Cazas japoneses ¿por qué tan lentos?

[alejandro_]

El tema de las velocidades máximas es farragoso porque no existen (o se han encontrado) los documentos originales de las pruebas. En ellas se indican qué tipo de potencia fue utilizada para lograr las cifras. En cualquier caso, los cazas japoneses eran más lentos que sus enemigos aliados por varias razones:

a) Escasa fiabilidad de los motores de más de 1.500HP.
b) Peor gasolina.
c) A cotas medias y altas, compresores menos avanzados.

El Hayate que llegó a 687km/h tenía gasolina americana y un sistema de inyección de combustible reconstruido por los americanos. No creo que pueda ser tomado como referencia, aunque sí como muestra del potencial del diseño.

Saludos.

[cv-6]

El tema de las velocidades máximas es farragoso porque no existen (o se han encontrado) los documentos originales de las pruebas. En ellas se indican qué tipo de potencia fue utilizada para lograr las cifras. En cualquier caso, los cazas japoneses eran más lentos que sus enemigos aliados por varias razones:

a) Escasa fiabilidad de los motores de más de 1.500HP.
b) Peor gasolina.
c) A cotas medias y altas, compresores menos avanzados.

¿Significaría eso que los motores supuestamente de 2000 HP en realidad no eran capaces de proporcionar esa potencia? Supongo que eso resolvería (al menos en parte) el enigma.

[alejandro_]

¿Significaría eso que en realidad los motores supuestamente de 2000 HP en realidad no eran capaces de proporcionar esa potencia? Supongo que eso resolvería (al menos en parte) el enigma.

Sí, porque si la refrigeración o gasolina no es de calidad, no alcanzas las potencias logradas en condiciones óptimas.

Saludos.

[Emil Dermuth]

Saludos a todos:
En este interesante hilo se han hecho referencias a la calidad de las gasolinas en cuanto a la mejora de los rendimientos de los motores, por ejemplo

En el caso de una gasolina de mayor octanaje, esta contiene un poder explosivo mayor, por lo que aumenta la cantidad de potencia nominal disponible. El uso de este tipo de combustibles, tiene un pero. Si no se refuerzan las partes moviles del motor, las cuales estan diseñadas para una potencia inferior, se acorta la vida util del motor, asi como su fiabilidad, pues el uso de una energia superior conlleva un desgaste y una temperatura de funcionamiento mayor, por lo que se expone al motor a un desgaste mayor.

Lamento discrepar en la primera parte de esta cita, pero es que en cierta forma no está correctamente expresado, ya que, el octanaje lo que en realidad mide es el poder antidetonante de la gasolina, es decir, la capacidad que tiene el combustible de ser sometido a presión sin que estalle antes de recibir la chispa de la bujía. Si esto se produce el motor de descompensa, ya que al no estar todos los cilindros trabajando en su tiempo se produce pérdida de potencia, petardeo y vibración en las bielas.
Las gasolinas son una mezcla de hidrocarburos, y por lo tanto son todas distintas dependiendo de las proporciones. Se denomina nº de octano porque se eligió al iso-octano (que es muy antidetonante) para asignarle en nº 100 y al n-heptano(que es muy detonante) para asignarle el nº 0, así que el nº de octano se asigna por comparativa con estos dos hidrocarburos.
En resumen una gasolina cuanto mayor octanaje tenga, mayor capacidad tendrá de obtener más energía del motor y mayor capacidad de someterlo a regímenes altos sin pérdidas de potencia.
Interesante hilo, más aún cuando la cuestión inicialmente formulada no está aún resuelta del todo.

Un saludo

[mark]

Yo creo que lo ideal sería que cv-6 o algún otro compañero, citara un caso concreto de dos aviones contemporáneos, uno japonés y otro americano, de los que, con fuentes lo más fiables posibles e idénticas para ambos aviones, tengamos las prestaciones completas de cada avión y a partir de ahí podamos analizar por qué a supuesta igualdad de potencias tenemos importantes diferencias de velocidad punta.

Hasta conocer de qué fuentes obtenemos los datos yo dejaría aparcado el asunto del número de octanaje, pues si éstos vienen directamente del fabricante no tiene sentido que éste dé la potencia del motor para una gasolina con un octanaje determinado y la velocidad punta con el motor alimentado con otra gasolina. En otras palabras, las potencias son las que son con las gasolinas que ambos bandos usaron durante el conflicto. Si luego los japoneses no pudieron usar una gasolina con suficiente nº de octanaje y por lo tanto sus motores no consiguieron los rendimientos deseados o esperados por los fabricantes es un hecho independiente a que los datos que dieron estos fabricantes japoneses sobre sus aviones eran los que eran.

Saludos.

[cv-6]

Yo creo que lo ideal sería que cv-6 o algún otro compañero, citara un caso concreto de dos aviones contemporáneos, uno japonés y otro americano, de los que, con fuentes lo más fiables posibles e idénticas para ambos aviones, tengamos las prestaciones completas de cada avión y a partir de ahí podamos analizar por qué a supuesta igualdad de potencias tenemos importantes diferencias de velocidad punta.

Hasta conocer de qué fuentes obtenemos los datos yo dejaría aparcado el asunto del número de octanaje, pues si éstos vienen directamente del fabricante no tiene sentido que éste dé la potencia del motor para una gasolina con un octanaje determinado y la velocidad punta con el motor alimentado con otra gasolina. En otras palabras, las potencias son las que son con las gasolinas que ambos bandos usaron durante el conflicto. Si luego los japoneses no pudieron usar una gasolina con suficiente nº de octanaje y por lo tanto sus motores no consiguieron los rendimientos deseados o esperados por los fabricantes es un hecho independiente a que los datos que dieron estos fabricantes japoneses sobre sus aviones eran los que eran.

Saludos.

Intentaré poner unos cuantos datos de la colección de revistas "Aviones de Guerra", aunque creo que a todos se nos ocurre algún que otro ejemplo. Respecto a lo que dices de la gasolina, estoy de acuerdo. Basicamente, las cifras oficiales de potencia no tienen por qué ser menos fiables que las de velocidad (y precisamente eso es lo que me despista). Tal vez todo se reduzca a que los motores si podían dar la potencia anunciada, pero no podían mantenerla durante tanto tiempo como los motores de sus rivales (obviamente, incluso con el motor a tope, se tarda en alcanzar una gran velocidad), por lo que no podían acelerar al máximo durante el tiempo necesario para alcanzar los 650-700 Km/h de sus rivales.

[cv-6]

Bueno, aquí van los ejemplos (basicamente, los aviones en los que pensaba cuando abrí este hilo).
Kawanishi N1K2-J
Motor: Nakajima Nk9H Homare 21 de 1484 Kw (unos 1990 Hp)
Pesos: Vacío 2657 Kg, Máximo 4860 Kg (Sin cargas externas, el peso máximo deben ser unos 500 Kg menos, alrededor de 4300 Kg)
Velocidad máxima: 595 Km/h

Nakajima Ki-44-IIb
Motor: Nakajima Ha-109 de 1133 Kw (unos 1520 Hp)
Pesos: Vacío 2105 Kg, Máximo 2995 Kg (en la revista no indica más armamento que el fijo)
Velocidad máxima: 605 Km/h

Nakajima Ki-84 IA
Motor: Nakajima Ha-45 de 1416 Kw (unos 1900 Hp)
Pesos: Vacío 2660 Kg, Máximo 3890 Kg (Sin cargas externas, el peso máximo deben ser unos 500 Kg menos, alrededor de 3400 Kg)
Velocidad máxima: 631 Km/h

Ahora, unos cuantos aviones de otras partes del mundo:
Supermarine Spitfire Mk XIV
Motor: Rolls Royce Griffon 65 de 1517 Kw (unos 2030 Hp)
Pesos: En vacío, equipado (no tengo muy claro lo que significa eso) 2892 Kg, máximo 3852 Kg (Sin cargas externas, el peso máximo deben ser unos 450-500 Kg menos, alrededor de 3400 Kg)
Velocidad máxima: 708 Km/h

Republic P-47D Thunderbolt (aunque supera claramente en potencia a todos los mencionados hasta ahora, también es muchísimo más grande y pesado, así que creo que una cosa podría compensar la otra)
Motor: Pratt&Withney R2800-21 de 1715 Kw(unos 2300 Hp)
Pesos: Vacío 4491 Kg, máximo 6804 Kg (Sin cargas externas, el peso máximo deben ser unos 1100 Kg menos, alrededor de 5700 Kg)
Velocidad máxima: 697 Km/h

Focke-Wulff 190-D9
Motor: Junkers Jumo 213A de1324 Kw (unos 1775 Hp)
Pesos: Vacío 3490 Kg, máximo 4840 (Sin cargas externas, el peso máximo deben ser unos 500 Kg menos, alrededor de 4300 Kg)
Velocidad máxima: 686 Km/h.

Sorprendentemente, la ficha del Bf-109G no incluía su potencia, así que he decidido no incluir sus datos, pero creo que con lo que tenemos aquí las diferencias se notan bastante.

[Emil Dermuth]

Saludos a todos:
Al analizar las características de los distintos aviones solo estamos analizando las potencias y pesos de los mismos, y nos estamos olvidando de un parámetro aerodinámico fundamental como es "la carga alar". Es decir, el peso que soporta cada metro cuadrado de ala. Una carga alar menor implica un ala de más tamaño y más gruesa, lo que produce un mayor rozamiento aerodinámico. Los aviones con menor carga alar pueden sustentarse con menos energía, pero pierden velocidad. En los diseños de aeromodelismo se dice que con poca carga alar tendrás un avión flotón y con mucha carga alar tendrás un avión rápido. Aunque no es tan simple el efecto de la carga alar, ya que es un factor muy complicado que influye en la agilidad, el consumo, la trepada, la velocidad de pérdida, la carrera de despegue y un sin fin de características, de hecho al variar la carga alar se benefician unas características y se perjudican otras.
Estimado camarada cv-6, si es posible, (perdón por las molestias) sería interesante que en el caso de aparecer en las fichas de los modelos que has listado el dato de la carga alar, lo incluyeras en futuras aportaciones, gracias.

Saludos cordiales.

[mark]

También nos estamos olvidando de la altura a la que se consigue la velocidad máxima. Es probable que aunque los motores japoneses ofrezcan potencias similares a sus contrincantes su rendimiento sea más pobre a determinadas altitudes, (quizá por el tipo de compresores usados). Si los motores japoneses conseguían su mejor balance potencia - altura a cotas inferiores a los otros aviones que citas, esto explica por qué sus velocidades máximas son inferiores, y es que a mayor altura menor resistencia aerodinámica por menor densidad del aire. Tampoco debemos olvidar que, por este mismo razonamiento, un caza japonés puede tener una velocidad máxima inferior a su homólogo norteamericano pero también puede tener una velocidad idéntica o superior a ciertas altitudes.

Y por supuesto no debemos olvidar la importancia de los diseños de aviones y motores respecto a la velocidad. No todo es la potencia del motor, sino la resistencia aerodinámica o la carga alar, como comentaba el compañero Emil Dermuth. Por ejemplo, de los aviones que has puesto el más rápido es el Spitfire, precisamente el único que monta un motor lineal en V y, por lo tanto, el mejor motor aerodinámicamente hablando frente a los distintos motores radiales que montan el resto. Evidentemente esto no siempre se cumple pero es otro factor a tener en cuenta.

Saludos.

[cv-6]

Emil y mark, gracias por vuestras opiniones. Precisamente la duda que yo tengo es si el problema japonés vendría sólo de que los motores no eran tan potentes como se suponían (como indicaba Alejandro) o si vendría más bien de que el diseño de sus aviones no aprovechaba tanto la potencia del motor (al menos en lo que respecta a la velocidad).
Emil, respecto a la carga alar, creo que no tiene que ver con el grosor del ala, sólo con la superficie y el peso del avión. Lo que sí creo es que las alas más gruesas daban más sustentación (tanto una gran sustentación como una carga alar baja favorecen, si no me equivoco, la capacidad de realizar giros cerrados, una característica muy apreciada por los japoneses), aunque una mayor superficie alar (lo que reduce la carga alar) creo que también aumenta la resistencia (aquí estoy hablando de memoria y sólo de cosas que he leído en internet, ya que es un tema que no conozco). Respecto a datos de carga alar, ahora mismo no sé si en las fichas se incluía la superficie alar (la carga alar estoy casi seguro de que no), tendré que revisarlo.
Respecto a lo que ha dicho mark de que los problemas de los motores japoneses con la altura, me gustaría mencionar que los 686 Km/h del FW 190-D9 se alcanzaban a 20000 pies (unos 6100 m) de altura, es decir, más o menos la misma altura a la que el Ki-84 alcanzaba su velocidad máxima. Es más, ese problema de altura también lo sufrían el FW 190-A y el Hawker Typhoon y también eran claramente más veloces.

[alejandro_]

Al inicio del conflicto la gasolina era de 92 octanos, pero se fue reduciendo a medida que avanzaba la guerra. En 1944 era 87 o incluso menos. Quien tenga un rato puede leer la investigación de los americanos tras la guerra:

- X-38(N)-2: Japanese Fuels and Lubricants-Article 2, Naval Research on Aviation Gasoline

http://www.fischer-tropsch.org/primary_ ... MJ_toc.htm

Saludos.

[mark]

Respecto a lo que ha dicho mark de que los problemas de los motores japoneses con la altura, me gustaría mencionar que los 686 Km/h del FW 190-D9 se alcanzaban a 20000 pies (unos 6100 m) de altura, es decir, más o menos la misma altura a la que el Ki-84 alcanzaba su velocidad máxima.

Los datos a veces difieren ligeramente según la fuente. El Fw 190-D9 alcanzaba su velocidad máxima a 11.000 m y ésta era de 710 km/h. Sin embargo, a 6.600 m su velocidad máxima era de 685 km/h, prácticamente idéntica a la del Nakajima Ki-84-Ia a 6.100 m, que era de 687 km/h. Seguro que el Fw 190-D9 a 6.100 m era aún algo más lento que el Ki-84-Ia. Todo depende del rendimiento de motores y diseños aerodinámicos a las distintas altitudes.

[mark]

Es más, ese problema de altura también lo sufrían el FW 190-A y el Hawker Typhoon y también eran claramente más veloces.

El Hawker Typhoon Mk Ib tenía una velocidad máxima inferior a la del Ki-84. Ésta era de 663 km/h a 5.485 m de altura. Es decir, a los 6.100 m, cota a la que el Ki-84 lograba su máxima velocidad, el Typhoon seguro era mucho más lento que el avión japonés. Sin embargo el avión inglés lograba estas prestaciones con un motor Napier Sabre IIB que obtenía una potencia de 2.200 HP, muy superior a los 1.990 HP del motor Nakajima Ha-45-21 Homare que montaba el Ki-84. Un claro ejemplo de que la potencia del motor no marca por sí sola la velocidad máxima, pero en este caso en favor del avión japonés.

[cv-6]

Los datos a veces difieren ligeramente según la fuente. El Fw 190-D9 alcanzaba su velocidad máxima a 11.000 m y ésta era de 710 km/h. Sin embargo, a 6.600 m su velocidad máxima era de 685 km/h, prácticamente idéntica a la del Nakajima Ki-84-Ia a 6.100 m, que era de 687 km/h.

mark, recuerda que yo estoy mencionando sólo datos oficiales, por lo que la velocidad "válida" para el Ki-84 sería de 631 Km/h, no 687 del Ki-84 "mejorado" por los norteamericanos. En lo del 190 tienes razón , la velocidad que yo había dicho correspondía a 22000 pies, no 20000 (ya de paso, sería interesante saber por qué casi siempre se habla como velocidad máxima del Dora de esos 685 Km/h, pero eso sería salirnos del asunto que nos ocupa ).

[Emil Dermuth]

Emil, respecto a la carga alar, creo que no tiene que ver con el grosor del ala, sólo con la superficie y el peso del avión. Lo que sí creo es que las alas más gruesas daban más sustentación (tanto una gran sustentación como una carga alar baja favorecen, si no me equivoco, la capacidad de realizar giros cerrados, una característica muy apreciada por los japoneses

Creo, estimado compañero cv-6 que no me he explicado bien anteriormente, quería decir que la carga alar depende únicamente de la superficie de las alas y del peso total del avión, lo que pasa es que normalmente el hecho de fabricar alas más grandes suele llevar aparejado que sean más gruesas, por lo que la resistencia aerodinámica aumenta por doble motivo.
Respecto a lo segundo estoy totalmente de acuerdo contigo, los japoneses apreciaban en un caza sobre todo la agilidad, por lo que en sus diseños priorizaban esta característica por encima de la velocidad.

Al inicio del conflicto la gasolina era de 92 octanos, pero se fue reduciendo a medida que avanzaba la guerra. En 1944 era 87 o incluso menos. Quien tenga un rato puede leer la investigación de los americanos tras la guerra:

Totalmente de acuerdo contigo amigo Alejandro, tanto Japón como Alemania tenían una gran carencia de combustible, y lo que primero escasea son las gasolinas de alto octanaje, ya que se necesitan buenos crudos para producirlas. Por eso al final de la contienda Alemania y Japón usaban gasolinas de muy baja calidad.

Pienso que la respuesta a la pregunta inicial de este hilo no será única, sino que serán varios los motivos causantes de la lentitud de los cazas japoneses.

Un cordial saludo a todos