De jager die samen met de Hurricane en de radar de Luftwaffe uit de lucht boven Engeland hield.
1940·Spitfire Mk I·583 km/h at 5,600 m·20,351·Merlin III V-12, 1.030 pk·9,700 m·~636 km
1· HET VERHAAL
De vorm van de slag
De Spitfire is het vliegtuig dat iedereen kan tekenen: een dunne elliptische vleugel, een lange neus over een Rolls-Royce Merlin, een bolle schuifkap. In de zomer van 1940 was het de jager waarmee de RAF achter de Duitse jagers aanging terwijl de talrijkere Hurricanes de bommenwerpers namen, en van de twee had hij de hoogste prestaties, al bemande de Hurricane meer squadrons en schoot hij die zomer meer Duitse vliegtuigen neer. Hij won de slag niet: radar, de commandocentra, 100-octaanbrandstof en de piloten deden dat. Maar hij was het symbool, en hij bleef tot het einde in de frontlinie omdat zijn casco een motor kon verdragen die zijn vermogen verdubbelde.
583 km/h at 5,600 mTopsnelheid (Mk I)20,351Gebouwd (alle versies)
2· WAAROM HET ERTOE DEED
Een vleugel die twee keer zoveel motorvermogen aankon
Mitchells elliptische vleugel was dun genoeg om snel te zijn en stijf genoeg om een motor te dragen die zijn vermogen verdubbelde. In 1939 vloog hij achter 1.030 pk; in 1944 vloog dezelfde vorm achter 2.000, en de Spitfire IX van 1942 klom beter dan de Mk V die hij verving en was op 30.000 ft ruwweg 110 km/h sneller, vooral dankzij de Merlin met twee trappen. Bijna geen ander ontwerp uit 1936 hield de hele oorlog stand in de frontlinie.
De eerste Spitfires hadden acht lichte Brownings, vier in elke vleugel. Samen vuurden ze achttien seconden lang ongeveer 1,7 kg kogels per seconde af. Tegen gepantserde bommenwerpers was dat te weinig. Vanaf 1941 kwamen er daarom twee 20 mm Hispano-kanonnen in het midden van de vleugel. Het verschil zat vooral in het gewicht van de granaat en niet in de vuursnelheid: één kanontreffer kon bereiken wat met een dozijn kogels niet lukte.
4· WAAROM HET ERTOE DEED
De slag werd gewonnen door een systeem
De Chain Home-radar zag de aanvallen zich boven Frankrijk vormen; de sectorcommandocentra plotten ze en stuurden squadrons alleen omhoog wanneer dat nodig was; 100-octaanbenzine, grotendeels aangevoerd uit de Verenigde Staten, liet de Merlin telkens vijf minuten twaalf pond laaddruk draaien. De Spitfire en de Hurricane waren de scherpe punt van een systeem, en het was dat systeem dat de verliezen van de Luftwaffe onhoudbaar maakte.
De Merlin: van 1.030 naar 2.000 pk uit dezelfde 27 liter
De Merlin zelf werd nooit groter: boring en slag bleven van 1936 tot 1945 137 bij 152 mm. Het vermogen verdubbelde vooral door de apparatuur achter op de motor. Een compressor met één trap gaf de Merlin III zijn 1.030 pk en 100-octaanbenzine maakte tijdelijk meer laaddruk mogelijk. In 1942 kwam daar de compressor met twee trappen met tussenkoeling van Stanley Hooker bij. De aandrijving daarvan vergde ongeveer 200 pk, maar op 30.000 voet leverde het systeem 300 pk extra op. Met deze motor werd de Spitfire IX het antwoord op de Fw 190. Packard bouwde dezelfde motor voor de Mustang.
Spitfire Mk I (1940): Rolls-Royce Merlin III · V-12 · 27,0 L · compressor met één trap · 1.030 pk · Mk V (1941): Merlin 45 · Mk IX (1942): Merlin 61, twee trappen, intercooler, 1.565 pk op 3.730 m
Vleugelmitrailleurs vuren niet recht vooruit: ze staan naar binnen gericht om elkaar op een gekozen afstand te kruisen, een instelling waarover squadrons ruzieden en die in 1940 op ongeveer 230 meter uitkwam, zodat de acht kogelstromen samen op één plek van het vijandelijke vliegtuig aankwamen. Te ver of te dichtbij en ze kwamen gescheiden aan. Met de Hispano van de Mk Vb, vanaf 1941, veranderde het rekenwerk: twee kanonnen en vier mitrailleurs vuurden ongeveer 3,5 kg per seconde af en een 20 mm-granaat ontplofte binnenin wat hij raakte.
7· PROBEER HET
Drie Merlins, drie versies: de motor tegen de hoogte
Het lab zet het vermogen uit tegen de hoogte voor de drie Merlins waarmee de Spitfire vloog: de Merlin III van de Mk I, de Merlin 45 van de Mk V met meer laaddruk lager bij de grond, en de Merlin 61 van de Mk IX met twee trappen en intercooler, die zijn vermogen tot 8.000 m en hoger vasthoudt. De snelheid van elke versie is geschaald op haar eigen gepubliceerde cijfer, zodat de veranderingen aan het casco meereizen met de motor.
Uitlezing
Mk IX · vermogen1.331 pk
Mk IX · snelheid609 km/h
Mk IX boven Mk V hier+329 pk · +8 km/h
Merlin III 1.030 pk tot ongeveer 5.000 m; Merlin 45 1.470 pk op 2.800 m; Merlin 61 1.565 pk op 3.730 m en 1.390 pk op 7.900 m. Vermogen uit het compressormodel, geijkt op die waarden; snelheid geschaald op de gepubliceerde topsnelheid van elke versie. Het gaat om de vormen.
8· HET LAB
Vermogen, wapens en bereik: dezelfde drie modellen voor alle tien
Vermogen tegen de hoogte uit het type compressor, schotgewicht tegenover de andere negen, en Breguet-bereik met de afwegingen voor pantser en afwerptank. Vereenvoudigde modellen, elk geschaald op de gepubliceerde cijfers van dit vliegtuig, zodat de vormen eerlijk zijn en de derde decimaal niet.
Op 5.600 m: 958 pk in totaal, ware luchtsnelheid 583 km/h.
Uitlezing
Vermogen958 pk
Per motor958 pk
Ware luchtsnelheid583 km/h
Dienstplafond9.700 m
Een vereenvoudigd model, geijkt op het opgegeven vermogen en de topsnelheid. Het gaat om de vorm van de curve, niet om de derde decimaal.
Supermarine Spitfire, 3 van 10
Verdieping · Hoe de Merlin zijn vermogen verdubbelde· geopend vanuit Supermarine Spitfire
Tijdlijnen · WO2-vliegtuigen · ga dieper · Supermarine Spitfire
Hoe de Merlin zijn vermogen verdubbelde1944
Dezelfde boring, dezelfde slag en dezelfde 27 liter leverden dankzij de compressor en de brandstof uiteindelijk tweemaal zoveel vermogen op.
1,030 hp·1,565 hp at 3,730 m·2,000 hp·27.0 L
01Het idee
Een extra compressortrap, een tussenkoeler en klopvaste brandstof: de drie dingen die van 1.030 pk 2.000 pk maakten
Een motor levert vermogen door brandstof met lucht te verbranden. Hoeveel lucht hij kan verwerken, hangt af van de luchtdichtheid. Op 6.000 m is die dichtheid ongeveer gehalveerd en zonder hulp geldt hetzelfde voor het vermogen. Een door de krukas aangedreven compressor duwt extra lucht naar binnen. Bij de ontwikkeling van de Merlin draaide het daarom vooral om de hoeveelheid lucht die de compressor kon leveren en de laaddruk die de brandstof verdroeg voordat het mengsel detoneerde.
02Waarom het ertoe doet
Trap één: lucht van zeeniveau op 5.000 m
De Merlin III had één compressortrap. Tot ongeveer 5.000 m, de zogenoemde volgashoogte, kreeg de motor daarmee lucht alsof hij op zeeniveau stond. Boven die hoogte zakte het vermogen met de luchtdichtheid mee. Daaronder moest de piloot de gasklep juist gedeeltelijk sluiten om te voorkomen dat de laaddruk de motor beschadigde.
03Waarom het ertoe doet
Brandstof: hoeveel laaddruk de cilinder verdraagt
Begin 1940 kwam Amerikaanse 100-octaanbenzine beschikbaar. Daarmee verdroeg de Merlin telkens vijf minuten twaalf pond laaddruk in plaats van zes, zonder te kloppen: 1.310 pk uit een motor die voor 1.030 pk was opgegeven. In 1944 draaide de Merlin 66 op brandstof met octaangetal 150 met vijfentwintig pond laaddruk en 2.000 pk. In de cilinder zelf was niets veranderd.
04Waarom het ertoe doet
Twee trappen, met een koeler ertussen
Lucht samenpersen maakt haar warm, en warme lucht is ijler. Stanley Hooker plaatste op de Merlin 61 twee compressoren achter elkaar, met een tussenkoeler om de inlaatlucht af te koelen, en gaf ze twee standen. De aandrijving vergde ongeveer 200 pk, maar leverde op 30.000 voet 300 pk extra op. Dat maakte van een Spitfire V een Spitfire IX en van een Mustang met Allison-motor de P-51 die Berlijn kon bereiken.
05Probeer het
De compressor, interactief
De compressordemo van de site, ingesteld op de Merlin: één trap, twee standen en twee trappen, afgezet tegen de hoogte.
Uitlezing
Asvermogen981 pk
Luchtdichtheid hierboven60%
Laaddruk1,40× zeeniveau
Kritieke hoogte7,3 km
Onder de kritieke hoogte houdt de gasklep de motor juist TEGEN — de compressor heeft druk over, en koudere lucht betekent dat het vermogen langzaam toeneemt terwijl je klimt.