OS SUPERCAÇAS DE MOTOR A PISTÃO DA II GUERRA MUNDIAL

Antes da chegada da era do jato, a indústria não mediu esforços para obter alto desempenho dos caças de motor a pistão. Desde os anos 1930, com os sinais de um novo conflito mundial a caminho, já havia a preocupação em extrair maior potência desempenho dos motores recíprocos de uso aeronáutico. De um lado, os alemães se preocupavam com a alimentação de seus motores e colocando em uso sua mecânica de precisão, desenvolveu sistemas de injeção direta em motores de ciclo Otto. 

Por sua vez, os ingleses não pouparam esforços: a Rolls-Royce, num esforço privado (sem participação estatal) desenvolveu seu motor Kestrel V-12, transformando-o na lenda chamada Merlin, que ficou mundialmente conhecido pelo seu emprego em caças como o Hawker Hurricane, Supermarine Spitfire, e posteriormente, no North American P-51 Mustang, abrilhantando o desempenho até então, medíocre da aeronave americana em grande altitude. 

Do lado americano, nos anos 1930 o Corpo Aéreo do Exército Americano — a Força Aérea dos Estados Unidos, a USAF, só seria criada em 1947 — propôs os motores que ficaram conhecidos como “Hyper”, essencialmente um conceito simples mas ambicioso e de difícil obtenção: extrair 1 hp por 1 pol³ de cilindrada (61 cv/L). . O projeto em si foi um fiasco, pois nenhum motor desenvolvido naquele momento, perseguindo esse objetivo, conseguiu ser bem sucedido, embora apenas cinco anos depois, já havia motores com essa densidade de potência.

Posteriormente passaram a focar no uso de turbocarregadores para a admissão ser forçada, com o intuito de extrair todo o desempenho do combustível queimado e desperdiçado como gases de escapamento.

Neste campo, os europeus preferiam o emprego de supercarregadores centrífugos acionados mecanicamente, alguns deles de duplo estágio (um para baixas altitudes e outro para altas), em alguns casos, comandados pelo próprio piloto!

A ideia era, embora houvesse o desperdício de energia dos gases de escapamento e roubo de potência para movimentar os pesados supercarregadores,  não haveria o “roubo” de potência ao restringir a saída de gases pelo escapamento (algo análogo ao que ocorreu nos primeiros veículos com catalisador) e o volume de ar admitido (e o combustível junto, queimado) poderia gerar uma força de empuxo com alguma relevância para o ganho de desempenho.

Um dos grandes trunfos dos Aliados na II Guerra Mundial foi a gasolina de 100 octanas: Até então, Alemanha e Aliados competiam em igualdade de condições com o emprego de gasolina de 87 octanas RON e nesse contexto, os alemães tinham a vantagem com seus Messerschmitt BF-109 e Focke-Wulf FW-190. Todavia, a chegada de gasolinas de 100 octanas RON foi o divisor de águas que permitiu o êxito dos Aliados na Batalha da Inglaterra, em 1940, que se estendeu de 10 de julho a 31 de outubro, permitindo desempenho igual ou superior dos seus Supermarine Spitfires frente às aeronaves alemãs, ao ganharem potência, automaticamente com o uso de maiores pressões de admissão sem incorrer em detonação.

Os motores a reação, por sua vez, embora desenvolvidos simultaneamente por Frank Whittle e Hans Von Ohain, na Inglaterra e Alemanha, respectivamente, de maneira simultânea e independente, careciam de metais e metalurgia mais fina para ter a devida confiabilidade e dessa forma, embora se apostasse nessa nova forma de propulsão (especialmente pelos países envolvidos), era necessário extrair o que se pudesse dos motores convencionais existentes. 

Desse modo, levou-se motores e aeronaves de motor a pistão ao limite, concebendo aeronaves que, alguma delas nem chegaram a combater ou mesmo a sair da fase de protótipo mas eram idealizadas para levar além o desempenho dos caças com esses motores na Segunda Guerra Mundial.

Separei algumas aeronaves que merecem destaque, tanto pelo seu pioneirismo quanto pela sua história.

ESTADOS UNIDOS

Republic P-47

O “Jug”, como ficou apelidado o maior e mais pesado caça de motor aa pistão americano já construído, teve dois protótipos que visavam elevar seu desempenho a números ainda maiores e duas versões de série, que acabaram chegando tarde demais ao conflito.

O XP-47J consistiu numa aeronave, baseada no P-47 de série, desenvolvida com peso reduzido com a supressão de duas metralhadoras .50, quantidade de munição e combustível reduzidas, além de refinamentos aerodinâmicos como uma nova admissão para o turbocarregador (inicialmente um GE CH-3 e depois um CH-5), saída dos gases queimados da turbina de maneira a gerar um empuxo residual, e um grande spinner (capa do cubo da hélice) para menor resistência aerodinâmica. 

Por conta deste spinner, a fim de não prejudicar o arrefecimento a ar do motor Pratt& Whitney R-2800 de 46 litros, foi colocado um ventilador para auxiliar no arrefecimento. A injeção de MW50 (metanol e água a 50%) permitiram que o R-2800 produzisse 2.800 hp, ou 1 hp/pol³ (61,7 cv/L).

Diversos experimentos com o modelo foram feitos entre 1943 e 1944 e, segundo consta, atingiu uma velocidade de 505 mph (813 km/h) a 34 mil pés (10.363 m), um recorde, mas a Republic preferiu apostar no XP-72 Superbolt/Ultrabolt

Outro projeto interessante em cima do P-47 foi o XP-47H, um dos aviões mais bizarros já feitos: A cara de tubarão conferida ao P-47 advém, justamente da necessidade de acoplar o motor Chrysler XIV-2200, de 16 cilindros em V invertidos e 36 L (na realidade, dois V-8  invertidos em tandem) com admissão forçada por turbocarregador e supercarregador.

Neste motor, a redução e a saída para o eixo da hélice saía entre os dois conjuntos V-8, e dele, uma árvore para ligar ao restante do conjunto da hélice. 

Pouco se sabe sobre o desempenho do XP-47H mas acredita-se que não deva ter sido nada que compensasse uma produção em massa.

De herança desses motores Chrysler apenas os cabeçotes Hemi, que foram empregados pela primeira vez num motor da marca e depois acabou se tornando marca registrada da empresa em seus veículos.

 

 

O advento das bombas voadoras V1, aeronaves foguetes e a reação alemães impulsionaram extrair ainda mais desempenho das aeronaves: E com o P-47 não foi diferente, com a Republic introduzindo o modelo M, para atingir maiores velocidades e altitudes. Equipado com o legendário Pratt&Whitney R-2800, agora com 2800 hp e velocidades em torno de 475 mph, cerca de 765 km/h, uma velocidade comparável a aeronaves contemporâneas e párea ao incrível germânico Ta-152, uma evolução do Focke Wulf 190.

O P-47N era semelhante ao modelo M mas com envergadura maior e maior alcance. Construído para o cenário de guerra no Pacífico, acabou não sendo produzido em grandes quantidades em virtude do final da guerra naquele flanco.

Republic XP-72

Como o mencionado no caso do XP-47J, o limite do motor Pratt & Whitney Double Wasp R-2800 estava atingindo seu limite. Dessa maneira por que não procurar uma solução maior?

E foi o que a Republic fez: pegou o conceito básico do P-47 e criou uma aeronave nova, o XP-72, equipado com nada menos que um Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major de 28 cilindros, 72 litros e 3 450 hp. 

O Wasp Major nunca foi considerado um bom motor: enorme, com 4 bancadas de 7 cilindros, tinha tendências ao superaquecimento e visando melhorar essas características, decidiu-se, tal qual no XP-47J, utilizar um fan visando melhorar o arrefecimento do motor, promovendo a circulação de ar forçado por entre os cilindros. 

E embora o Corpo Aéreo do Exercito americano tivesse como diretriz, o uso de turbocarregadores, o XP-72 empregava dois supercarregadores, um acoplado diretamente ao motor e o outro, acoplado, através de uma árvore com acoplamento viscoso, atrás do cockpit do piloto. 

O motivo mais provável que levou a tal arranjo tenha sido a indisponibilidade de turbocarregadores para tamanho volume de ar: O General Electric CH-5 empregado no Thunderbolt e experimentalmente no caça Fischer XP-75, que usava o motor Allison V-3420, V-12 de duas bancadas em paralelo e com 56 litros de cilindrada, era o maior turbocaregador disponível para emprego nos motores disponíveis, o que talvez tenha impedido o seu adequado emprego. 

Para tracionar a aeronave inicialmente foi escolhida uma hélice de 4 pás que deixava uma distância livre do solo não superior a 23cm, tornando compulsório pousos e e decolagens em 3 pontos apenas. 

No segundo protótipo foi usado um par de hélices contrarrotativas de 3 pás cada uma, mas a distância em relação ao solo não melhorou muito. O uso dessa configuração se fazia necessário, na visão de alguns, para melhorar o desempenho em manobras e o controle em virtude do empuxo assimétrico formado pela inclinação da hélice, seu movimento circular em relação a atitude (ângulo formado em relação ao vento relativo) formado. 

A razão de subida do Ultrabolt (ou Superbolt) como foi chamado, era realmente impressionante, todavia a velocidade do modelo não excedeu em muito à que já voavam os P-47M/N e mesmo outras aeronaves como o Tempest, Spitfire de versões mais novas e até mesmo o P-51H, e assim o projeto acabou cancelado.

North American P-51H Mustang

O Mustang dispensa maiores apresentações, sendo o ícone americano na Segunda Guerra Mundial (embora o autor dessas linhas seja um fã incondicional do P-47). 

O P-51H foi a ultima linhagem do P-51, e embora parecido esteticamente com os modelos anteriores, era uma aeronave totalmente diferente: Mais leve, aerodinamicamente superior e com asas diferentes, atingia 485 mph (780 km/h), 45 mph (72 km/h) a mais que o P-51D.

O motor era o Packard Merlin V-1650 de 12 cilindros em V, 27 litros, versão produzida sob licença da Rolls-Royce, extraia 2.200 hp em regime de sobrepotência, com a injeção de água/metanol na admissão.

Voou e começou a ser produzido em 1945, já no finalzinho da II Guerra Mundial e por isso não chegou a entrar em combate.

INGLATERRA

Hawker Tempest

Os ingleses também tiveram seus supercaças a pistão e pelo menos um deles entrou em operação: o Hawker Tempest!

O Tempest foi uma criação do time do conhecido engenheiro aeronáutico inglês, Sir Sidney Camm, pai dos Hurricanes e Typhoons, sendo o próprio Tempest, uma derivação deste ultimo.

Basicamente, o Tempest era uma aeronave de combate de alto desempenho, em especial em médias altitudes (diferentemente do P-47M Thunderbolt que era de altas altitudes), tendo como principal emprego, logo na sua introdução, a derrubada das bombas voadoras V1 alemãs, graças à sua alta velocidade. 

Além da aerodinâmica refinada, asas de perfil fino a ponto de requererem o emprego de pneus especiais para caberem no interior das asas, a motorização de grande parte dos Tempests operacionais na II Guerra Mundial foi o tão incrível quanto complexo motor Napier Sabre de 24 cilindros dispostos em H, de 36,7 litros e válvulas do tipo sleeve, de janelas nas camisa deslizantes dos cilindros.

O Sabre possui duas bancadas de 12 cilindros contrapostos com virabrequins unidos no H, formando um conjunto que gerava de 2.200 hp podendo chegar a 3.000 hp em regime de sobrepotência. 

A aeronave em si tinha um desempenho singular mas o conjunto de propulsão era complicado, suscetível a detonação mesmo usando combustível de alta octanagem (115/145), embora tenha sido concebido para gasolina 100/130. Era uma aeronave de desempenho excepcional até os 20.000 pés (6.096 metros) mas que perdia muito desempenho acima dessa altitude em virtude do tipo de supercarregador.

Pierre Closterman, em sua obra “O Grande Circo” relata que a esperança dos pilotos de Tempest era a chegada dos modelos com motor Bristol Centaurus, radial de 18 cilindros arrefecido a ar, válvulas tipo sleeve de 54,9 litros de cilindrada, motorização essa que prometia uma maior simplicidade em relação ao Napier Sabre.

Hawker Sea Fury

Outra aeronave que chegou tarde ao conflito, o Sea Fury tem uma história interessante: o protótipo voou em setembro de 1944, mas com o final da II Guerra Mundial, o destino certo da aeronave seria o arquivo. Só que não, ela foi produzida entre 1945 e 1955 e chegou a participar de conflitos como a Guerra da Coreia e uma dezena delas participou dos esforços cubanos contra o desembarque americano na Baía dos Porcos!

Essencialmente o Sea Fury foi concebido se valendo do desenho básico do Hawker Tempest. Possuía, em algumas unidades, asas dobráveis para operações em porta-aviões, mas talvez sua mais notável característica seja a hélice de cinco pás acoplada ao motor radial Bristol Centaurus, produzindo 2.480 hp. 

A velocidade máxima não diferia muito do Tempest, situadana faixa dos 700~750 km/h.

Supermarine Spitfire Mk 24/Seafang/Spitful

 

Apesar do Rolls-Royce Merlin dominar os céus da Europa com seus supercarregadores duplos e de dupla velocidade, a Rolls-Royce, a partir de 1939 passou a desenvolver o motor Griffon.

Tratava-se de um V-12, de 37 litros (versus 27 L do Merlin) com dimensões similares às do Merlin e o emprego de materiais nitretados no virabrequim apoiado em sete mancais. 

Embora desde a versão XII do Spirfire tenha empregado o motor Griffon, o modelo 24 (já abandonando a nomenclatura em algarismos romanos) foi o mais avançado de todos os Spitfires.

Voou pela primeira vez noinicio de 1945 e só entrou em operação no inicio de 1946, permanecendo em produção até 1948, ativo até 1952 na Royal Air Force e 1956 na Força Aérea de Hong-Kong.

Era um modelo bastante avançado e diferente em relação ao Spit original, pesando praticamente o dobro, com o dobro de potencia de decolagem (2.050 hp).

O Spitful nada mais foi que a evolução do Spitfire com motores Griffon de 2.450 hp, enquanto o Seafang era a versão embarcada com asas dobraveis do Spitful, ambas as aeronaves de 1944 e que não obtiveram sucesso devido à introdução do Gloster Meteor, com dois motores a reação, mais velozes. E isso sem falar na concorrência interna dos Spitfires com motor Griffon, já em produção.

De Havilland Mosquito

É o avião da foto de abertura e falarei dele juntamente com o Bristol Blenheim, ambos com os dois motores nas asas, numa próxima oportunidade.

ALEMANHA

Focke-Wulf Ta-152

 

Baseando-se no famoso FW-190, o notável engenheiro Kurt Tank desenvolveu o Taaaa-152 visando criar um interceptador de grandes altitudes.

Naqueles estágios da Guerra, os americanos se notabilizaram pelo uso dos seus bombardeiros Boeing B-17 e Consolidated B-24 voando em grande altitudes graças ao uso combinado de turbocarregadores e supercarregadores mecânicos conjugados para maior carga de ar nos motores. Na vanguarda e na escolta, os Aliados contavam com o Spitfire, P-47 e P-51 Mustang. 

Todavia, os caças alemães tinham dificuldades de operação e combate nessas faixas de altitude em virtude do emprego de supercarregadores de estágio simples e projetos contemplando combates a baixas é médias altitudes. 

O FW-190 da versão D (apelidado de Dora) com motores Junkers Jumo 213, V-12 invertido, 35 litros, produzindo 1.750 hp resolveu parte do problema, todavia a aerodinâmica básica era do FW-190 original, ainda empregando motor radial BMW 810 arrefecido a ar

Dessa maneira, Kurt Tank alongou as asas e a fuselagem do FW-190, pressurizou a cabine e concebeu um interceptador de médias e altas altitudes, com o intuito de combater as Superfortalezas voadoras, na época uma ameaça que os Aliados planejavam colocar no front europeu e, segundo a inteligência alemã, voaria mais alto que tudo o que havia disponível no arsenal aéreo alemão.

Kurt Tank planejava inicialmente a colocação dos motores Daimler Benz DB603 de 44,5 L e injeção direta, produzindo mais de 2.000 hp no Ta-152, mas problemas com a motorização forçaram o emprego do Junkers Jumo 213, também de injeção direta mas com cerca de 2000 hp, dotado de supercarregador duplo de três velocidades. Ambos motores eram V12 invertidos.

Tal qual o P-47, era uma aeronave de combate para médias e elevadas altitudes, com desempenho medíocre abaixo de 15 mil pés (4.572 m).

Segundo costa, Kurt Tank num voo experimental em grandes altitudes com um Ta-152 desarmado, se viu cara a cara com três P-51 Mustang. Tank se evadiu, apenas acelerando e subindo, deixando os P-51 para trás e para baixo.

Para aumento do desempenho do Ta-152, ele contava com a injeção de MW50 na decolagem (metanol e água a 50%) e GM-1, ou o comburente oxido nitroso (N₂O) em grandes altitudes. 

Nessa época, a indústria alemã já se encontrava bastante destruída com os tapetes de bomba e a quantidade de Ta-152 foi ínfima.

Dornier Do335

Uma aeronave estranha, produzida em pequenas quantidades, que entrou brevemente em combate. Um bimotor com dois motores axiais (um na dianteira e outro na traseira). Dois Daimler-Benz DB603 V-12 invertidos foram colocados e o desempenho da aeronave surpreendeu a todos pela excelente velocidade de 474 mph (763 km/h) em linha reta.

A solução, chamada push-pull (empurra-puxa) foi utilizada pela Cessna no modelo 337 Skymaster de 1965. produzido até 1980. Velocidade de cruzeiro 143,8 mph (231,7 km/h) e alcance de 2;500 km. Motores, Continental IO 360 de 6 cilindros 5,9-L e 210 hp. A principal vantagem desta singular configuração é o empuxo central que facilita a pilotagem em caso de parada de um dos motores.

Poucos Dornier Do335r entraram em combate e se destacavam pelo trem de pouso triciclo e a cauda cruciforme. 

O DESTINO DOS SUPERCAÇAS

Basicamente Alemanha, Inglaterra e Estados Unidos desenvolveram supercaças a pistão. Chegou-se ao limite dos motores disponíveis para a época, queimando, do lado aliado, Avgas 115/145 e no lado alemão, o chamado C3, um combustível que se aproximava da gasolina de 130 octanas. 

A era do jato surgia e mesmo com a durabilidade dos motores oriundas de uma metalurgia ainda deficiente, permitia os aviões voar cerca de 15 horas antes da manutenção geral. Como a expectativa de vida de um piloto não era muito superior a esse tempo, isso não representou um enorme problema. Cruel, sim, mas real. 

Na época, os supercaças americanos visavam, do lado aliado, velocidade para derrubar as noballs (bombas voadoras V-1, a primeira delas derrubada por um Thunderbolt.

Na Guerra da coreia, os P-51H foram empregados mas a fragilidade deles exigiu que muitos pilotos requeressem o P-47. Todavia a já Força Aérea Americana empregou o Douglas A1 Skyrider, de igual robustez ado Thunderbolt, mas empregando o radial Wright R-3350 de 54,9 litros de cilindrada e igualmente (ou até mais robusto que o Thunderbolt, permanecendo em atividade ate meados da década de 1973 (Estados Unidos) e de 1985 (Força Aérea do Gabão).

Os supercaças ou entraram pouco em combate na II Guerra Mundial ou chegaram tarde demais, o que acabou limitando sua ação em combate real. 

Nota do autor: Não inclui aeronaves soviéticas, italianas e japonesas no texto pois, as aeronaves italianas e soviéticas não obtiveram sucesso (a ponto do MiG 15 voar pela primeira vez com motor Rolls-Royce Neme) e o Japão se valer de muitos projetos cópias de projetos alemães.

DA

(Atualizada em 5/11/24 às 23h00, a potência dos motores Continental IO 360 do Cessna 337 Skymaster é 210 cv e não 270 cv)