Tekniikka | Taistelu Englannista loi lentokonemoottorien legendan – Rolls-Royce Merlin käänsi toisen maailmansodan kulun
Kesällä 1940 Etelä-Englannissa tuoksui kuuma glykoli, korkeaoktaaninen polttoaine ja palanut öljy.
Taivaalta kuului matalaa ukkosmaista jyrinää, joka sai katseet kääntymään parveen sulavalinjaisia hävittäjiä Rolls-Royce Merlin V12 -moottoreineen.
Kun brittiläiset ja ulkomaalaiset vapaaehtoislentäjät kiipesivät koneisiinsa, he uskoivat henkensä kyseisen yhden ainoan moottorityypin varaan. Käynnistyessään se yski ensin paksun, sinertävän savupilven, ennen asettumista tasaiseen, repivään ja matalaan murinaan.
Historian legendaarisin lentokonemoottori syntyi vuonna 1933 Rolls-Roycen kehittämänä nimellä PV-12 (Private Venture). Britannian ilmailuministeriö ei aluksi uskonut hankkeeseen lainkaan, joten yhtiö joutui ottamaan merkittävän taloudellisen riskin ja kehittämään moottoria omalla rahoituksellaan.
Rolls-Roycen perustajaosakas ja pääsuunnittelija Sir Henry Royce oli vaikuttanut ratkaisevasti yhtiön aiempien lentokonemoottoreiden kehitykseen ja hahmotellut myös tulevien moottoreiden suunnitteluperiaatteita. Erityisesti luotettavan Kestrel-moottorin ominaisuuksia haluttiin yhdistää yhtiön maineikkaita nopeuskilpailuja voittaneiden kilpamoottorien hurjaan tehoon.
Henry Royce itse oli jo iäkäs ja vakavasti sairas. Hän osallistui edelleen suunnittelutyöhön ja vaikutti tulevien moottoreiden kehityssuuntiin, mutta kuoli huhtikuussa 1933 ennen kuin PV-12:n kehitystyö pääsi kunnolla vauhtiin.
Yhtiön perinteen mukaisesti moottori nimettiin petolinnun, pienen ja pippurisen ampuhaukan, mukaan Merliniksi. Nimi oli tietyllä tapaa enteellinen, sillä ampuhaukka tunnetaan ketterydestään ja kyvystään iskeä saaliinsa kimppuun salamannopeasti.
Merlinin alkuperäiset prototyypit kärsivät vakavista luotettavuusongelmista, kuten laakerien kulumisesta ja jäähdytysjärjestelmän ongelmista.
Ensimmäiset PV-12-moottorit tuppasivat kirjaimellisesti hajoamaan käsiin testiajoissa; sylinterinkannet halkesivat, venttiilinnostimet jumiutuivat ja jäähdytysnesteet valuivat pitkin lattioita.
Alkuperäinen ajatus käyttää haihtumiseen perustuvaa höyryjäähdytystä osoittautui käytännön ilmailukäytössä epäkäytännölliseksi, sillä järjestelmä oli herkkä paineenvaihteluille ja vaikea toteuttaa operatiivisissa olosuhteissa. Sitkeän kehitystyön ja glykolipohjaiseen nestejäähdytykseen siirtymisen ansiosta moottori saatiin tuotantovalmiiksi vuonna 1936.
Etyleeniglykoli mahdollisti huomattavasti korkeamman käyttölämpötilan ja vaati paljon pienemmän ja aerodynaamisemman jäähdyttimen kuin perinteinen vesijäähdytys. Ratkaisu oli yksi niistä teknisistä läpimurroista, jotka pelastivat koko projektin.
Kaksi uutta edistyksellistä hävittäjää, Hawker Hurricane ja Supermarine Spitfire, suunniteltiin Merlinin ympärille. Kun ilmailuministeriö vihdoin tajusi sodan uhan olevan todellinen, Merlinille annettiin korkein mahdollinen valmistusprioriteetti.
Mekaanisesti 60-asteen V12-moottori oli suoraviivainen, mutta sen jokainen osa oli valmistettu äärimmäisellä hienomekaanisella tarkkuudella alumiiniseoksesta valmistetuista kampikammioista, sylinteriryhmistä ja kansista typpikarkaistuun kampiakseliin.
Kampiakseli itsessään oli insinööritaidon ihme, joka taottiin yhdestä ainoasta teräspalasta ja tasapainotettiin erittäin tarkasti kestämään jatkuvaa suurta kuormitusta.
Sylinteriputket olivat ”märkää” tyyppiä, mikä tarkoitti sitä, että ne olivat suorassa kosketuksessa virtaavan jäähdytysnesteen kanssa. Ratkaisu takasi tehokkaan lämmönsiirron äärimmäisessä rasituksessa.
Merlinin suorituskyvyn salaisuus ja suurin teknologinen läpimurto oli mekaaninen keskipakoahdin, joka esti moottoria tukehtumasta korkealla ilman ohentuessa ja hapen vähentyessä.
Ilman ahdinta lentokoneet olisivat olleet helppoja maaleja jo muutaman kilometrin korkeudessa, sillä vapaasti hengittävä moottori menettää tehostaan valtaosan noustessaan ohuempaan ilmanalaan.
Matemaatikko Stanley Hookerin aerodynaamisten parannusten ansiosta syntyi Merlin XX -sarja kaksinopeuksisella ahtimella, ja myöhemmin kaksivaiheinen ahdin nestejäähdytteisellä välijäähdyttimellä, joka esti seoksen liiallisen kuumenemisen ja moottorille tuhoisan nakutuksen.
Ahdintekniikan kehittämisellä Merlinin teho yli tuplattiin sodan aikana noin 1 000 hevosvoimasta yli 2 000 hevosvoimaan muuttamatta moottorin iskutilavuutta senttiäkään. Kyse oli täysin poikkeuksellisesta saavutuksesta yhdelle ja samalle moottoriarkkitehtuurille.
Lisäksi taaksepäin suunnatut pakoputket valjastettiin hyödyntämään poistokaasujen poistumisnopeutta, mikä tuotti merkittävää työntövoimaa ja antoi Spitfirelle noin 16 km/h lisää huippunopeutta ikään kuin ilmaiseksi lisätehoksi.
Alun perin negatiivisissa G-voimissa yskivä ja tulviva kaasutin korjattiin kekseliäällä naisinsinööri Beatrice Shillingin kehittämällä metallikuristimella, joka rajoitti polttoaineen virtausta syöksyissä.
Kyseinen ongelma oli sodan alkuvaiheissa Spitfire-lentäjien pahin painajainen: kun brittilentäjä työnsi koneensa nokan alas seuratakseen saksalaista Messerschmittiä syöksyyn, painovoiman muutos heitti polttoaineen kaasuttimen kohokammion kattoon. Moottori sai liikaa bensiiniä, yskäisi mustaa savua ja sammui hetkeksi.
Saksalaisissa koneissa oli suoraruiskutus, joten he pystyivät pakenemaan vain sukeltamalla suoraan alas. Lentäjät ristivät Shillingin pelastavan pienen keksinnön hieman ronskisti nimellä ”Miss Shilling’s Orifice” (Neiti Shillingin aukko).
Merlinistä tuli liittoutuneiden ilmasodan ehdoton kulmakivi, joka asennettiin lukuisiin eri konetyyppeihin.
Vuoden 1940 Taistelussa Englannista RAF:n Spitfiret sitoivat saksalaishävittäjät korkealla samalla kun Hurricane-hävittäjät toimivat vakaina ampuma-alustoina ja pudottivat vihollisen pommikoneet. Ilman tätä työnjakoa ja molempien koneiden luotettavaa sydäntä RAF:n asema olisi voinut heikentyä ratkaisevasti.
Nelimoottorinen pommikone Avro Lancaster pystyi Merlinien voimalla kantamaan valtavia pommeja, myös lähes 10 tonnia painaneita Grand Slam -murtajapommeja, joilla tuhottiin saksalaisia siltoja ja maanalaisia bunkkereita.
Lähes kokonaan puusta rakennettu hävittäjäpommittaja De Havilland Mosquito oli puolestaan kahden Merlininsä ansiosta niin nopea, että vihollisen hävittäjien oli erittäin vaikea saada sitä kiinni.
Erityisen onnistuneeksi ratkaisuksi osoittautui amerikkalaisen P-51 Mustang -hävittäjän Allison-alkuperäismoottorin korvaaminen Merlinillä, jota Packard-yhtiö alkoi valmistaa Yhdysvalloissa lisenssillä.
Alkuperäinen Allison-moottori oli tehokas matalilla ja keskisuurilla lentokorkeuksilla, mutta sen suorituskyky heikkeni selvästi korkealla. Merlineillä Mustangit pystyivät suojaamaan amerikkalaisia pommikoneita syvälle Saksaan ja haastamaan Luftwaffen hävittäjät näiden omalla mukavuusalueella korkealla taivaalla.
Mustangit olivat yksi tärkeimmistä syistä siihen, että Luftwaffen hävittäjävoimat kärsivät raskaita tappioita vuoden 1944 aikana ennen Normandian maihinnousua.
Suomen talvisodan aikana hankitut 12 Merlinillä varustettua Hawker Hurricanea kärsivät jatkosodassa huutavasta varaosapulasta, kun diplomaattiset suhteet Britanniaan katkesivat ja varaosien saanti loppui kokonaan.
Suomalaiset mekaanikot tekivät kuitenkin ihmeitä ratkaisten ongelmia ”kannibalismilla”, eli hyödyntämällä osia käytöstä poistetuista koneista ja myös sotasaaliiksi saaduista osista.
Suomalaiset oppivat valmistamaan tiivisteet itse, valamaan laakeripinnat uudelleen käsityönä ja pitämään hienostuneet brittimoottorit toiminnassa keskellä jäätävää pakkasta ja rintamaolosuhteita.
Niistä ajoista muistomerkkinä on edelleen Suomen Ilmavoimamuseossa Tikkakoskella säilytettävä Hurricane HC-452, joka lensi ansiokkaasti sodan loppuun saakka.
Kaikkiaan Merlineitä valmistettiin sodan loppuun mennessä lähes 150 000 kappaletta. Historian legendaarisin lentokonemoottori jatkaa elämäänsä edelleen sadoissa entisöidyissä sotalinnuissa eri puolilla maailmaa.