Engranaje de sincronización

Un engranaje de sincronización (también conocido como sincronizador de cañón o engranaje interruptor ) era un dispositivo que permitía a una aeronave con configuración de tractor monomotor disparar su armamento de avance a través del arco de su hélice giratoria sin que las balas golpearan las palas. Esto permitió que la aeronave, en lugar del arma, apuntara al objetivo.

Había muchos problemas prácticos, la mayoría derivados de la naturaleza intrínsecamente imprecisa del disparo de un arma automática , la gran (y variable) velocidad de las palas de una hélice que giraba y la muy alta velocidad a la que cualquier engranaje que sincronizara los dos tenía que funcionar. funcionar. En la práctica, todos los engranajes conocidos funcionaban según el principio de activar activamente cada disparo, a la manera de un arma semiautomática .

El diseño y la experimentación con sincronización de cañones se habían llevado a cabo en Francia y Alemania en 1913-1914, siguiendo las ideas de August Euler , quien parece haber sido el primero en sugerir montar un armamento fijo disparando en la dirección de vuelo (en 1910). Sin embargo, el primer equipo práctico —aunque lejos de ser confiable— para entrar en servicio operativo fue el de los cazas Fokker Eindecker , que entraron en servicio de escuadrón con el Servicio Aéreo Alemán a mediados de 1915. El éxito del Eindecker condujo a numerosos dispositivos de sincronización de armas, que culminaron en el engranaje hidráulico Constantinesco británico razonablemente confiable de 1917. Al final de la guerraLos ingenieros alemanes estaban en camino de perfeccionar un engranaje utilizando un enlace eléctrico en lugar de mecánico o hidráulico entre el motor y la pistola, y la pistola se activaba mediante un solenoide en lugar de un "motor de gatillo" mecánico.

De 1918 a mediados de 1930 el armamento estándar para un avión de combate se mantuvo dos rifle de calibre sincronizados ametralladoras , disparando hacia adelante a través del arco de la hélice. Sin embargo, a finales de la década de 1930, el papel principal del caza fue visto cada vez más como la destrucción de grandes bombarderos totalmente metálicos , para los cuales este armamento era inadecuadamente liviano. Dado que no era práctico tratar de colocar más de uno o dos cañones adicionales en el espacio limitado disponible en la parte delantera del fuselaje de un avión monomotor , esto llevó a que una proporción cada vez mayor del armamento se montara en las alas, disparando fuera del arco. de la hélice. Sin embargo, la redundancia concluyente de los engranajes de sincronización no llegó finalmente hasta la introducción de la propulsión a chorro. y la ausencia de una hélice para sincronizar los cañones.

Un mecanismo para permitir que un arma automática dispare entre las palas de una hélice giratoria generalmente se denomina engranaje interruptor o sincronizador. Ambos términos son más o menos engañosos, al menos en la medida en que explican lo que sucede cuando el engranaje funciona. ^[1]

El término "interruptor" implica que el engranaje hace una pausa, o "interrumpe" el disparo del arma en el punto donde una de las palas de la hélice pasa por delante de su boca. La dificultad es que incluso las hélices que giran relativamente lentamente de los aviones de la Primera Guerra Mundial generalmente giran dos o incluso tres veces por cada disparo que puede disparar una ametralladora contemporánea. Por lo tanto, una hélice de dos palas obstruiría el arma seis veces en cada ciclo de disparo del arma, una de cuatro palas doce veces. Otra forma de decirlo es que un arma "interrumpida" habría sido "bloqueada" más de cuarenta veces por segundo, ^[2]mientras estaba disparando a una velocidad del orden de siete rondas por segundo. Como era de esperar, los diseñadores de los llamados engranajes interruptores encontraron esto demasiado problemático para intentarlo seriamente, ya que los espacios entre las "interrupciones" habrían sido demasiado cortos para permitir que la pistola disparara. ^[3]

Se ajusta el engranaje de sincronización de un Messerschmitt Bf 109 E1 (enero de 1941). Se utiliza un disco de madera unido a la hélice para indicar dónde pasa cada ronda a través del arco de la hélice.

Hélice de un Albatros C.III. Una cuchilla cortada por un engranaje de sincronización defectuoso o mal ajustado

Pistola sincronizada disparando mal "fuera de sincronía". Todas o la mayoría de las balas golpean una hoja de la hélice, destruyéndola rápidamente.

Un intento de sincronizar un arma inadecuada o municiones defectuosas / dispares (disparos "rebeldes"), algunos de los cuales corren el riesgo de golpear la hélice.

El armamento "tres-Spandau" original del prototipo Fokker E.IV, antes de que se retirara el cañón de babor. Los ejemplos de producción tenían dos pistolas, dispuestas simétricamente.

Dibujo de la patente de Euler de 1910 para una ametralladora fija de disparo delantero

Basado en la primera patente conocida de un engranaje que permite que un arma automática dispare a través de las palas de la hélice de un avión que gira.

Boceto de los dibujos de diseño de Morane-Saulnier basados ​​en una patente francesa original (1914)

Hélice dañada de un avión Sopwith Baby c. 1916/17 que muestra los agujeros de bala de una ametralladora disparada a través de la hélice sin sincronizador.

Cañón no sincronizado: dispara de forma más o menos aleatoria alrededor del disco de la hélice: la mayoría de las rondas pasan, pero algunas golpean la hélice

Hélice recuperada con deflectores capturados por los alemanes.

Engranaje de sincronización Fokker configurado para prueba de disparo en tierra. El disco de madera registra el punto en el disco de la hélice por donde pasó cada ronda. El diagrama de la derecha muestra el resultado probable de un equipo que funcione correctamente. Las imprecisiones inherentes tanto en el engranaje como en el disparo del arma, pequeñas fallas en la munición de servicio normal e incluso las diferentes tasas de RPM del motor, se combinan para producir una "extensión" de impactos, en lugar de que cada bala golpee el disco en precisamente el mismo lugar

Engranaje de sincronización que funciona correctamente: todos los proyectiles dispararon bien dentro de la zona "segura" (bien lejos de la hélice)

Detalle de los primeros Fokker Eindecker: el carenado se quitó, mostrando el engranaje Stangensteuerung original de Fokker conectado directamente a la transmisión de la bomba de aceite en la parte trasera del motor

Diagrama de la forma de producción del mecanismo de sincronización " Stangensteuerung " de Fokker . La manija verde se usa para bajar el seguidor de leva rojo sobre la rueda de leva unida al eje de la hélice. Cuando la leva levanta el seguidor, la varilla azul se presiona contra el resorte, lo que permite alcanzar la placa del gatillo amarilla cuando se presiona el botón de disparo violeta

Stangensteuerung ametralladora sincronizada montado bien hacia adelante sobre el Albatros C.III

Cañones gemelos sincronizados por el sistema Zentralsteuerung en un caza Fokker D.VIII . Los "tubos" que conectan las pistolas y el motor son ejes de transmisión flexibles

LVG EI , con anillo Schneider y cañón sincronizado de disparo hacia adelante, presumiblemente con un equipo diseñado por Schneider, sobre el que ahora no se sabe nada

Montaje de la pistola Vickers sincronizada en Bristol Scout, utilizando el engranaje Vickers-Challenger: observe la varilla de empuje larga en un ángulo incómodo

Aplicación mucho más ordenada y práctica del equipo Vickers-Challenger para la pistola Vickers sincronizada de un RE8

Cam engranaje de Scarff Dibovsky

Un diagrama del manual de mantenimiento para la instalación del engranaje de sincronización Sopwith-Kauper (Mk.III) en la producción inicial de Sopwith Camels (1917)

Dibujo de la oficina de patentes de EE. UU. Para el engranaje de sincronización CC. El componente similar a una bomba era el depósito de aceite y estaba situado en la cabina. Al levantar la manija, se aseguró de que hubiera una presión hidráulica adecuada para operar el engranaje.

Una pistola Vickers sincronizada instalada en un banco de pruebas improvisado; un motor eléctrico impulsa una estructura que simula la hélice

Nieuport 17 con ametralladora sincronizada por sistema Alkan-Hamy. El carrete grande detrás de la ametralladora es un carrete de recogida para el cinturón de municiones y no tiene nada que ver con el engranaje de sincronización. Observe cómo la varilla de empuje se ha convertido efectivamente en parte de la pistola.

Maqueta del fuselaje del prototipo Hawker Hurricane, que muestra la instalación del motor Merlin y la ametralladora Vickers sincronizada originalmente proyectada (posteriormente eliminada)

Un Messerschmitt Bf 109E que muestra un par tradicional de ametralladoras sincronizadas, un motorkanone disparando a través del cubo de la hélice y los cañones de las alas.