Motorul IAR K 14 - controverse

Decizia de echipare a IAR-ului 80 cu motorul IAR – 14K IVc32 1000A1, a fost și va rămane un subiect controversat. Performanțele acestui motor, au determinat major caracteristicile de zbor și de luptă ale avionului.

În perioada anilor ’30 și a celui de Al Doilea Război Mondial performanțele tehnice ale motoarelor de aviație cu piston s-au îmbunătațit spectaculos, Principalii factori care au condus la obținerea acestor rezultate au fost: creșterea cifrei octanice a benzinei prin aditivare cu tetraetil de plumb, folosirea compresoarelor antrenate mecanic cu una sau mai multe trepte și/sau mai multe viteze și a turbocompresoarelor, îmbunătățirea calității uleiului de ungere, creșterea rezistenței materialelor folosite pentru fabricare…..

În graficele de mai jos sunt prezentate evoluțiile performanțelor în timp a doua motoare celebre: Rolls Royce Merlin și BMW 801. Se observă cum perioada necesară dezvoltării acestor motoare a fost de 10 ani de la primul test.

Puterea motorului Merlin, a crescut de la 650 CP în 1934, pâna la 2350 CP în 1944

Rolls Royce Merlin

Familia de motoare DB 601, a pornit de la 800 CP în 1934 și a atins 2800 CP în 1945.

Daimler Benz 601

În graficul de mai jos este prezentată curba de putere a unui motor din seria Gnôme – Rhône K 14, ce realizează o putere maximă la altitudinea de 4500 m, după care, datorita faptului că este dotat cu un compresor cu o singură treaptă, scade cu circa 10% pentru fiecare 1000 m. Astfel, la o altitudine de 8000m, puterea efectivă a motorului este de 450 CP. În comparație, un Mustang P 51 echipat cu Merlin dispunea la 8000 m de o putere de 1500 CP, iar un BF 109G avea 1300 CP. Din acest motiv, IAR 80 era complet depășit la altitudini mari de aceste avioane.

Curbă putere motor K 14 în funcție de altitudine

Performanțele avionului P 51 Mustang echipat inițial cu motoare Allison, s-au îmbunatațit substanțial după montarea motoarelor Merlin. Fără acestea, P 51 Mustang ar fi fost un avion cu performanțe modeste. Variantele dotate cu Allison, motor dotat cu un compresor cu o singură treaptă (la fel ca IAR K 14), nu aveau performanțele necesare unui vânator la altitudini peste 4500m. Americanii nu au reușit să dezvolte variante de Allison cu compresoare performante, decât pentru P 38 (dotat cu turbocompresor – având spațiu mai mare) și au achiziționat și produs sub licența Merlin.

Comparație între performanțele avioanelor P 51 Mustang echipate cu motoare Allison/Merlin

Din datele prezentate mai sus, se observă, efectele îmbunătațirii treptate a performanțelor motoarelor și efectul benefic asupra carcteristicilor de zbor ale avioanelor.

Dacă la mijlocul anilor ’30, caietele de sarcini pentru avioanele de vânătoare prevedeau motoare de 1000 CP, deja în 1939 se cereau puteri de 2000 CP, cu păstrarea performanțelor la înăltimi cât mai mari.

Decizia de a cumpăra licențele de fabricație pentru motoarele Gnome-Rhône 7 k, 9 K și 14 K, a fost luată în 1933, fiind mult controversată.

Pentru a întelege mai bine contextul din acea perioadă, mai jos este prezentat un tabel cu principalele tipuri de motoare din clasa lui IAR K 14, produse pe plan mondial în anii ’30. După cum se observă, în acea perioadă erau disponibile foarte puține motoare cu putere în jur de 1000 CP. Au fost folosite două variante constructive : V12 răcite cu lichid și radiale, răcite cu aer în stea sau dublă stea.

Proiectarea și dezvoltarea unui motor de aviație este un proces ce necesită un efort susținut atât din punct de vedere tehnic cât și economic. Îmbunătățirile se fac treptat, necesitând foarte multe teste. Cei care au reușit să dezvolte produse proprii au fost fabricanții din USA, UK, Franța, Germania și Italia., restul de producători folosind licențe de fabricație. De remarcat faptul că primul motor radial cu 9 cilindri, BMW 132 , a fost o licență Pratt&Whitney R-1690 Hornet.

Rușii au achiziționat licențe pentru Wright R 1820 Cyclone, și au fabricat motorul Shvetsov M-25, cel care a echipat Polikarpov I-16 Rata., adversarul IAR-ului 80 la începutul războiului. Același motor a fost dezvoltat în Ash 62, binecunoscut prin echiparea avionului AN 2 . Din aceste motoare a fost dezvoltat Ash 82, unul din cele de mai succes motoare rusești din ww2. O altă licență a fost cea a lui Hyspano Suiza 12V , rezultând Klimov M 105, motor ce a echipat avioanele de vanătoare rusești. Tot de la francezi, a fost cumparată licența pentru Gnome-Rhône K 14.

În Romania acelor ani, pe fondul multor afaceri cu armament derulate în mari scandaluri de corupție, contractul cu firma franceză a trezit multe suspiciuni, mai ales că inițial decizia de achiziționare era în favoarea motoarelor Bristol Mercury, 9 cilindri simplă stea. folosit si pe PZL 11.

O primă observație care trebuie facută, este ca motoarele Gnome-Rhône 7 k, 9 K erau fabricate de francezi sub licență Bristol, dupa ce au făcut adaptarea lor la sistemul metric. În al doilea rând, Mercury a dezvoltat max. 850 CP, iar urmașul său Pegasus, 1000 CP. nu a fost oferit în afara UK. Englezii au produs apoi Bristol Hercules , cu 14 cilindri dublă stea de 1360 CP, motor având cămăsi rotative, nici acesta nefiind oferit sub forma de licență.

Toate motoarele franceze din gama K ( de la bulevradul Kellermann – sediul fabricii din Paris). foloseau aceiasi cilindri si aceleași pistoane, “moștenite” de la licența Bristol. Se oferea o gama de 4 motoare ( 5K, 7K, 9K 14K), cu puteri între 200 și 1000 CP, având multe repere comune.

Inițial, motorul 14K, a fost omologat în 1932, cu o putere de 660 CP. Au urmat multe îmbunătățiri, și în 1935 era fabricat în mai multe variante.

File Edit View Insert Format Tools Table Paragraph

De remarcat este raportul mic de compresie de doar 5,5 : 1, datorat lipsei în Franța a tetraetilului de plumb, folosit pentru creșterea cifrei octanice a benzinei. Au existat probleme cu sistemul de ungere și calitatea segmenților. Pentru îmbunătățirea cilindrilor, s-a aplicat o tehnologie nouă în acea epocă, nitrurarea …. Era un motor în plină dezvoltare, care nu ajunsese înca la maturitate. Primele motoare care au atins 1000 CP au fost realizate în serie în 1937.

Motorul IAR 7K a fost produs în perioada 1937- – ian 1939 într-o serie 35 bucăți, motorul iar 9K între 1937 ianuarie 1939 în număr de 175 .

Mai jos este prezentat un frgament din cartea ” Industria Aeronautica română 1925 -1945″, autor Ion Dumitrașcu, care prezintă foarte documentat “Afacerea Carp”, un scandal legat de motorul K 14 :

“Cele mai grave probleme de producţie pe care le-a avut în cele două decenii de existenţă IAR Braşov au fost legate de motorul 14K. În epocă aceste dificultăţi au fost cunoscute de opinia publică sub denumirea de „Cazul Carp”. Petre Carp era inginer licenţiat la Şcoala Politehnică Berlin – Charlotenburg. Din 1928 era angajat la IAR Braşov ocupând funcţia de şef Atelier de montaj motoare. În 1930 a devenit director al Fabricii de Motoare (avea 28 de ani), iar din 1936 conducea ca director ambele fabrici. Aceste scurte referiri biografice arată calităţile lui Carp. Din poziţia pe care o deţinea s-a împotrivit licenţei Gnôme – Rhône, achiziţionată de statul român în 1933. A preferat licenţa Bristol– Mercury, aleasă de altfel de o comisie a Ministerului Apărării Naţionale . Motorul Gnôme – Rhône 14K Mistral a fost vândut având ca specificaţie tehnică puterea nominală de 950 C.P., dar în fapt el avea 857,4 C.P. Consumul de ulei al motorului era mai mare cu peste 200% faţă de normele caietului de sarcini. Într-un raport al ataşatului militar francez la reprezentanţa diplomatică a Franţei în România, se recunoştea că motorul 14K „n’était pas à point”. Potrivit unor opinii care vor fi analizate în subcapitolul următor, motorul 14K Mistral nici nu era omologat la momentul cumpărării licenţei de către autorităţile române. Dar în 1932 un avion Potez 50 echipat cu motor 14K, pilotat de Manoilescu – Botez, a câştigat „Cupa Bibescu”. Informaţiile erau contradictorii, arătând totuşi cât de dificil era începutul producţiei acestui motor. Practic directorul Fabricii de Motoare, Petre Carp, dorea să rezolve două probleme importante pentru a realiza motorul 14K. Prima era aceea a remedierii defectelor motorului, cea mai importantă fiind aceea a consumului de ulei. A doua problemă era aceea a creşterii puterii motorului, pe care P. Carp şi-o propunea, în opinia noastră, şi dintr-o ambiţie profesională. Raportul lui A. Senkowski (specialist de la uzina aeronautică Panstwowe Zaclady Lotnicze din Polonia) datat 30 nov. 1937, cuprindea următoarea apreciere: „Je fus surpris du nombre et de la nature des défauts qui se sont produit aux pièces où l’on avait suivi strictement les dessins Gnôme – Rhône”. Surprinderea specialistului polonez se datorează şi faptului că la uzina sa nu se produceau motoarele franceze, ci motoarele britanice Bristol – Mercury sau Pegasus pentru care documentaţia licenţei nu avea erori tehnice. De aceea între anii 1933-1935, inginerii români au realizat 2176 modificări (inclusiv la motoarele Gipsy). 113 modificări mai importante ale motoarelor Gnôme – Rhône au fost analizate fiecare în parte de specialistul polonez care le-a considerat „ logiques et avantageuses, soit pour la qualité du moteur, soit pour la facilité d’exécution”. Modificările aduse atât motorului 9K cât şi 14K au încercat să remedieze consumul mare de ulei realizat prin aruncarea uleiului pe lângă arborele motor spre elice. Încercările la bancurile de probă ale motoarelor sub licenţă franceză au condus la distrugeri de piese ale motorului (cuzineţi, cilindri, pistoane, supape) datorită pierderilor de ulei. Din 1935 şi până la începutul anului 1937 s-au făcut 13 încercări eşuate pe bancul de probe cu motorul 14K (100 ore de funcţionare). Încercările în zbor ale avionului PZL 24 cu motor 14K puteau să conducă la accident aviatic datorită pieselor distruse (pistoane arse şi găurite). Motoarele sub licenţă franceză produceau vibraţii periculoase pentru siguranţa zborului avionului PZL 24. De aceea au fost încercate mai multe soluţii tehnice, care s-au finalizat cu montarea unui reductor (1/2 sau 3/4).

Consum ulei

Norma franceză 17,27 +/- 7 gr/C.P. oră

Norma M.A.M. 15+/- 5 gr/C.P. oră

Probele la bancul de încercări făcute în februarie 1938 arătau un consum de ulei la motorul 14K ameliorat de la 34 gr/C.P. oră la 24 gr/C.P. oră, deci în limitele normei franceze. În 1939 statul a comandat uzinei braşovene peste 200 de motoare 14K, fără ca acest motor să fie omologat. Probele motorului au fost trecute în contract fictiv, iar înlocuitorul secretarului de stat N. Caranfil, a semnat prin delegaţie. Situaţia în care se afla directorul Petru Carp era dificilă pentru că trebuia de fapt să facă modificările necesare pentru a omologa motorul în cel mai scurt timp. Exista în acea perioadă (1936-1938) o anume complicitate a conducătorilor instituţiilor militare aeronautice, inclusiv a Comisiei Militare de Supraveghere a IAR. Se ştia despre eforturile făcute pentru omologarea motorului 14K, dar nu se lua poziţie faţă de întârzierea contractului. Pe de altă parte, prin contactele avute cu marile firme producătoare de motoare ing. P. Carp se pare că găsise soluţii, care necesitau timp, pentru modificările necesare omologării motorului, dar a continuat perfecţionarea motorului „în scopul lăudabil de a ţine pasul cu progresul zilei”. Ing. G. Popescu – Botoşani, care între 1937-1939 era membru în Comisia Permanentă de Control şi Recepţie a materialului aeronautic din Franţa, considera că „în 1935-1936 încercările de a mări puterea motorului 14 Kirs (licenţa Gnôme – Rhône) era prematură pentru că nici firma franceză nu avea suficientă experienţă”. Pentru a câştiga timp directorul P. Carp a falsificat probele motorului fie prin alimentarea cu ulei a motorului de către lucrătorii ascunşi în pod sau sub podea, fie prin falsificarea datelor aparatelor de măsură. Descoperite aceste falsificări de date în decembrie 1937, au condus la un proces în care au fost acuzaţi alături de Petre Carp colaboratorii săi direcţi: ingineri, maiştri şi lucrători. Prin sentinţa nr. 304 din 1 iulie 1938 a Tribunalului Militar al Corpului II Armată Secţia I, grupul de la IAR Braşov a fost condamnat la pedepse de la 10 luni la 2 ani închisoare. Renumele de bun specialist al lui Petru Carp a rămas intact. În 1941 P. Carp a fost solicitat ca expert, alături de directorul general al IAR, pentru cumpărare de licenţe de motoare din Germania. Şi colaboratorii săi ing. Lascu I. şi ing. Botha A., maiştrii A. Neacşu şi Emil Ştefan, erau solicitaţi de uzină, în februarie 1938, din arest pentru a lucra la bancul de probe. După înlăturarea ing. P. Carp de la conducerea Fabricii de Motoare s-au succedat trei directori pe o perioadă scurtă de timp (1938-1940). Comandor ing. I.Popp, care a devenit ulterior secretar de stat în Ministerul Aerului şi Marinei, nu a reuşit să omologheze motorul 14K, fiind aproape un an la conducerea Fabricii de Motoare. În Comitetul de Direcţie al uzinei comandorul I. Popp a recunoscut în iulie 1938 că „trebuie studiat prin tatonări, care cer timp de studiu”. Reprezentantul firmei franceze, ing. Skaff, arăta că omologarea motorului avea şanse de reuşită în proporţie de 80%. Noul director A. Stambuleanu (1939-1940) a reuşit să omologheze motorul IAR 14KIIC32 care corespundea modelului Gnôme – Rhône. Procesul verbal nr. 1331 din 24 nov. ’39 arăta că motorul 1000A a trecut probele de recepţie şi a fost omologat. Primele 25 motoare IAR 1000A au fost livrate între sept. 1939 – aprilie 1940 .Denumit oficial 14KIVC32 motorul avea puterea nominală de 1000 C.P., cu turaţia de 2300 rpm la 3200 m altitudine. Contribuţia tehnică a inginerilor IAR Braşov la realizarea acestui motor a fost „inspirată” de informaţiile trimise de inginerii români aflaţi la uzina Gnôme – Rhône, privind modificările făcute la motorul francez 14N. Aceste elemente în opinia lui Gh. Popescu – Botoşani, director al Fabricii de Motoare în anii 1940-1944, au permis trecerea de la 14KIIC32 la 14KIVC38 (1000A1). Necesităţile războiului cereau performanţe mai ridicate. Pentru un motor care la 4000 m altitudine să aibă o putere de peste 1000 C.P. şi o viteză de 520 km/h s-au făcut încercări noi. Modelele 14KIVC38 (1000A1) şi 1000B reuşeau să dea puterea de peste 1000 C.P. la 3800 m altitudine. Deşi aprobate de Comitetul de Conducere şi de gen. Ghe. Negrescu (Directorul General al Aerului), I. Popp a impus un regim de turaţie superior care nu a omologat modelul 1000B. Acest regim de turaţie fusese omologat la motoarele Gnôme – Rhône 14kfs şi 14 kfr, dar inginerii IAR nu au putut să obţină această performanţă. “

Inginerul Petre Carp a emigrat ulterior în Elveția unde a lucrat în cadrul celebrei firme ASEA Brown Boveri (ABB).

Cifrele referitoare la consumul de ulei sunt contradictorii. În prezentarea motoarelor K 14 este precizat un consum de 7l/h, în condițiile în care de obicei se folosește consumul specific, exprimat in g/CP/H, consumul orar fiind influențat de regimul de turație al motorului pe parcursul misiunii. În alte specificații este trecut un consum de 20 g/CP/h, iar în manualul avionului IAR 80 este trecut un consum de 10+/- 5 g/CP/h, echivalent aproximativ în 9+/- 4 l/h. De precizat că rezervorul de ulei al motorului avea o capacitate de 68 l, din care 35 l volum util. Tabelul prezentat mai sus ce conține caracteristicile motoarelor din epocă, prezintă și consumul specific de ulei , situat în jurul valorii de 10 g/CP/h. De observat că motorul Gnome Rhone 14 N , are consumul mult mai redus decât motorul 14K. Francezii au făcut mumeroase modificări pentru îmbunătățirea performanțelor : pistoane ameliorate, s-a dublat debitul pompelor de ulei, s-a introdus un sistem de injecție ulei pentru pornirea la rece, au fost înlocuiți labirinții de etanșare al arborelui compresorului. s-a introdus un circuit suplimentar pentru ungere culbutori la cilindrii superiori. Toate aceste măsuri au dus la posibilitatea creșterii puterii la 1000 CP. Acest motor modificat a fost prezentat în primavara anului 1936 sub numele 14N-0 – model în curs de omol;ogare, sau model K 14 1937. Aceste modificări au fost aplicate si motorului IAR K 14. Începând cu 1938, guvernul francez a interzis acordarea de licențe pentru motorul 14 N, dar cei care cumpăraseră licențe pentru 14 K, au primit informațiile necesare îmbunătațirii performanțellor. Motorul 14N a fost omologat în septembrie 1938, conform unor norme tehnice de omologare mai exigente, impuse de armata franceză.

Motorul IAR 14K 1000A , a fost realizat, îmbunătățit și omologat de inginerii români, pe baza informațiilor primite de la firma franceză,, fiind varianta autohtonă pentru 14N. Ulterior, fără contribuția franceză, motorul IAR14K 1000A a stagnat ca performanțe, în timp ce concurența evolua dramatic.

Francezii au dezvoltat ulterior si varianta 14R , motor de 1300 CP, cu un compresor cu două trepte, dar au fost ocupați de nemți și nu a intrat în producția de serie.

Rușii în schimb, au reusit să construiasca motoarele Tumansky M-87 sub licență Gnome Rhone 14 K, având inițial aceleași probleme ca și IAR 14 K. Ulterior, au reușit să îl îmbunătățeasca, în varianta M-88 de 1100 CP, cu un raport de compresie de 6,1:1 și dotat cu un compresor cu două trepte, realizând performanțe mult mai bune și la înălțimi mai mari. Au fost produse în peste 22000 exemplare, dotând în principal cele peste 7000 bombardiere Ilyushin IL-4 și avioanele de recunoaștere și atac la sol Sukhoi-2. A mai fost testat și pe Polikarpov I-180, care nu a intrat în producția de serie. Se observă că la o înăltime de 7000m motorul M88B, dezvolta 850 CP, iar K 14 doar 650 CP. Diferența se datorează celei de a doua trepte de compresor.

Caracteristici motoare rusești

Motorul K 14 a fost produs cu dificultățile inerente oricărui început, pe baza licenței unui motor care încă evolua . Este de admirat efortul specialiștilor într-o fabrică nou iînființată, cu personal în formare, într-o țara cu o industrie slab dezvoltată. Probabil multe din controversele născute se datorează neînțelegerii complexitații unui astfel de proces.

In Romania nu s-a reusit pană în prezent proiectarea și producția de serie pentru nici un motor cu ardere internă în nici un domeniu ( auto, naval, feroviar, aviație, energie), tot ce s-a produs fiind bazat pe licențe : Renault, Citroen, MAN, Saviem, Fiat, Sulzer, Rolls Royce, etc, sau produse direct de ..Ford, Daewoo…

Din păcate, povestea avioanelor romanești cu probleme la motoare , s-a repetat :

IAR 93 a avut performanțe modeste datorită licenței motorului Rolls Royce Viper 632-41/ 633-47,tracțiunea dezvoltată de aceste motoare fiind insuficientă
IAR 99 a rămas dotat cu un motor cu reacție simplu flux, în´condițiile În care toate trainerele concurente dispun de motoare dublu flux, mult mai eficiente
IAR 95 nu a depășit faza de planșetă datorită lipsei de motoare
BAC-1-11 afost construit sub licență cu motoare Spey, al căror nivel de zgomot s-a dovedit ulterior prohibitiv pe aeroporturile internaționale

În concluzie, motorul IAR 14 K, cu toate controversele, a fost una din puținele opțiuni disponibile pentru IAR 80. Dacă inițial acesta ar fi trebuit echipat cu motorul JUMO 211, acesta a fost disponibil doar în 1942, mult prea târziu, la fel ca și licența pentru DB 605 .

Producția de motoare de aviație în acei ani, a fost o adevărată performanță industrială., care merită tot respectul nostru.

Bibliografie :

Ion DUMITRAŞCU Industria Aeronautică Română Braşov (1925 – 1945) Editura Dominor, Bucureşti 2008
ISBN: 978-973-1838-58-8

https://en.wikipedia.org/wiki/Gnome_et_Rh%C3%B4ne

http://engine.aviaport.ru/issues/37/page20.html

http://www.historyofwar.org/articles/weapons_heinkel_he_170.html

https://ro.wikipedia.org/wiki/IAR_80

https://howlingpixel.com/i-en/Gnome-Rh%C3%B4ne_Mistral_Major

https://en.wikipedia.org/wiki/Shvetsov_M-11

http://all-aero.com/index.php/64-engines-power/12891-gnome-rhone-mistral-major-gnome-rhone-14k-manfred-weiss-wm-k-14-piaggio-p-xi-iar-14k-tumansky-m-87-14

https://en.wikipedia.org/wiki/Shv https://ww2aircraft.net/forum/threads/twin-wasp-r1830-92-performance.14721/ etsov_ASh-82

https://ww2aircraft.net/forum/threads/another-take-on-superchargers.48988/ ww2aircraft.net/forum/threads/twin-wasp-r1830-92-performance.14721/