Engrenagem de sincronização - Synchronization gear

A engrenagem de sincronização de um Messerschmitt Bf 109 E1 é ajustada (janeiro de 1941). Um disco de madeira preso à hélice é usado para indicar onde cada rodada passa pelo arco da hélice.

Uma engrenagem de sincronização (também conhecida como sincronizador de canhão ou engrenagem interruptora ) era um dispositivo que permitia a uma aeronave com configuração de trator monomotor disparar seu armamento de disparo para a frente através do arco de sua hélice giratória sem que as balas atingissem as lâminas. Isso permitiu que a aeronave, em vez da arma, visasse o alvo.

Havia muitos problemas práticos, principalmente decorrentes da natureza inerentemente imprecisa do disparo de uma arma automática , a grande (e variável) velocidade das lâminas de uma hélice girando e a velocidade muito alta em que qualquer engrenagem sincronizando os dois tinha que operar. Na prática, todas as engrenagens conhecidas funcionavam com o princípio de disparar ativamente cada tiro, como uma arma semiautomática .

O projeto e a experimentação com a sincronização de armas estavam em andamento na França e na Alemanha em 1913-1914, seguindo as idéias de August Euler , que parece ter sido o primeiro a sugerir a montagem de um armamento fixo disparando na direção do vôo (em 1910). No entanto, o primeiro equipamento prático - embora longe de ser confiável - para entrar em serviço operacional foi aquele equipado para os caças Fokker Eindecker , que entraram em serviço de esquadrão com o Serviço Aéreo Alemão em meados de 1915. O sucesso do Eindecker levou a vários dispositivos de sincronização de canhão, culminando na engrenagem hidráulica Constantinesco britânica razoavelmente confiável de 1917. No final da guerra, os engenheiros alemães estavam no bom caminho para aperfeiçoar uma engrenagem usando um elétrico em vez de um mecânico ou hidráulico ligação entre o motor e a arma, com a arma sendo acionada por um solenóide ao invés de um "motor de gatilho" mecânico.

De 1918 a meados da década de 1930, o armamento padrão para uma aeronave de caça eram duas metralhadoras sincronizadas de calibre de rifle , disparando para a frente através do arco da hélice. No final da década de 1930, entretanto, o papel principal do caça era cada vez mais visto como a destruição de grandes bombardeiros totalmente metálicos , para os quais esse armamento era insuficientemente leve. Como era impraticável tentar encaixar mais de um ou dois canhões extras no espaço limitado disponível na frente da fuselagem de uma aeronave monomotora , isso levou a uma proporção crescente do armamento sendo montado nas asas, disparando fora do arco da hélice. A redundância conclusiva das engrenagens de sincronização não veio, entretanto, finalmente, até a introdução da propulsão a jato e a ausência de uma hélice para a sincronização dos canhões.

Nomenclatura

Um mecanismo que permite que uma arma automática atire entre as lâminas de uma hélice giratória é normalmente chamado de interruptor ou engrenagem sincronizadora. Ambos os termos são mais ou menos enganosos, pelo menos na medida em que explicam o que acontece quando a engrenagem funciona.

O termo "interruptor" implica que a engrenagem faz uma pausa, ou "interrompe" o fogo da arma no ponto onde uma das pás da hélice passa na frente de seu cano. A dificuldade é que mesmo as hélices de rotação relativamente lenta das aeronaves da Primeira Guerra Mundial giravam duas ou três vezes para cada tiro que uma metralhadora contemporânea poderia disparar. Uma hélice de duas pás, portanto, obstruiria o canhão seis vezes a cada ciclo de disparo do canhão, uma de quatro pás, doze vezes. Outra forma de colocar isso é que uma arma "interrompida" teria sido "bloqueada" mais de quarenta vezes a cada segundo, enquanto estava disparando a uma taxa de cerca de sete tiros por segundo. Sem surpresa, os projetistas das chamadas engrenagens interruptoras acharam isso muito problemático para ser seriamente tentado, já que os intervalos entre as "interrupções" seriam muito curtos para permitir que a arma disparasse.

E ainda, a "sincronização", no sentido usual da palavra, entre a cadência de tiro de uma metralhadora ( disparando como tal, de forma totalmente automática ) e as rotações por minuto de uma hélice de aeronave girando também é uma impossibilidade conceitual . Uma metralhadora normalmente dispara um número constante de tiros por minuto, e embora isso possa ser aumentado, por exemplo, fortalecendo e aumentando a tensão em uma mola de retorno, ou redirecionando os gases produzidos por cada disparo, não pode ser alterado à vontade enquanto a arma está operando. Por outro lado, a hélice de uma aeronave, especialmente antes do advento da hélice de velocidade constante , girava em taxas de revolução por minuto amplamente diferentes, dependendo da configuração do acelerador e se a aeronave estava subindo, voando nivelado ou mergulhando . Mesmo que fosse possível escolher um ponto específico no tacômetro de um motor de aeronave no qual a taxa cíclica de uma metralhadora permitiria que ela disparasse através do arco da hélice, isso seria muito limitador.

Foi apontado que qualquer mecanismo que conseguisse esse feito poderia ser descrito como "interrompendo" o disparo da arma (na medida em que não funcionasse mais como uma arma automática), e também como "sincronizador", ou "cronometrando" seu fogo para coincidir com as revoluções da hélice.

Componentes

Uma engrenagem de sincronização típica tinha três componentes básicos.

Na hélice

Hélice de um Albatros C.III. Uma lâmina cortada por uma engrenagem de sincronização defeituosa ou mal ajustada

Primeiro, era necessário um método para determinar a posição da hélice em um determinado instante. Normalmente, um came , acionado diretamente do próprio eixo da hélice ou de alguma parte do trem de força girando na mesma velocidade da hélice, gerava uma série de impulsos na mesma taxa das revoluções da hélice. Houve exceções a isso. Algumas engrenagens colocaram o came dentro do próprio mecanismo de gatilho da arma, e os impulsos de disparo às vezes eram programados para ocorrer a cada duas ou três revoluções da hélice, ou, especialmente no caso de engrenagens hidráulicas ou elétricas, a uma taxa de duas ou mais para cada revolução. Os diagramas nesta seção assumem, para simplificar, um impulso para uma revolução, de modo que cada rodada sincronizada seja "apontada" para um único ponto no disco da hélice.

Arma sincronizada disparando mal "fora de sincronia". Todos ou a maioria dos tiros atingem uma lâmina da hélice, destruindo-a rapidamente

O tempo de cada impulso teve que ser ajustado para coincidir com um período "seguro", quando as pás da hélice estavam bem fora do caminho, e esse ajuste teve que ser verificado em intervalos, especialmente se a hélice fosse trocada ou remontada, bem como após uma grande revisão do motor. Falhas neste ajuste (ou, digamos, uma roda de came escorregando um milímetro ou dois, ou uma haste flexionada) podem muito bem resultar em cada bala disparada atingindo a hélice, um resultado pior do que se a arma fosse disparada através da hélice sem controle em tudo. O outro tipo principal de falha envolveu uma interrupção no fluxo de impulsos de disparo, geralmente devido ao gerador ou ligações em bloqueio ou quebra (ou desintegração). Isso simplesmente significava que a arma não disparava mais e era uma causa comum de "travamento" das armas sincronizadas.

A velocidade da hélice e, portanto, a distância percorrida entre o disparo do canhão e a chegada da bala ao disco da hélice, variava conforme a taxa de rotações do motor mudava. Onde a velocidade do cano era muito alta e os canhões estavam posicionados bem à frente de modo que as balas tivessem uma distância muito curta para alcançar o disco da hélice, essa diferença poderia ser amplamente ignorada. Mas no caso de armas de velocidade relativamente baixa, ou qualquer arma localizada bem atrás da hélice, a questão poderia se tornar crítica e, em alguns casos, o piloto tinha que consultar seu tacômetro, tomando cuidado para que as rotações do motor estivessem dentro de um "seguro "alcance antes de disparar, caso contrário, arriscando a destruição rápida de sua hélice.

Na arma

Uma tentativa de sincronizar uma arma inadequada ou munição defeituosa / díspar - tiros "desonestos" - alguns dos quais podem atingir a hélice.

O segundo requisito era para uma arma que disparasse de forma confiável (ou "interrompesse" seu fogo) exatamente quando o equipamento "mandasse". Nem todas as armas automáticas eram igualmente receptivas à sincronização. Quando estava pronta para disparar, uma metralhadora sincronizada idealmente precisava ter uma munição na culatra, a culatra fechada e a ação armada (a chamada posição de " ferrolho fechado "). A dificuldade era que várias armas automáticas amplamente utilizadas (notadamente a arma Lewis e a italiana Revelli) eram disparadas de um ferrolho aberto , de modo que havia um intervalo pequeno, mas variável, entre o disparo da arma e o seu disparo. Isso significava que eles não podiam ser sincronizados sem modificações extensas.

Na prática, verificou-se que era necessário que a arma fosse disparada em modo semiautomático . À medida que a hélice girava, uma série de "impulsos de disparo" era transmitida ao canhão, efetivamente "puxando o gatilho", para disparar um único tiro. A maioria desses impulsos pegaria a arma no decorrer de seu ciclo de tiro, ou seja, quando ela estivesse "ocupada" ejetando um cartucho gasto ou carregando um novo, e seria "desperdiçado"; mas, finalmente, o ciclo de tiro foi concluído e a arma estava pronta para disparar. Ele então teve que "esperar" pelo próximo impulso da engrenagem e, ao recebê-lo, disparou. Esse atraso entre estar pronto para atirar e atirar de fato é o que diminuiu a velocidade de tiro em comparação com uma metralhadora de tiro livre, que dispara no momento em que está pronta para disparar; mas desde que a engrenagem funcionasse corretamente, o canhão poderia disparar rapidamente entre as pás da hélice girando sem atingi-las.

Algumas outras metralhadoras, como a Schwarzlose austríaca e o Marlin americano , mostraram-se menos do que perfeitamente adaptados à sincronização, embora o disparo de "tiro único" eventualmente previsível tenha sido alcançado, tipicamente modificando o mecanismo de gatilho para emular o disparo de "ferrolho fechado". A maioria das armas que foram sincronizadas com sucesso (pelo menos no período da Primeira Guerra Mundial) foram (como as armas Alemãs Parabellum e " Spandau " e as britânicas Vickers ) baseadas na arma Maxim original de 1884, uma arma de ferrolho fechado operada por recuo de cano. Antes que essas distinções fossem totalmente compreendidas, muito tempo foi perdido em tentativas de sincronizar armas inadequadas.

Mesmo uma arma de ferrolho fechado precisava de munição confiável. Se o primer em um cartucho está com defeito a ponto de atrasar o disparo da arma por uma minúscula fração de segundo (um caso bastante comum na prática com munição produzida em massa), isso é de pouca importância no caso de uma arma em usado pela infantaria no solo, mas no caso de um canhão de "aeronave" sincronizado, tal atraso pode produzir um disparo desonesto, suficientemente "fora do tempo" para que haja o risco de atingir a hélice. Um problema muito semelhante poderia surgir quando a massa de um projétil especial (como um incendiário ou explosivo) fosse diferente o suficiente para produzir uma diferença substancial na velocidade do cano. Isso foi agravado pelo risco adicional à integridade da hélice devido à natureza da rodada.

O "motor de gatilho" poderia teoricamente assumir duas formas. A patente mais antiga (Schneider 1913) presumia que a engrenagem de sincronização impediria periodicamente o disparo da arma , operando assim como um "interruptor" verdadeiro ou literal. Na prática, todas as engrenagens de sincronização da "vida real", para as quais temos detalhes técnicos confiáveis, dispararam diretamente a arma : operando-a como se fosse uma arma semiautomática em vez de uma arma totalmente automática.

A ligação entre a hélice e a arma

O terceiro requisito é que uma ligação entre as "máquinas" (motor e pistola) seja sincronizada. Muitas das primeiras engrenagens usavam uma manivela de sino intrincada e inerentemente frágil e uma articulação de haste de pressão que poderia facilmente emperrar ou apresentar mau funcionamento, especialmente quando necessário para trabalhar em velocidades mais altas do que foi projetado. Havia vários métodos alternativos, incluindo uma haste oscilante, uma unidade flexível, uma coluna de fluido hidráulico, um cabo ou uma conexão elétrica.

Geralmente, os sistemas mecânicos eram inferiores aos hidráulicos ou elétricos, mas nenhum era totalmente à prova de falhas, e as engrenagens de sincronização, na melhor das hipóteses, sempre permaneceram sujeitas a falhas ocasionais. O ás da Luftwaffe , Adolf Galland, em suas memórias do período da guerra, O Primeiro e o Último, descreve um sério incidente de sincronização com falha em 1941.

Cadência de tiro

O armamento "três-Spandau" original do protótipo Fokker E.IV, antes que a arma de bombordo fosse removida. Os exemplos de produção tinham duas armas, dispostas simetricamente.

Um piloto normalmente teria o alvo na mira apenas por um breve momento, então uma concentração de balas era vital para conseguir uma "morte". Até mesmo aeronaves frágeis da Primeira Guerra Mundial muitas vezes levavam um número surpreendentemente grande de acertos para serem derrubadas; aeronaves maiores e posteriores eram propostas muito mais difíceis novamente. Havia duas soluções óbvias - ajustar uma arma mais eficiente com uma taxa de tiro cíclica mais alta ou aumentar o número de armas carregadas. Ambas as medidas afetaram a questão da sincronização.

Os primeiros canhões sincronizados do período de 1915 a 1917 tinham uma cadência de tiro de 400 tiros por minuto. A esta taxa de fogo comparativamente lenta, um sincronizador pode ser reduzido para fornecer um único impulso de disparo a cada duas ou três voltas da hélice, tornando-o mais confiável sem diminuir indevidamente a taxa de tiro. Para controlar um canhão mais rápido, com, por exemplo, uma taxa cíclica de 800 ou 1.000 tiros por minuto, era necessário fornecer pelo menos um impulso (senão dois) a cada rotação da hélice, tornando-a mais sujeita a falhas. O intrincado mecanismo de um sistema de ligação mecânica, especialmente do tipo "haste de pressão", pode facilmente se despedaçar quando acionado a essa taxa.

A versão final do Fokker Eindecker, o Fokker E.IV , veio com duas metralhadoras lMG 08 "Spandau" ; este armamento tornou-se padrão para todos os batedores alemães do tipo D, começando com o Albatros DI . Desde o surgimento do Sopwith Camel e do SPAD S.XIII em meados de 1917, até o final da sincronização de armas na década de 1950, a instalação de armas gêmeas era a norma internacional. Ter os dois canhões disparando simultaneamente não teria sido um arranjo satisfatório. Os canhões precisavam disparar no mesmo ponto do disco da hélice , o que significa que um tinha que atirar uma pequena fração de segundo depois do outro. É por isso que as primeiras engrenagens projetadas para uma única metralhadora precisaram ser modificadas a fim de controlar duas armas de forma satisfatória. Na prática, pelo menos parte do mecanismo teve que ser duplicado, mesmo que as duas armas não fossem sincronizadas separadamente.

História

Desenho da patente de Euler de 1910 para uma metralhadora fixa de tiro frontal

Desde o início do vôo prático, possíveis usos militares para aeronaves foram considerados, embora nem todos os escritores tenham chegado a conclusões positivas sobre o assunto. Em 1913, exercícios militares na Grã-Bretanha, Alemanha e França haviam confirmado a provável utilidade das aeronaves para reconhecimento e vigilância, e isso foi visto por alguns oficiais com visão de futuro como implicando a necessidade de deter ou destruir as máquinas de reconhecimento inimigas. Assim, o combate aéreo não foi totalmente inesperado, e a metralhadora foi vista desde o início como a arma mais provável de ser usada.

“É provável que uma aeronave capaz de disparar contra uma máquina inimiga tenha a vantagem. A arma mais adequada é uma metralhadora leve refrigerada a ar”. (de um relatório do Major Siegert, Estado-Maior Alemão, 1 de janeiro de 1914)

O que não havia um consenso geral era a superioridade, pelo menos para uma aeronave de ataque, de canhões fixos de disparo para a frente, apontados para apontar a aeronave para seu alvo, em vez de armas flexíveis, apontadas por um artilheiro que não o piloto.

“A ideia de acoplar o mecanismo de disparo à rotação da hélice é uma afetação. A objeção é a mesma que a qualquer posição de canhão fixada ao longo do eixo longitudinal da aeronave: o piloto é forçado a voar diretamente contra o inimigo para fogo. Em certas circunstâncias, isso é altamente indesejável ". (do mesmo relatório do Major Siegert)

Ainda em 1916, os pilotos do pusher fighter DH.2 tiveram problemas para convencer seus oficiais superiores de que o armamento de ataque para frente de suas aeronaves era mais eficaz se fosse fixado para atirar para a frente em vez de flexível. Por outro lado, August Euler patenteou a ideia de uma arma fixa já em 1910 - muito antes de os aviões trator se tornarem a norma, ilustrando sua patente com um diagrama de um empurrador armado com uma metralhadora .

A patente de Franz Schneider (1913-1914)

Desenho da primeira patente conhecida para uma engrenagem que permite que uma arma automática atire através das lâminas de uma hélice de avião em rotação

Inspirado diretamente pela patente original de Euler ou não, o primeiro inventor a patentear um método de disparo através de uma hélice de trator foi o engenheiro suíço Franz Schneider , anteriormente na Nieuport , mas então trabalhando para a LVG Company na Alemanha.

A patente foi publicada na revista de aviação alemã Flugsport em 1914, o que significa que o conceito se tornou de conhecimento público em um estágio inicial. A ligação entre a hélice e a arma é obtida com um eixo de transmissão giratório, em vez de uma haste alternada. Os impulsos necessários para acionar o gatilho, ou neste caso para impedir o acionamento do gatilho, são produzidos por uma roda de came com dois lóbulos afastados 180 ° situados na própria arma, pois o disparo deve ser interrompido por ambas as pás da hélice. Nenhuma tentativa foi feita (até onde se sabe) para construir ou testar uma engrenagem operacional real com base nesta patente, que atraiu pouco ou nenhum interesse oficial na época. A forma exata da engrenagem de sincronização instalada no LVG EI da Schneider de 1915 e sua relação com esta patente é desconhecida, uma vez que nenhum plano sobreviveu.

A patente de Raymond Saulnier (1914)

Esboço dos desenhos de Morane-Saulnier baseados na patente francesa original (1914)

Ao contrário do projeto da patente Schneider, o dispositivo de Saulnier foi realmente construído e pode ser considerado a primeira engrenagem de sincronização prática a ser testada. Pela primeira vez, o came que produz o movimento de vaivém que transmite impulsos de disparo para a arma está situado no motor (acionado neste caso pelo mesmo fuso que operou a bomba de óleo e o tacômetro) e os próprios impulsos são transmitidos por uma haste alternada em vez do eixo giratório de Schneider. A ideia de literalmente "interromper" o disparo da arma dá lugar (provavelmente como resultado da experiência) ao princípio de puxar o gatilho a cada tiro sucessivo, como a ação de uma arma semiautomática.

Foi apontado que este era um projeto prático que deveria ter funcionado, mas não funcionou. Além de possíveis inconsistências na munição fornecida, o problema real era que a arma usada para testar o equipamento, uma metralhadora Hotchkiss 8 mm (0,323 pol.) A gás emprestada do exército francês, era fundamentalmente inadequada para "semiautomática "disparando. Após os testes iniciais malsucedidos, a arma teve de ser devolvida e os experimentos foram encerrados.

Hélice danificada de uma aeronave Sopwith Baby c. 1916/17 mostrando buracos de bala de uma metralhadora disparada através da hélice sem um sincronizador.

Armas dessincronizadas e o conceito de "cunha defletora"

Quando os pilotos do British Royal Flying Corps e do Royal Naval Air Service chegaram à França em 1914, eles se viram equipados com aviões empurradores muito fracos para carregar metralhadoras e ainda tinham a chance de ultrapassar o inimigo, e aviões trator que eram difíceis de braço efetivamente porque a hélice estava no caminho. Entre outras tentativas de contornar isso - como disparar obliquamente além do arco da hélice, e até mesmo esforços, fadados ao fracasso, para sincronizar o Lewis Gun, que era na época a arma "padrão" da aeronave britânica - foi o expediente de disparar direto pelo arco da hélice e "esperando pelo melhor". Uma alta proporção de balas, no curso normal, passaria pela hélice sem atingir as lâminas, e cada lâmina poderia normalmente receber vários golpes antes que houvesse muito perigo de sua falha, especialmente se fosse amarrada com fita adesiva para evitar estilhaços (veja o diagrama abaixo, e ilustração à esquerda).

Canhão não sincronizado - disparar mais ou menos aleatoriamente espalhado ao redor do disco da hélice - a maioria dos cartuchos passa, mas alguns atingem a hélice

Depois que seus primeiros experimentos de sincronização falharam, Saulnier seguiu um método que confiava menos nas estatísticas e na sorte, desenvolvendo hélices blindadas que resistiriam a danos.

Hélice resgatada com defletores capturados pelos alemães.

Em março de 1915, quando o piloto francês Roland Garros abordou Saulnier para providenciar a instalação deste dispositivo em seu Morane-Saulnier Tipo L , estes haviam assumido a forma de cunhas de aço que desviavam as balas que poderiam ter danificado a hélice ou ricochetear perigosamente . O próprio Garros e Jules Hue (seu mecânico pessoal) às vezes são creditados por testar e aperfeiçoar os "defletores". Esse sistema rudimentar funcionava de certa forma, embora as cunhas diminuíssem a eficiência da hélice, e a força não desprezível do impacto das balas nas pás do defletor deve ter colocado um estresse indesejável no virabrequim do motor.

Em 1º de abril de 1915, Garros abateu sua primeira aeronave alemã, matando ambos os tripulantes. Em 18 de abril de 1915, após mais duas vitórias, Garros foi forçado a descer (por fogo terrestre) atrás das linhas alemãs. Embora ele pudesse queimar sua aeronave, Garros foi capturado e sua hélice especial estava suficientemente intacta para ser enviada para avaliação pela Inspektion der Fliegertruppen ( Idflieg ) em Döberitz perto de Berlim .

Sincronizador Fokker e outras engrenagens alemãs

Equipamento de sincronização Fokker configurado para teste de disparo no solo. O disco de madeira registra o ponto no disco da hélice onde cada rodada passou. O diagrama ao lado mostra o resultado provável para uma engrenagem funcionando corretamente. Imprecisões inerentes tanto na marcha quanto no disparo da própria arma, pequenas falhas na munição de serviço normal e até mesmo as diferentes taxas de RPM do motor, todas se combinam para produzir uma "propagação" de acertos, em vez de cada bala atingindo o disco em precisamente no mesmo local

Engrenagem de sincronização funcionando corretamente: todos os disparos disparados bem dentro da zona "segura" (bem longe da hélice)

A inspeção da hélice da máquina de Garros levou Idflieg a tentar copiá-la. Os testes iniciais indicaram que as cunhas defletoras não seriam suficientemente fortes para lidar com a munição alemã padrão com jaqueta de aço, e representantes da Fokker e Pfalz, duas empresas que já fabricam cópias Morane (embora, estranhamente, não seja a empresa LVG da Schneider) foram convidados a Döberitz para inspecionar o mecanismo e sugerir maneiras de duplicar sua ação.

Anthony Fokker conseguiu persuadir Idflieg a providenciar o empréstimo de uma metralhadora Parabellum e munição para que seu dispositivo pudesse ser testado e para que esses itens fossem transportados imediatamente para a Fokker Flugzeugwerke GmbH em Schwerin (embora provavelmente não em seu compartimento ferroviário ou "debaixo do braço", como afirmou depois da guerra).

A história de sua concepção, desenvolvimento e instalação do dispositivo de sincronização Fokker em um período de 48 horas (encontrada pela primeira vez em uma biografia autorizada de Fokker escrita em 1929) não é considerada factual. Outra explicação possível é que o Morane de Garros, parcialmente destruído pelo fogo como estava, tinha vestígios suficientes da engrenagem de sincronização original para Fokker ter adivinhado como funcionava. Por várias razões, isso também parece improvável, e o consenso histórico atual aponta para um dispositivo de sincronização que estava em desenvolvimento pela equipe de Fokker (incluindo o engenheiro Heinrich Lübbe ) antes da captura da máquina de Garros.

O equipamento Fokker Stangensteuerung

Detalhe do Fokker Eindecker anterior - a tampa foi removida, mostrando a engrenagem Stangensteuerung original do Fokker conectada diretamente ao acionamento da bomba de óleo na parte traseira do motor

Diagrama da forma de produção do mecanismo de sincronização " Stangensteuerung " do Fokker . A alça verde é usada para abaixar o seguidor de came vermelho na roda de came conectada ao eixo da hélice. Quando o came levanta o seguidor, a haste azul é pressionada contra a mola, permitindo que a placa do gatilho amarela seja alcançada quando o botão de disparo roxo é pressionado

Metralhadora sincronizada Stangensteuerung montada bem à frente em Albatros C.III

Seja qual for sua fonte final, a versão inicial do equipamento de sincronização Fokker (veja a ilustração) seguiu de perto, não a patente de Schneider, como alegada por Schneider e outros, mas a de Saulnier . Como a patente de Saulnier, a engrenagem de Fokker foi projetada para disparar ativamente a arma em vez de interrompê-la e, como a engrenagem Vickers-Challenger posterior desenvolvida para o RFC , seguiu Saulnier ao obter seu acionamento mecânico primário da bomba de óleo de um motor rotativo . A "transmissão" entre o motor e a arma era feita por uma versão do push-rod alternativo de Saulnier. A principal diferença era que em vez da haste passando diretamente do motor para a própria arma, o que exigiria um túnel através do firewall e do tanque de combustível (conforme mostrado nos desenhos da patente de Saulnier), ela era acionada por um eixo que une o bomba de óleo para um pequeno came na parte superior da fuselagem. Isso acabou se revelando insatisfatório, pois o eixo de acionamento mecânico da bomba de óleo não era suficientemente robusto para suportar a carga extra.

Antes que as falhas da primeira forma da engrenagem se tornassem claras, a equipe de Fokker adaptou o novo sistema para a nova metralhadora Parabellum MG14 e adaptou-a a uma Fokker M.5K , um tipo que na época servia em pequeno número com o Fliegertruppen como o A.III. Esta aeronave, com o número de série IdFlieg A.16 / 15 se tornou a precursora direta dos cinco protótipos de pré-produção M.5K / MG construídos e foi efetivamente o protótipo do Fokker EI - a primeira aeronave de caça monoposto de produção armada com uma metralhadora sincronizada.

Este protótipo foi demonstrado à IdFlieg por Fokker pessoalmente em 19–20 de maio de 1915 no campo de testes Döberitz perto de Berlim. Leutnant Otto Parschau fez um teste de voo com esta aeronave em 30 de maio de 1915. Os cinco protótipos de produção (designados de fábrica M.5K / MG e E.1 / 15 em série - E.5 / 15) foram submetidos a testes militares logo depois. Todos estavam armados com a arma Parabellum, sincronizada com a primeira versão do equipamento Fokker. Este protótipo de engrenagem teve uma vida tão curta que um redesenho foi necessário, produzindo a segunda forma de produção, mais familiar, da engrenagem.

A engrenagem usada nos caças Eindecker de produção (veja o diagrama) substituiu o sistema baseado no eixo de transmissão mecânico da bomba de óleo por uma grande roda de came, quase um volante leve, movido diretamente do cárter do motor giratório giratório . O tirante agora fazia seu movimento alternativo diretamente de um "seguidor" nesta roda de came. Ao mesmo tempo, a metralhadora usada também foi trocada - uma metralhadora lMG 08 , a chamada "Spandau", substituindo o Parabellum usado com a engrenagem protótipo. Naquela época, o Parabellum ainda era muito escasso e todos os exemplos disponíveis eram exigidos como armas de observadores, sendo a arma mais leve e mais prática muito superior nessa função.

Acredita-se agora que a primeira vitória usando um caça equipado com arma sincronizada tenha ocorrido em 1º de julho de 1915, quando Leutnant Kurt Wintgens de Feldflieger Abteilung 6b , voando a aeronave Fokker M.5K / MG armada com Parabellum "E.5 / 15", forçou descendo um Morane-Saulnier Tipo L francês a leste de Lunéville .

A posse exclusiva de um sincronizador de canhão em funcionamento possibilitou um período de superioridade aérea alemã na Frente Ocidental, conhecido como o Flagelo Fokker . O alto comando alemão protegia o sistema sincronizador, instruindo os pilotos a não se aventurarem em território inimigo caso fossem forçados a descer e o segredo fosse revelado, mas os princípios básicos envolvidos já eram de conhecimento comum, e em meados de 1916 vários sincronizadores aliados eram já disponível em quantidade.

A essa altura, a engrenagem Fokker Stangensteuerung , que funcionava razoavelmente bem para sincronizar um único canhão, disparando a uma taxa cíclica modesta por meio de uma hélice de duas pás movida por um motor rotativo, estava se tornando obsoleta.

As engrenagens Stangensteuerung para motores "estacionários", ou seja , em linha, funcionavam a partir de um pequeno came imediatamente atrás da hélice (veja a ilustração). Isso produziu um dilema básico: um tirante curto e razoavelmente robusto significava que a metralhadora tinha que ser montada bem à frente, colocando a culatra da arma fora do alcance do piloto para eliminar os congestionamentos. Se a arma fosse montada na posição ideal, ao alcance do piloto, era necessária uma vareta muito mais longa, que tendia a entortar e quebrar.

O outro problema era que o Stangensteuerung nunca funcionou bem com mais de uma arma. Dois (ou mesmo três) canhões , montados lado a lado e disparando simultaneamente , teriam produzido uma ampla propagação de fogo que seria impossível combinar com a "zona de segurança" entre as pás da hélice girando. A resposta inicial de Fokker a isso foi o encaixe de "seguidores" extras na grande roda de came do Stangensteuerung , para (teoricamente) produzir a salva "ondulação" necessária para garantir que as armas fossem apontadas para o mesmo ponto do disco da hélice. Isso provou ser um arranjo desastrosamente instável no caso de três canhões, e foi bem menos do que satisfatório, mesmo para dois. A maioria dos primeiros caças biplanos Fokker e Halberstadt eram limitados a uma única arma por esse motivo.

Na verdade, os construtores dos novos caças de motor estacionário bimotores Albatros no final de 1916 tiveram que introduzir sua própria engrenagem de sincronização, conhecida como engrenagem Hedtke ou Hedtkesteuerung , e era evidente que a Fokker teria que inventar algo radicalmente novo.

O equipamento Fokker Zentralsteuerung

Armas gêmeas sincronizadas pelo sistema Zentralsteuerung em um caça Fokker D.VIII . Os "tubos" que conectam as armas e o motor são eixos de transmissão flexíveis

Ela foi projetada no final de 1916 e assumiu a forma de uma nova engrenagem de sincronização sem nenhuma haste. O came que gerava os impulsos de disparo foi movido do motor para a arma; o motor de disparo em vigor agora gerava seus próprios impulsos de disparo. A ligação entre a hélice e a arma agora consistia em um eixo de transmissão flexível conectando diretamente a extremidade do eixo de comando do motor ao motor do gatilho da arma. O botão de disparo da arma simplesmente engatou uma embreagem no motor, o que colocou o mecanismo flexível (e, portanto, o motor do gatilho) em movimento. De certa forma, isso aproximou o novo equipamento da patente Schneider original (qv) .

Uma grande vantagem era que o ajuste (para definir onde cada bala deveria impactar no disco da hélice) estava agora na própria arma. Isso significava que cada canhão era ajustado separadamente, um recurso importante, uma vez que os canhões sincronizados gêmeos não foram configurados para disparar em uníssono estrito, mas quando apontavam para o mesmo ponto no disco da hélice. Cada arma poderia ser disparada de forma independente, já que possuía seu próprio acionamento flexível, ligado ao eixo de comando do motor por uma caixa de junção, e possuindo sua própria embreagem. Esta provisão de um conjunto bastante separado de componentes para cada arma também significava que uma falha na engrenagem de uma arma não afetava a outra.

Este equipamento estava disponível em números em meados de 1917, a tempo de instalação no triplano Fokker Dr.I e em todos os caças alemães posteriores. Na verdade, ele se tornou o sincronizador padrão do Luftstreitkräfte pelo resto da guerra, embora os experimentos para encontrar uma marcha ainda mais confiável continuassem.

Outros sincronizadores alemães

LVG EI , com anel Schneider e canhão sincronizado de disparo para a frente, presumivelmente com uma engrenagem projetada por Schneider, sobre a qual nada se sabe agora

A engrenagem Schneider 1915

Em junho de 1915, um monoplano de dois lugares projetado por Schneider para a LVG Company foi enviado à frente para avaliação. Seu observador estava armado com o novo anel de canhão Schneider que estava se tornando padrão em todos os biplaces alemães: o piloto aparentemente estava armado com uma metralhadora sincronizada fixa. A aeronave caiu a caminho da frente e nada mais se ouviu falar dela, ou de seu equipamento de sincronização, embora fosse presumivelmente baseado na própria patente de Schneider.

As engrenagens de Albatros

Os novos caças Albatros do final de 1916 foram equipados com armas gêmeas sincronizadas com o equipamento Albatros-Hedtke Steuerung , que foi projetado por Albatros Werkmeister Hedtke. O sistema foi projetado especificamente para superar os problemas que surgiram na aplicação da engrenagem Fokker Stangensteuerung para motores em linha e instalações de canhão duplo, e era uma variação do sistema de haste rígida, acionado da parte traseira do virabrequim do Mercedes Motor D.III .

O Albatros DV usou um novo equipamento, desenhado por Werkmeister Semmler: (o Albatros-Semmler Steuerung ). Era basicamente uma versão melhorada do equipamento Hedtke.

Uma ordem oficial, assinada em 24 de julho de 1917, padronizou o sistema Fokker Zentralsteuerung superior para todas as aeronaves alemãs, provavelmente incluindo Albatroses.

Engrenagens elétricas

Os caças alemães pós-Primeira Guerra Mundial foram equipados com sincronizadores elétricos. Em tal engrenagem, um contato ou conjunto de contatos, seja no próprio eixo da hélice, ou alguma outra parte do trem de força girando no mesmo número de rotações por minuto, gera uma série de pulsos elétricos, que são transmitidos a um solenóide motor de gatilho acionado na arma. Experimentos com estes estavam em andamento antes do final da guerra, e novamente a empresa LVG parece ter estado envolvida: um relatório da inteligência britânica de 25 de junho de 1918 menciona um LVG de dois lugares equipado com tal engrenagem que foi derrubado nas linhas britânicas . Sabe-se que a LVG construiu 40 C.IV de dois lugares equipados com um sistema de sincronização elétrica Siemens.

Além disso, a empresa Aviatik recebeu instruções para instalar 50 sistemas elétricos próprios de sincronização em DFW C.Vs (Av).

Áustria-Hungria

A metralhadora padrão das forças armadas austro-húngaras em 1914 era a arma Schwarzlose , que operava com um sistema de "contra-ataque retardado" e não era ideal para sincronização . Ao contrário dos franceses e italianos, que conseguiram adquirir suprimentos de armas Vickers, os austríacos não conseguiram obter quantidades suficientes de "Spandaus" de seus aliados alemães e foram forçados a usar a Schwarzlose em uma aplicação para a qual ela não era realmente adequada . Embora o problema de sincronizar o Schwarzlose tenha sido parcialmente resolvido, foi somente no final de 1916 que as engrenagens estavam disponíveis. Mesmo assim, em altas rotações do motor, as engrenagens do sincronizador austríaco tendiam a se comportar de forma muito errática. Os caças austríacos foram equipados com grandes tacômetros para garantir que um piloto pudesse verificar se suas "rotações" estavam dentro da faixa exigida antes de disparar suas armas, e as hélices foram equipadas com um sistema de alerta elétrico que alertava o piloto se sua hélice estivesse sendo atingida. Nunca houve engrenagens suficientes disponíveis, devido a uma escassez crônica de ferramentas de precisão; de modo que os caças de produção, mesmo as excelentes versões austríacas dos Albatros D.III , muitas vezes tinham de ser enviados para a frente desarmados, para que os armeiros do esquadrão ajustassem as armas e equipamentos que pudessem ser recolhidos, recuperados ou improvisados.

Em vez de padronizar em um único sistema, diferentes fabricantes austríacos produziram suas próprias engrenagens. A pesquisa de Harry Woodman (1989) identificou os seguintes tipos:

Zahnrad-Steuerung (controle da roda dentada)

O acionamento era feito com as hastes de operação do eixo de comando de um motor Austro-Daimler por meio de uma engrenagem sem-fim. A primeira arma Schwarzlose tinha uma taxa sincronizada de 360 ​​tiros por minuto com esta engrenagem - isso foi posteriormente aumentado para 380 tiros com o modelo MG16.

Bernatzik-Steuerung

O acionamento era retirado do braço oscilante de uma válvula de escape, uma alavanca fixada na carcaça da válvula transmitindo impulsos para a arma por meio de uma haste. Projetado por Leutnant Otto Bernatzik, ele foi engrenado para entregar um impulso de tiro a cada segunda revolução da hélice e disparou em cerca de 380 a 400 tiros por canhão. Tal como acontece com outras engrenagens que sincronizam a arma Schwarzlose, os disparos tornaram-se erráticos em altas velocidades do motor.

Priesel-Steuerung

Além de um controle que acionava o seguidor de came e disparava a arma em um movimento, essa engrenagem era baseada na engrenagem original Fokker Stangensteuerung . Ele foi projetado por Oberleutnant Guido Priesel e se tornou padrão nos caças Oeffag Albatros em 1918.

Zap-Steuerung (controle Zaparka)

Esta engrenagem foi projetada por Oberleutnant Eduard Zaparka. O acionamento era feito pela parte traseira do eixo de comando de um motor Hiero, por meio de um eixo de transmissão com juntas Carden. A taxa de tiro, com a última arma Schwarzlose, era de até 500 tiros por minuto. A metralhadora teve de ser colocada bem à frente, onde ficasse inacessível ao piloto, para que os engarrafamentos não pudessem ser eliminados durante o voo.

Kralische Zentralsteuerung

Baseado no princípio da engrenagem Fokker Zentralsteuerung , com acionamentos flexíveis ligados à árvore de cames, e impulsos de disparo sendo gerados pelo motor do gatilho de cada arma. Voltado para baixo para operar de forma mais confiável com a difícil arma Schwarzlose, sua taxa de tiro foi limitada a 360–380 tiros por minuto.

Reino Unido

Montagem de uma arma Vickers sincronizada no Bristol Scout, usando a engrenagem Vickers-Challenger: observe a haste de impulso longa em um ângulo estranho

A sincronização de armas britânica teve um início rápido, mas um tanto instável. As primeiras engrenagens de sincronização mecânica revelaram-se ineficientes e não confiáveis, e a padronização completa na engrenagem hidráulica "CC" muito satisfatória não foi realizada até novembro de 1917. Como resultado, os canhões sincronizados parecem ter sido bastante impopulares entre os pilotos de caça britânicos em 1917; e o fuzil Lewis overwing , em sua montagem Foster , continuou a ser a arma de escolha para Nieuports no serviço britânico, sendo também inicialmente considerada como a arma principal do SE5 . Significativamente, os primeiros problemas com o equipamento CC foram considerados uma das questões menos urgentes para o esquadrão No. 56 em março de 1917, ocupados tornando seus novos caças SE5 dignos de combate antes de irem para a França, já que tinham o Lewis dominador para recorrer! Ball teve sua arma Vickers totalmente removida por um tempo, para economizar peso.

O equipamento Vickers-Challenger

Aplicação muito mais organizada e prática do equipamento Vickers-Challenger para o canhão Vickers sincronizado de um RE8

A primeira engrenagem sincronizadora britânica foi construída pelo fabricante da metralhadora para a qual foi projetada: ela entrou em produção em dezembro de 1915. George Challenger , o projetista, era na época engenheiro da Vickers. Em princípio, ele se assemelhava muito à primeira forma do equipamento Fokker, embora não por ser uma cópia (como às vezes é relatado): foi só em abril de 1916 que um Fokker capturado ficou disponível para análise técnica. O fato é que ambas as engrenagens foram baseadas na patente de Saulnier. A primeira versão era acionada por uma engrenagem de redução acoplada a um eixo da bomba de óleo do motor rotativo como no projeto de Saulnier e um pequeno came gerador de impulso foi montado externamente no lado de bombordo da fuselagem dianteira, onde era facilmente acessível para ajuste.

Infelizmente, quando o equipamento foi instalado em tipos como o Bristol Scout e o Sopwith 1½ Strutter , que tinham motores rotativos e sua metralhadora de disparo para a frente na cabine do piloto, a longa haste que ligava o equipamento à arma tinha que ser montado em um ângulo estranho, no qual era sujeito a torção e deformação, bem como expansão e contração devido às mudanças de temperatura.

Por esta razão, o BE12 , o RE8 e o próprio FB 19 da Vickers montaram suas metralhadoras de tiro frontal a bombordo da fuselagem de modo que uma versão relativamente curta da haste pudesse ser ligada diretamente à arma.

Isso funcionou razoavelmente bem, embora a posição "incômoda" da arma, que impedia o avistamento direto, foi inicialmente muito criticada. Provou-se menos problemático do que se supunha a princípio, uma vez que se percebeu que era a aeronave que estava sendo apontada, e não a arma em si. O último tipo de aeronave a ser equipado com o equipamento Vickers-Challenger, o RE8, manteve a posição de bombordo da arma mesmo depois que a maioria foi adaptada com o equipamento CC em meados de 1917.

O equipamento Scarff-Dibovski

Cam Gear do Scarff Dibovsky

O tenente Victor Dibovski, oficial da Marinha Imperial Russa , enquanto servia como membro de uma missão na Inglaterra para observar e relatar os métodos de produção de aeronaves britânicas, sugeriu um equipamento de sincronização de seu próprio projeto. De acordo com fontes russas, esta engrenagem já havia sido testada na Rússia, com resultados mistos, embora seja possível que a engrenagem Dibovski anterior fosse na verdade um sistema defletor em vez de um verdadeiro sincronizador.

Em qualquer caso, o Subtenente FW Scarff trabalhou com Dibovski para desenvolver e realizar o equipamento, que funcionava no conhecido princípio do came e do piloto, a conexão com a arma sendo feita pela haste de impulso usual e uma série bastante complicada de alavancas. Ele foi projetado para diminuir a taxa em que os impulsos de disparo eram enviados para a arma (e, portanto, melhorar a confiabilidade, embora não a taxa de tiro).

O equipamento foi encomendado para o Royal Naval Air Service e seguiu o equipamento Vickers-Challenger em produção em questão de semanas. Era mais adaptável a motores rotativos do que o Vickers-Challenger, mas fora os primeiros Sopwith 1½ Strutters construídos para pedidos da RNAS em 1916, e possivelmente alguns primeiros Sopwith Pups , nenhuma aplicação real parece ter sido registrada.

Ross e outras engrenagens "diversas"

A engrenagem Ross foi uma engrenagem provisória, construída em campo, projetada em 1916 especificamente para substituir as engrenagens Vickers-Challenger inadequadas nas Strutters 1½ do Esquadrão No.70 da RFC . Oficialmente, foi projetado pelo capitão Ross do No.70, embora tenha sido sugerido que um sargento de vôo trabalhando sob o capitão Ross foi o grande responsável. O equipamento foi aparentemente usado apenas em Strutters 1½, mas o esquadrão No. 45 usou pelo menos alguns exemplos do equipamento, assim como o No. 70. Ele foi substituído pelo equipamento Sopwith-Kauper quando esse equipamento ficou disponível.

Norman Macmillan , escrevendo alguns anos após o evento, afirmou que o equipamento Ross tinha uma cadência de tiro muito lenta, mas que deixava o gatilho original intacto, de modo que era possível "em um canto muito apertado" "disparar diretamente sem o equipamento, e obtenha a cadência normal de tiro do canhão terrestre ". Macmillan afirmou que, mesmo assim, hélices com até vinte acertos levaram suas aeronaves para casa. Alguns aspectos dessas informações são difíceis de conciliar com a maneira como uma arma sincronizada realmente funcionava, e podem muito bem ser uma questão da memória de Macmillan pregando peças.

Outro sincronizador "feito em campo" foi o ARSIAD: produzido pela Seção de Reparos de Aviões do Depósito de Aeronaves No.1 em 1916. Parece haver poucas informações específicas sobre ele; embora possa ter sido instalado em alguns dos primeiros RE8s para os quais nenhuma engrenagem Vickers-Challenger foi encontrada.

A Airco e a Armstrong Whitworth projetaram suas próprias engrenagens especificamente para suas aeronaves. A padronização na engrenagem CC hidráulica (descrita abaixo) ocorreu antes de qualquer uma delas ter sido produzida em números. Apenas o equipamento de Sopwiths (próxima seção) deveria entrar em produção.

O equipamento Sopwith-Kauper

Um diagrama do manual de manutenção para instalação de engrenagem de sincronização Sopwith-Kauper (Mk.III) no início da produção Sopwith Camels (1917)

As primeiras engrenagens de sincronização mecânica instaladas nos primeiros caças Sopwith eram tão insatisfatórias que, em meados de 1916, Sopwiths teve uma engrenagem aprimorada projetada por seu capataz de obras Harry Kauper , amigo e colega do compatriota australiano Harry Hawker . Essa engrenagem foi projetada especificamente para superar as falhas das engrenagens anteriores. Patentes relacionadas com as versões extensivamente modificadas Mk.II e Mk.III foram solicitadas em janeiro e junho de 1917.

A eficiência mecânica foi melhorada com a reversão da ação da vareta. O impulso de disparo foi gerado em um ponto baixo do came, em vez de no lóbulo do came, como na patente de Saulnier. Assim, a força na haste era exercida por tensão ao invés de compressão (ou em linguagem menos técnica, o motor do gatilho funcionava sendo "puxado" em vez de "empurrado") o que permitia que a haste fosse mais leve, minimizando sua inércia para que ela podia operar mais rápido (pelo menos nas primeiras versões da engrenagem, cada revolução da roda de came produzia dois impulsos de disparo em vez de um). Uma única alavanca de disparo engatou a marcha e disparou a arma em uma ação, em vez de a marcha ter que ser "ligada" e disparada, como em algumas marchas anteriores.

2.750 exemplos do equipamento Sopwith-Kauper foram instalados em aeronaves de serviço: além de ser o equipamento padrão para o Sopwith Pup e Triplane , foi instalado em muitos dos primeiros Camelos e substituiu as marchas anteriores em Strutters 1½ e outros tipos Sopwith. No entanto, em novembro de 1917, apesar de várias modificações, estava se tornando evidente que até mesmo a engrenagem Sopwith-Kauper sofria das limitações inerentes das engrenagens mecânicas. Os esquadrões de camelos, em particular, relataram que as hélices eram freqüentemente "disparadas", as engrenagens tendo uma tendência a "fugir". O desgaste, bem como o aumento da taxa de tiro do canhão Vickers e as velocidades mais altas do motor foram responsáveis ​​por esse declínio no desempenho e confiabilidade. Nessa época, os problemas iniciais da engrenagem hidráulica CC foram superados e tornou-se padrão para todas as aeronaves britânicas, incluindo Sopwiths.

A engrenagem de sincronização Constantinesco

Desenho do escritório de patentes dos EUA para o equipamento de sincronização CC. O componente semelhante a uma bomba era o reservatório de óleo e estava situado na cabine do piloto. Levantar a alça garantiu que houvesse pressão hidráulica adequada para operar a engrenagem

O Major Colley, o Oficial Experimental Chefe e Conselheiro de Artilharia do Departamento de Invenções de Munições do War Office, ficou interessado na teoria de transmissão de ondas de George Constantinesco e trabalhou com ele para determinar como sua invenção poderia ser colocada em uso prático, finalmente chegando à noção de desenvolver uma engrenagem de sincronização com base nele. O Major Colley usou seus contatos no Royal Flying Corps e na Royal Artillery (seu próprio corpo) para obter o empréstimo de uma metralhadora Vickers e 1.000 cartuchos de munição.

Constantinesco baseou-se em seu trabalho com perfuratrizes para desenvolver uma engrenagem de sincronização usando seu sistema de transmissão de ondas. Em maio de 1916, ele preparou o primeiro desenho e um modelo experimental do que ficou conhecido como Constantinesco Fire Control Gear ou "CC (Constantinesco-Colley) Gear". O primeiro pedido provisório de patente para o Gear foi submetido em 14 de julho de 1916 (No. 512).

No início, o meticuloso Constantinesco estava insatisfeito com a batida levemente desviante em seu disco de teste. Verificou-se que inspecionar cuidadosamente a munição curou essa falha (comum, é claro, a todas essas engrenagens); com munições de boa qualidade, o desempenho do equipamento agradou até mesmo seu criador. AM Low, que comandava as Obras Experimentais secretas do Royal Flying Corps em Feltham, estava envolvido nos testes. O sistema foi aperfeiçoado por Constantinesco em colaboração com o impressor da Fleet Street e o engenheiro Walter Haddon na Haddon Engineering Works em Honeypot Lane, Alperton. O primeiro equipamento CC funcionando foi testado a ar em um BE2c em agosto de 1916.

A nova engrenagem tinha várias vantagens sobre todas as engrenagens mecânicas: a cadência de tiro foi muito melhorada, a sincronização era muito mais precisa e, acima de tudo, era facilmente adaptável a qualquer tipo de motor e fuselagem, em vez de precisar de um gerador de impulso especialmente projetado para cada tipo de motor e ligações especiais para cada tipo de aeronave. No longo prazo (desde que tenha sido mantido e ajustado adequadamente), também se mostrou muito mais durável e menos sujeito a falhas.

Os DH.4s do No. 55 Squadron chegaram à França em 6 de março de 1917 equipados com o novo equipamento, seguidos logo depois pelo No. 48 Squadron's Bristol Fighters e pelo No. 56 Squadron S.E.5s . Os primeiros modelos de produção tiveram alguns problemas iniciais em serviço, à medida que a equipe de solo aprendia a fazer a manutenção e ajustar as novas marchas e os pilotos a operá-las. Foi no final de 1917 quando uma versão da engrenagem que podia operar armas gêmeas ficou disponível, de modo que os primeiros Sopwith Camels tiveram que ser equipados com a engrenagem Sopwith-Kauper.

A partir de novembro de 1917, o equipamento finalmente se tornou padrão; sendo equipado em todas as novas aeronaves britânicas com canhões sincronizados a partir dessa data até o Gloster Gladiator de 1937.

Mais de 6.000 engrenagens foram instaladas em máquinas do Royal Flying Corps e do Royal Naval Air Service entre março e dezembro de 1917. Mais de 20 mil sistemas de sincronização de canhões "Constantinesco-Colley" foram instalados em aeronaves militares britânicas entre janeiro e outubro de 1918, durante o período quando a Royal Air Force foi formada a partir das duas forças anteriores em 1o de abril de 1918. Um total de 50.000 engrenagens foram fabricadas durante os vinte anos em que era equipamento padrão.

Uma arma Vickers sincronizada instalada em uma bancada de teste improvisada; um motor elétrico aciona uma estrutura que simula a hélice

O equipamento Betteridge

A engrenagem CC não foi a única engrenagem hidráulica a ser proposta; em 1917, o Mecânico Aéreo AR Betteridge do No.1 Squadron Australian Flying Corps construiu e testou um equipamento de seu próprio projeto enquanto servia com sua unidade na Palestina. Nenhum interesse oficial foi expresso neste dispositivo; possivelmente o equipamento CC já estava em perspectiva. A ilustração parece muito provável ser do equipamento de teste para este equipamento.

França

O French Aviation Militaire teve a sorte de poder se padronizar em duas engrenagens de sincronização razoavelmente satisfatórias - uma adaptada para motores rotativos e outra para motores "estacionários" (em linha) - quase desde o início.

Nieuport 17 com metralhadora sincronizada pelo sistema Alkan-Hamy. O grande carretel atrás da metralhadora é um carretel de recolhimento do cinto de munição e nada a ver com a engrenagem de sincronização. Observe como a haste de pressão efetivamente se tornou parte da arma

O equipamento Alkan-Hamy

O primeiro sincronizador francês foi desenvolvido pelo Sargento-Mécanicien Robert Alkan e Ingénieur du Génie marítimo Hamy. Foi baseado na engrenagem definitiva Fokker Stangensteuerung : a principal diferença é que a haste foi instalada dentro da pistola Vickers, usando um tubo de vapor redundante na camisa de resfriamento. Isso mitigou uma grande desvantagem de outras engrenagens da haste de pressão, pois a haste, sendo apoiada em todo o seu comprimento, era muito menos sujeita a distorção ou quebra. As armas Vickers modificadas para receber essa engrenagem podem ser distinguidas pela carcaça da mola da haste, projetando-se da frente da arma como um segundo cano. Este equipamento foi instalado e testado a ar pela primeira vez em um Nieuport 12 , em 2 de maio de 1916, e outros equipamentos de pré-produção foram instalados nos caças Morane-Saulnier e Nieuport contemporâneos. A engrenagem Alkan-Hamy foi padronizada como o Système de Synchronization pour Vickers Type I (moteurs rotatifs) , tornando-se disponível em números a tempo para a chegada do Nieuport 17 na frente em meados de 1916, como a engrenagem padrão para armas de fogo frontal de aeronaves francesas com motor rotativo.

O Nieuport 28 usava uma marcha diferente - agora conhecida apenas pela documentação americana, onde é descrito como "Engrenagem de sincronização Nieuport" ou "Engrenagem Gnome". Um eixo de transmissão giratório, acionado pelo cárter rotativo do motor rotativo 160 CV Gnome 9N Monosoupape do Nieuport, acionava dois motores de gatilho ajustáveis ​​separadamente - cada um transmitindo impulsos de disparo para sua arma por meio de sua própria haste curta. A evidência fotográfica sugere que uma versão anterior deste equipamento, controlando uma única arma, pode ter sido instalada no Nieuport 23 e no Hanriot HD.1 .

O equipamento Birkigt

O SPAD S.VII foi projetado em torno do motor Hispano-Suiza de Marc Birkigt , e quando o novo caça entrou em serviço em setembro de 1916, ele veio armado com uma única arma Vickers sincronizada com um novo equipamento fornecido por Birkigt para uso com seu motor. Ao contrário da maioria das outras engrenagens mecânicas, a "engrenagem SPAD", como costumava ser chamada, funcionava totalmente sem uma haste: os impulsos de disparo sendo transmitidos à arma torcionalmente por um eixo oscilante em movimento , que girava cerca de um quarto de revolução, alternadamente no sentido horário e no sentido anti-horário. Essa oscilação era mais eficiente mecanicamente do que o movimento alternativo de uma haste, permitindo velocidades mais altas. Oficialmente conhecido como Système de Synchronization pour Vickers Type II (consertos de moteurs), o equipamento Birkigt foi posteriormente adaptado para controlar duas armas e permaneceu em uso no serviço francês até a época da Segunda Guerra Mundial.

Rússia

Nenhuma engrenagem de sincronização russa entrou em produção antes da Revolução de 1917 - embora os experimentos de Victor Dibovski em 1915 tenham contribuído para a posterior engrenagem britânica Scarff-Dibovski (descrita acima), e outro oficial naval, GI Lavrov, também projetou uma engrenagem que foi instalada no Sikorsky S-16 sem sucesso . Os projetos franceses e britânicos produzidos sob licença na Rússia usavam as engrenagens Alkan-Hamy ou Birkigt.

Os caças da era soviética usavam canhões sincronizados até a época da Guerra da Coréia , quando o Lavochkin La-11 e o Yakovlev Yak-9 se tornaram a última aeronave equipada com sincronizador a ter ação de combate.

Itália

O canhão italiano Fiat-Revelli não se mostrou receptivo à sincronização, então o Vickers se tornou a arma padrão do piloto, sincronizado pelas engrenagens Alkan-Hamy ou Birkigt.

Estados Unidos

As aeronaves de combate francesas e britânicas encomendadas para a Força Expedicionária Americana em 1917/18 foram equipadas com suas engrenagens de sincronização "nativas", incluindo o Alkan-Hamy em Nieuports e Sopwiths de construção francesa , a engrenagem Birkigt nos SPADs e a engrenagem CC para os britânicos tipos. O CC também foi adotado para as metralhadoras M1917 / 18 Marlin duplas instaladas no DH-4 de fabricação americana, e ele próprio foi fabricado na América até que o equipamento Nelson apareceu em números.

O equipamento Nelson

A arma operada a gás Marlin se mostrou menos receptiva à sincronização do que a Vickers. Verificou-se que tiros "falsos" ocasionalmente perfuravam a hélice, mesmo quando a marcha estava devidamente ajustada e funcionando bem. O problema foi eventualmente resolvido por modificações no mecanismo de gatilho do Marlin, mas, nesse ínterim, o engenheiro Adolph L. Nelson do Departamento de Engenharia de Aviões do McCook Field desenvolveu um novo equipamento mecânico especialmente adaptado para o Marlin, oficialmente conhecido como o single Nelson sincronizador de tiro. No lugar da haste comum a muitas engrenagens mecânicas, ou a "haste de tração" do Sopwith-Kauper, a engrenagem Nelson usava um cabo mantido em tensão para a transmissão dos impulsos de disparo para a arma.

Os modelos de produção chegaram tarde demais para serem usados ​​antes do final da Primeira Guerra Mundial, mas o equipamento Nelson tornou-se o padrão dos EUA no pós-guerra, quando as armas Vickers e Marlin foram substituídas pela metralhadora Browning calibre .30 .

Engrenagens E-4 / E-8

A engrenagem Nelson provou ser confiável e precisa, mas era cara de produzir e a necessidade de seu cabo ser executado em linha reta poderia criar dificuldades quando fosse instalada em um novo tipo. Em 1929, o modelo mais recente (a engrenagem E-4) tinha um novo e simplificado gerador de impulso, um novo motor de gatilho, e o cabo de impulso era envolto em um tubo de metal, protegendo-o e permitindo curvas rasas. Enquanto o princípio básico da nova engrenagem permaneceu inalterado: virtualmente todos os componentes foram reprojetados, e não era mais chamada oficialmente de engrenagem "Nelson". A engrenagem foi modernizada em 1942 como E-8. Este modelo final tinha um gerador de impulso modificado que era mais fácil de ajustar e era controlado a partir da cabine por um solenóide elétrico em vez de um cabo Bowden.

Declínio e fim da sincronização

Maquete da fuselagem do protótipo Hawker Hurricane - mostrando a instalação do Merlin Engine e a metralhadora Vickers sincronizada originalmente projetada (posteriormente excluída)

Um Messerschmitt Bf 109E mostrando um par tradicional de metralhadoras sincronizadas, uma motorkanone disparando através do cubo da hélice e canhões laterais

A utilidade das engrenagens de sincronização desapareceu naturalmente quando os motores a jato eliminaram a hélice, pelo menos em aeronaves de caça, mas a sincronização de canhão, mesmo em aeronaves com um único motor alternativo, já estava em declínio por vinte anos antes disso.

O aumento da velocidade dos novos monoplanos de meados ao final dos anos 1930 significou que o tempo disponível para lançar um peso de fogo suficiente para derrubar uma aeronave inimiga foi bastante reduzido. Ao mesmo tempo, o veículo primário do poder aéreo era cada vez mais visto como o grande bombardeiro totalmente metálico: poderoso o suficiente para transportar proteção blindada para suas áreas vulneráveis. Duas metralhadoras de calibre de rifle não eram mais suficientes, especialmente para planejadores de defesa que previam um papel fundamentalmente estratégico para o poder aéreo. Um caça "anti-bombardeiro" eficaz precisava de algo mais.

As asas de monoplano cantilever forneciam amplo espaço para montar o armamento - e, sendo muito mais rígidas do que as velhas asas reforçadas por cabos, proporcionavam uma montagem quase tão estável quanto a fuselagem. Este novo contexto também tornou a harmonização dos canhões alados mais satisfatória, produzindo um cone de fogo bastante estreito nas distâncias próximas a médias nas quais o armamento de um caça era mais eficaz.

A retenção de canhões montados na fuselagem, com o peso adicional de seu equipamento de sincronização (que diminuía sua cadência de tiro, embora apenas ligeiramente, e ainda falhava ocasionalmente, resultando em danos às hélices) tornou-se cada vez menos atraente. Essa filosofia de projeto, comum na Grã-Bretanha e na França (e, depois de 1941, nos Estados Unidos) tendia a eliminar totalmente os canhões montados na fuselagem. Por exemplo, as especificações originais de 1934 para o Hawker Hurricane eram para um armamento semelhante ao Gloster Gladiator: quatro metralhadoras, duas nas asas e duas na fuselagem, sincronizadas para disparar através do arco da hélice. A ilustração ao lado é de um primeiro mock-up do protótipo, mostrando o canhão da fuselagem de estibordo. O protótipo ( K5083 ) como concluído tinha lastro representando este armamento; Os furacões de produção, porém, estavam armados com oito canhões, todos nas asas.

Outra abordagem, comum à Alemanha , União Soviética e Japão , embora reconhecendo a necessidade de aumentar o armamento, preferia um sistema que incluísse armas sincronizadas. Os canhões centralizados tinham a vantagem real de que seu alcance era limitado apenas pela balística, já que não precisavam da harmonização de canhões necessária para concentrar o fogo dos canhões montados em asas. Eles eram vistos como uma recompensa ao verdadeiro atirador, pois envolviam menos dependência da tecnologia de mira de armas. Montar armas na fuselagem também concentrava massa no centro de gravidade, melhorando assim a capacidade de rolagem do lutador. A fabricação de munição mais consistente e os sistemas de engrenagem de sincronização aprimorados tornaram todo o conceito mais eficiente e eficaz, ao mesmo tempo que facilitou sua aplicação em armas de maior calibre, como o canhão automático ; além disso, as hélices de velocidade constante que rapidamente se tornaram equipamento padrão nos caças da Segunda Guerra Mundial significavam que a proporção entre a velocidade da hélice e a taxa de fogo dos canhões variava menos erraticamente.

Essas considerações resultaram em uma relutância em abandonar completamente os canhões montados na fuselagem. A questão era exatamente onde montar armas adicionais. Com algumas exceções, as limitações de espaço tornaram a montagem de mais de dois canhões sincronizados na fuselagem dianteira altamente problemática. A opção de adicionar uma terceira arma disparando através de um eixo de hélice oco (uma ideia antiga, datada, como a sincronização, de uma patente Schneider de 1913) era aplicável apenas a caças com motores em linha engrenados, e mesmo para eles adicionado apenas um único arma. No caso do Focke-Wulf Fw 190 , as raízes das asas do lutador foram utilizadas para montar armas adicionais, embora isso exigisse sincronização e harmonização. Em qualquer caso, a maioria dos projetistas de caças com motor alternativo descobriu que qualquer aumento valioso no poder de fogo tinha que incluir pelo menos algumas armas montadas nas asas do lutador , e que o poder de fogo oferecido pelas armas sincronizadas passou a representar uma porcentagem decrescente do armamento total de um lutador.

O canto do cisne final da sincronização pertence aos últimos caças soviéticos com motor alternativo, que em grande parte se contentaram com disparos lentos de canhões sincronizados durante o período da Segunda Guerra Mundial e depois. Na verdade, as últimas aeronaves equipadas com sincronizador a ver a ação de combate foram o Lavochkin La-11 e o Yakovlev Yak-9 durante a Guerra da Coréia .

Cultura popular

O ato de atirar na própria hélice é um tropo que pode ser encontrado em piadas cômicas, como o curta "Just Plane Beep", de 1965, estrelado por Wile E. Coyote e o Road Runner . Neste filme, o Coyote atacante reduz sua hélice a estilhaços depois de inúmeras balas.

Notas

Referências

Bibliografia