F8F Bearcat, Martin P5M Marlin).
Een andere stermotor die het verdiend hier vernoemd te worden was de Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major, zowaar een gedrocht van 28 cilinders, in een opstelling van 4 rijen met elk 7 cilinders. Deze luchtgekoelde stermotor had de grootste cilinderinhoud (71500 cc !) van alle motoren die in de USA in serie gebouwd werden. Het geleverde vermogen was dan ook navenant, met cijfers (afhankelijk van de versie) tussen 2650pk/1980kW en 3800pk/2800kW. Ondanks het feit dat dit type motor gedurende zijn ganse carrière geplaagd werd met oververhittingsproblemen bij de achterste cilindergroepen werd de R-4360 toch veelvuldig toegepast (o.a. op de Boeing 377 Stratocruiser, (K)C-97 Stratofreighter, Boeing B-50 Superfortress, Convair B-36 Peacemaker, Douglas C-74 Globemaster en C-124 Globemaster II).
Tenslotte vermelden we nog de derde grote fabrikant van vliegtuigmotoren in de USA : Lycoming Engines. Hoewel gespecialiseerd in iets kleinere motoren voor o.a. lesvliegtuigen ontwierp en bouwde Lycoming een bijzonder krachtige stermotor : de watergekoelde XR-7755, die zijn eerste tests op de proefbank onderging in 1944. Met maar liefst 36 cilinders verdeeld over 4 rijen van 9, een vermogen van 5000pk/3725kW en een cilinderinhoud van 127l (127000 cc, ter vergelijking : de meeste hedendaagse auto’s voor particulier gebruik hebben een cilinderinhoud tussen 1000 en 1800cc) was dit inderdaad een motor van superlatieven. De constructieve uitdagingen waren evenwel dermate groot dat na 2 prototypes het ontwikkelingsprogramma voor de XR-7755 werd stopgezet.
Een buitenbeentje onder de krachtigste verbrandingsmotoren tijdens de 2e Wereldoorlog was ongetwijfeld de vloeistofgekoelde Napier Sabre motor, o.a. toegepast op de Hawker Typhoon (2180pk/1630kW) en Hawker Tempest (2420pk/1800kW). Het bijzondere aan deze motor was de onconventionele lay-out als H-motor : 4 banken van 6 cilinders, in een horizontale opstelling met 2x 6 cilinders bovenaan en hetzelfde aantal onderaan. De lay-out leek daarbij op een 90° gedraaide letter “H”.
Hoewel andere motorfabrikanten ook enkele gelijkaardige motoren ontwikkelden was de Napier Sabre zowat de enige H-motor die het tot grote serieproductie bracht. De laatste (experimentele) uitvoering van de Sabre bracht het zelfs tot een vermogen van 3500pk/2560kW, maar de algemene complexiteit van deze motorlay-out (o.a. vanwege de aanwezigheid van 2 krukassen die mechanisch met elkaar waren verbonden), de beschikbaarheid van andere motoren van gelijkaardig vermogen (meestal stermotoren ) en de opkomst van de straalmotor betekenden het einde van eventuele verdere ontwikkelingen van de H-motor.
Mogelijk hebben we in voorgaande tekst de illusie gewekt dat Groot-Brittannië niet over eigen krachtige stermotoren beschikte. Niets is echter minder waar. Zo was er bijvoorbeeld de Bristol Engine Company, die tussen 1917 (toen nog onder de oorspronkelijk naam Cosmos Engineering) tot de jaren 1960 een heel gamma luchtgekoelde stermotoren bouwde in uitvoeringen met 3, 5, 7, 9, 14 en 18 cilinders. Deze motoren vonden toepassing op de meest uiteenlopende types vliegtuigen, waaronder de Bristol Type 72 Racer (motor : 480pk/360kW Bristol Jupiter IV), Bristol Bulldog IIa (490pk/370kW Bristol Jupiter VIIF), Bristol Beaufighter (1600pk/1200 kW Bristol Hercules), Hawker Fury/Sea Fury (2480pk/1850kW Bristol Centaurus 18).
In deel 4 komt de straalmotor (turbojet en turbofan) aan bod, evenals de hiervan afgeleide turboprop.
(Gebruikte bronnen: “Van Zeilvlucht tot Reactiemotor” (W.Kühner, uitgeverij Het Gouden Spoor), “Jane’s All The World’s Aircraft” (diverse jaargangen), diverse websites, eigen documentatie)
(Tekst : Guido Van Roy - Foto’s : Marc Van Ryssel, Sam Pets, Jef Pets, Guido Van Roy)
Klik op onderstaande foto voor een overzichtje van de verscheidenheid aan motoren en de vliegtuigen waarop ze gemonteerd werden.
