Rolls-Royce Merlin - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Introduction
La lignée des Rolls-Royce Merlin est une famille de moteurs d'aviation, mis au point lors des années 1930 par la firme britannique pour combler un manque dans sa gamme entre les Rolls-Royce Kestrel de vingt deux litres de cylindrée et les fameux Rolls-Royce R de 36 litres qui équipaient les hydravions de course de la firme Supermarine. Grâce à leur puissance massique importante, ils furent considérés comme certains des meilleurs moteurs de la Seconde Guerre mondiale. Ils furent produits à 168 040 exemplaires, dont 55 873 par Packard aux USA. Le nom de ce moteur ne vient pas du légendaire magicien du roi Arthur, mais du nom du faucon émerillon en anglais.
Naissance
Le développement fut entrepris sous la forme d'une initiative privée sur fonds propres d'Henry Royce, en 1932, sous le nom de PV-12 (PV pour private venture). En octobre 1933, l'Air Ministry accepte de financer le développement et donne le nom de Merlin au moteur. Une première version apparaît en juillet 1934 : le Merlin A, capable de fournir 790 chevaux à 2 700 tours par minute. Mais le moteur souffre de nombreux problèmes, principalement au niveau des engrenages du réducteur et des chemises de liquide du système de refroidissement par évaporation. Le Merlin B qui suit est pourvu de quatre soupapes par cylindre, faisant un angle de 45 ° comme sur les moteurs d'automobile de la marque. Essayé en février 1935, ce moteur fournit une puissance de 950 chevaux. Le Merlin C, voit la fabrication changée par le coulage en trois parties du carter et des deux blocs de cylindres, les soupapes sont toujours à 45 °.
La version E (qui dérive du C) est assez fiable pour passer le test des cinquante heures, fournissant 955 chevaux avec des pointes à 1 045. Le F est en préparation quand est proposé le Merlin G, qui présente des soupapes verticales parallèle aux cylindres. Ce moteur se révèle meilleur et passe le test un mois avant le modèle F. La production de série est lancée, le Merlin F devient Merlin I, mais la production est rapidement arrêtée après 172 exemplaires, le modèle G (Merlin II) étant produit en grandes quantités. Le moteur est essayé pour la première fois en vol en 1935 sur un Hawker Hart.
Le liquide de refroidissement retenu est l'éthylène glycol produit par la société Prestone aux États Unis. Suite à la demande de l'Air Ministry en 1936 de fournir des chasseurs modernes pour la RAF, les deux seuls avions à l'étude capables de satisfaire les demandes sont le Hawker Hurricane et le Supermarine Spitfire. Tous les deux utilisant le Merlin, ce moteur devient essentiel à l'effort de guerre britannique.
Les premières séries de moteurs souffrant d'une fiabilité douteuse, Rolls-Royce lance alors un superbe programme de contrôle de la qualité qui allait faire la renommée de ses moteurs. Certains moteurs étaient prélevés à la sortie des chaînes de montage et on les faisait tourner sur un banc, à pleine puissance jusqu'à la panne. Ils étaient alors démontés pour trouver la pièce qui avait cédé, la pièce était alors retravaillée pour être rendue plus résistante. Après deux ans de cette procédure, les Merlins étaient devenus des moteurs extrêmement fiables capable de tourner pendant huit heures à plein régime, sans aucun problème.
Évolution
L'augmentation de la puissance du moteur se fit de deux façons, en utilisant des carburants à indice d'octane de plus en plus élevé et en perfectionnant le compresseur. Ces modifications permettaient d'augmenter la pression d'admission dans les cylindres et donc au final la puissance du moteur, sans augmenter la cylindrée. Cette possibilité existait grâce, entre autres, à la puissante industrie pétrolière américaine, capable de fournir en quantité ces nouveaux carburants onéreux, au contraire les Allemands qui, n'ayant pas cette possibilité, furent obligés d'augmenter la taille de leurs moteurs qui se révélaient donc moins intéressants en termes de rapport puissance/masse.
La première grande évolution apparaît avec le Merlin X qui utilise un compresseur à deux vitesses, dont la licence a été acquise auprès de Farman en 1935, cette innovation permet de diminuer la puissance absorbée par le compresseur mécanique à basse altitude, lorsqu'il n'y pas besoin de suralimentation; par contre la longueur du moteur augmente. En 1939, la décision de se focaliser sur des carburants à indice d'octane 100 est prise, la pression d'admission limitée auparavant à 3 kg/cm2 est portée à 6.
La phase suivante est l'œuvre de Stanley Hooker, qui améliore grandement l'efficacité du compresseur, grâce à un travail aérodynamique sur le flux d'air interne à celui-ci. Le carburateur est déplacé pour éviter d'avoir encore à augmenter la longueur du groupe. Ces modifications donnent naissance au Merlin XX qui est plus puissant en altitude, il fournit en effet 1 175 chevaux à plus de 6 000 mètres contre 1 060 à 4 500 mètres pour le Merlin II. Certaines variantes du moteur, cependant, sont optimisées pour la basse altitude, avec des pales d'hélice de compresseur raccourcies. Un de ces nouveaux Merlins est le Merlin 45 qui équipe le Spitfire MkV. Hooker décide aussi de passer au compresseur à deux étages : pour les bombardiers, il monte un compresseur de Rolls Royce Vulture en amont du compresseur normal du Merlin 46, donnant naissance au Merlin 60 . Cependant, l'élévation de température et de pression du mélange nécessite maintenant de le refroidir avant de le faire rentrer dans les cylindres, où il pourrait détoner prématurément. Le nouveau moteur peut alors fournir sa puissance maximale à près de 10 000 mètres.
Sous différentes versions, ce moteur aura équipé un grand nombre d’avions de tous types, du chasseur au bombardier lourd : Supermarine Spitfire, Hawker Hurricane, Boulton Paul Defiant, Avro Lancaster, de Havilland Mosquito, Handley Page Halifax, Fairey Fulmar, Armstrong-Whitworth Whitley, Curtiss P-40, P-51 Mustang ...
