EL SIGUIENTE ES UNA TRADUCCIÓN DEL ARTICULO DE SPORT AVIATION DE LA EAA, MAYO 1998:
COZY BIMOTOR
POR JACK COX
 
Uno de los aviones de manufactura casera mas innovadores que vimos durante todo el año pasado fue el Cozy YV-22X, construido por lo hermanos Rubén Darío (EAA 546416) de Valencia, Venezuela y Carlos León  (EAA 554073)  de Caracas, Venezuela y piloteado por ellos mismos a través del Caribe al encuentro de Sun and Fun ’97.    La estructura del Cozy fue básicamente fabricada según diseños de Nat Puffer, pero todo lo que esta detrás de la pared de fuego es el ejemplo perfecto de por que los aviones de fabricación casera tienen la palabra  “experimental”  escrita lateralmente.

El Cozy León parecía ser otro ejemplar del popular diseño cuando apareció en el patrón de Lakeland la primavera pasada, pero cuando se encontró suficientemente cerca como para  poder oírlo, era obvio que había algo diferente en él.    ¡Cualquier cosa que ocultaba el carenado definitivamente no era el original Lycoming!  Además, una diferencia adicional era evidente cuando venía silbando en final: tenía hélices contragiratorias.   Me acerqué a la multitud que rápidamente rodeó el avión al estacionarse en la rampa, percibiendo de inmediato que estaba propulsado por dos pequeños motores automovilísticos Suzuki Swift 1600cc, cada uno independientemente girando su propia hélice Warp Drive de tres palas a través de un mecanismo de eje dentro de un eje coaxial.   Un motor apuntaba hacia delante y el otro hacia atrás, y cada uno propulsaba su propio eje usando correas  Micro-V.  Solo el colocar dos de los motores y su sistema propulsor dentro de un espacio que normalmente ocupa un Lycoming de 4 cilindros era evidentemente una verdadera hazaña de Ingeniería, y me pareció tan absurdo casi de vergüenza, preguntar si esa configuración era factible... ¿ No acababan los León volar mas de 1.200 millas sobre mar abierto para llegar a Lakeland ?

 
Luego, durante la semana, tuve oportunidad de hablar con los hermanos León sobre su aeronave y me di cuenta que ésta instalación de motores es una confirmación mas del viejo dicho - “la necesidad es la madre de las invenciones”.   Primero, debe tenerse en cuenta que los León no son aficionados.   Rubén León, de 43 años, es un Ingeniero Aerospacial egresado de la Universidad Católica de Washington, DC,  con magister en la Universidad de Princeton en Ingeniería Mecánica y Aerospacial.   Es presidente de su propia empresa, Centro de Mecanizado Levil, C.A. en Valencia, Venezuela.   Carlos León, de 34 años, fue educado en Inglaterra, egresado de la Universidad de Warwick en Ingeniería de Sistemas de Computación.   Dirige el departamento de servicio de control numérico de  Maquinaria Diekmann, S.A.   empresa distribuidora de máquinas-herramientas en Caracas.

Rubén, aprendió a volar en los años 70 durante sus estudios en la Universidad Católica, en un Cessna 150, en el aeropuerto de Freeway en Maryland.   Siempre quiso tener un avión y logró comprar un proyecto Stinson, pero tuvo que venderlo porque no contaba con suficientes recursos para la compra del motor.   Luego comenzó a fabricar un KR-2 que nunca terminó.  Mas o menos a  mitad de camino de construcción, su mente apuntó hacia el VariEze, el cual comenzó a construir en reemplazo del anterior.  Terminó la estructura en aproximadamente tres años, pero no pudo comprar el motor.  Finalmente cargó con las partes y piezas a Venezuela,  pero el VariEze continuaba inquietándolo cuando formaba su familia y luchaba durante los primeros años creando su propio taller y empresa de manufactura.  Trató de conseguir un desafiante trabajo en el área de la aviación venezolana, pero al no lograrlo, comenzó por su propia cuenta el taller de  mecanizado.  Un torno pequeño y una fresadora fueron sus primeras herramientas para fabricar gatos destinados a compañías de motores.   Luego hizo un contrato para colocar un torno CNC en su taller el cual pagó con su propia producción.  Finalmente inventó un sistema  CNC  con una computadora PC adaptable a todos sus equipos... esto lo condujo a la vía del éxito.

Carlos aprendió a volar en Inglaterra en un Cessna 152.  Al regresar a Venezuela volaba un Cessna 182 adquirido en malas condiciones y reconstruido por su hermano Rubén para el uso de su propio negocio.  Después fue cambiado por un Cessna 337 para tener dos motores; pero ha estado saturado con un problema común a dueños de este tipo de avión en Estados Unidos: fallas del sistema de tren de aterrizaje.   Desde la primavera pasada,  Rubén había hecho tres aterrizajes de barriga porque el tren no salió.

Motores de avión no son fáciles de conseguir en Venezuela, pero hace algunos años, Rubén y Carlos finalmente lograron encontrar un motor usado Lycoming O-320 y lo instalaron en su VariEze que tenía 12 años.   Lo volaron por primera vez en 1992 y posteriormente disfrutaron 350 horas en su pequeño pusher, hasta el día en que Carlos estaba volando y el Lycoming se tragó una válvula.  Trató de planear de regreso al aeropuerto pero llegó a tierra dos millas antes eliminando el tren de aterrizaje del avión.   Saliendo afortunadamente ileso, sus primeras palabras al encuentrarse con Rubén fueron:  “¡Tenemos que montar dos motores en ese avion!”

Decidiendo no reconstruir el VariEze, los León  prefirieron construir el Cozy Mk IV de cuatro puestos... y tratar de lograr la forma de propulsarlo con dos motores.    Motores de avión fueron eliminados al inicio porque no eran fáciles de conseguir o suficientemente pequeños y  livianos para montar dos, en una armazón relativamente pequeña como la del Cozy.  También tenían que ser económicos, lo que descartaba cualquier alternativa que tuviera la etiqueta “aeronáutico”.   El primer criterio fue que la solución para la instalación de los motores tenía que conseguirse en Venezuela o estar fácilmente asequible en el exterior.  Por esa razón los motores y asímismo las piezas debían comprarlas en Venezuela y las hélices y artículos especiales en Estados Unidos.   Su preferencia de motores fue el Subarú, pero al no lograr cooperación del proveedor local decidieron adquirir motores Suzuki a través de un concesionario GM.   Adquirieron dos motores nuevos de 100 h.p., enfriados por agua, de bloque de aluminio, cuatro cilindros en línea, de 1600cc por el valor de US$ 2.200 cada uno.   Inmediatamente comenzaron los trabajos para conseguir la forma de instalarlos en la estructura del Cozy, el cual ya estaba en construcción.

Todo el diseño de la instalación motora se realizó en CAD.  Los motores fueron dibujados sobre un programa de computación el cual permitía girarlos y voltearlos de cualquier forma para lograr determinar la posición óptima de cada uno con relación a lo compacto del paquete-motor y para la mejor posición de los ejes propulsores.   Consideraron varios tipos de configuraciones, una de las cuales era montar los motores de lado en el fuselaje con los ejes apuntando hacia las alas, luego propulsando las hélices pusher hacia atrás.   Al considerar el peso, la complejidad de codos en 90 grados en la línea de propulsión y los problemas de empuje asimétrico, abandonaron rápidamente la idea.   Luego de seis meses de deliberación finalmente llegaron a la conclusión en una solución de tipo línea central - eje dentro de eje - y tomaron tres meses más para diseñarlo.

Como pueden ver en las fotos tomadas en Sun and Fun ’97, los motores fueron colocados lado a lado y montados paralelos al eje longitudinal del fuselaje.  Parándose en la parte posterior del avión y mirando hacia la nariz, el motor izquierdo fué montado con la salida de potencia mirando hacia atrás, y el motor derecho fué montado en la dirección opuesta.  Usaron fuertes estructuras de planchas metálicas atornilladas en las puntas de cada motor que servían para unirlos y de soporte para los ejes propulsores, los cuales se extendían hacia adelante y en el centro de los motores.  Uno de los ejes estaba suspendido por rodamientos dentro del otro.  La hélice delantera estaba propulsada por el motor izquierdo a través de cuatro correas Micro-V  y el motor derecho impulsaba la hélice trasera a través de su propio juego de correas y poleas.    Siempre visto desde la parte posterior del avión, la hélice frontal giraba contra las manillas del reloj y la trasera en dirección opuesta.   Ambos motores giraban en la misma dirección, por supuesto, pero con uno apuntando hacia adelante y el otro hacia atrás.   Los ejes movidos por correas giraban contrarrotativamente.
Hubo muchos tropiezos en la fabricación  de piezas para el paquete de motores.   Por ejemplo, el tipo de aluminio necesario para la construcción de poleas no se conseguía fácilmente en Venezuela, por lo que tuvieron que fabricarlas de acero.   En principio se pensó en correas dentadas sincrónicas, pero no habiéndolas conseguido, los León se decidieron por correas Micro-V.   Se usaron cuatro correas, sabiendo que tres era más que suficiente para manejar la carga del motor, pero con cuatro se lograba aligerar la carga de cada correa durante la operación además de que en caso que una fallase, las otras tres serían suficiente para la carga completa del motor.   La relación de reducción original fué 2 a 1.

Los dos motores y su tren de transmisión eran totalmente independientes en el  Cozy León.   Cada uno tenía su propio juego de accesorios y trabajaban independientemente uno del otro.  Si un motor fallaba, o era intencionalmente apagado, su hélice giraba con el aire mientras la otra hacía todo el trabajo.    Existía una interconexión entre los sistemas eléctricos de los dos motores.   Estaban cableados de manera que en caso de que un sistema fallase el otro podría suplir los dos motores.   Sin embargo, esta no era una función automática.   Había conmutadores en el panel de instrumentos que permitía al piloto hacer que el sistema eléctrico de un motor operara a ambos.    Debido a la interconexión fue posible ahorrar peso usando una batería estándar y otra pequeña en vez de dos grandes.   También había una bomba eléctrica adicional.  Cada motor tenía su propia bomba eléctrica, pero la tercera que podía alimentar ambos motores también se usaba simultáneamente.

Inicialmente, los León pensaron en usar magneto, pero lograr que un juego operara ambos motores se tornó tan complejo que finalmente volvieron a encendidos electrónicos automotrices... que siempre trabajaron perfectamente.   También consideraron inyección electrónica pero terminaron montando carburadores  Ellison, que han trabajado a la perfección desde el inicio.

El  Cozy Bimotor  fué finalmente terminado y volado por primera  vez el primero de febrero de 1997.   Se presentaron algunos problemas que Rubén y Carlos tenían que resolver antes de enfilar  su propósito de lograr la meta   Sun and Fun,  mes y medio después.   Los hermanos León maravillaron a todos los asistentes, hasta los mas escépticos en Lakeland la primavera pasada por la manera sencilla y diáfana que relataban los pequeños problemas que inicialmente detectaban y resolvían.  Siendo profesionales de la ingeniería, tuvieron una actitud realista ante el complejo proyecto, como la instalación de motores.  Sabían desde un principio que la instalación de motores sería muy complicada y que a pesar de todos los esfuerzos y estudios previos de diseño, se presentarían grandes sorpresas una vez encendieran los Suzukis...y estaban en lo cierto!

El problema del  sistema de enfriamiento se evidenció en el primer vuelo, pero fue resuelto cambiando su radiador original por unos evaporadores de aire acondicionado de una Chevrolet Blazer.   Rubén y Carlos sonreían  cuando nos comentaban éste cambio, porque hasta ese momento (durante Sun and Fun ’97) no entendían exactamente por qué el primer radiador no enfrió adecuadamente y el segundo sí.  Ambos tenían la misma capacidad de líquido, pero por alguna razón la unidad de Chevrolet trabajó mejor.

El otro gran problema tenía que ver con los rodamientos sobre los cuales los ejes estaban montados.   A pesar de los grandes esfuerzos por alinearlos de manera muy precisa y así usar rodamientos de pista fija, se evidenciaba que algo estaba causando un desgaste anormal en los ejes.   Podría haber pequeñas desalineaciones en los extremos de los ejes produciendo una sumatoria excesiva, o quizás un poco de movimiento causado por las partes reprocicando fuerzas en diferentes direcciones. .. por cualquiera de las causas, el desgaste resultante no podía ser tolerado.   La solución fué reemplazarlos por rodamientos de pista esféricas auto alineantes.

Lo mas desconcertante era la vibración.   Motores de cuatro cilindros en línea no se caracterizan por tener la suavidad  de un motor eléctrico, pero los dos Suzukis no tremolaban la estructura como un Lycoming de cuatro cilindros de huecos anchos.   El problema era un zumbido de alta frecuencia que agrietaba algo cada tantas horas...tubo de escape o sujetador de alternador.  Rubén y Carlos se mantenían cambiando la frecuencia resonante de esos componentes fortaleciendolos, y finalmente lograron una travesía de cuatro horas sin inconvenientes antes de tomar la decisión de partir, cruzando el Caribe rumbo a Florida.  No les tomó muy de sorpresa detectar otra fisura en la base del alternador cuando aterrizaron para abastecer combustible en la República Dominicana, pero lograron repararla  y continuar a Lakeland.    En Sun and Fun rápidamente admitieron que se requeriría mucho mas investigación científica además de ensayo y error para lograr una solución acertada.  Nosotros los propietarios de aviones certificados por la  FAA  y que supuestamente se han beneficiado de millones de horas de operación combinada, estuvimos  de acuerdo que los mismos, todavía están sujetos a fisuras regulares en los escapes y otros componentes del motor.

La pregunta más frecuente que hacían en Lakeland fue el peso del paquete Suzuki.   Aunque no se incluían en los cálculos  todas las abrazaderas, arandelas y plomería, Rubén y Carlos pesaron todos los componentes que totalizaban 380 libras.   Eso no incluye aceite de ambos motores ni los dos galones y medio de refrigerante (una mezcla de agua y Prestone en 50/50).   Asumiendo potencia de  200 h.p.  para los dos Suzukis, comparables a las 298 libras que especifica Lycoming para su motor  IO-360C  de 200 HP – aunque  el peso instalado del Lycoming, con accesorios, sistema de escape, baffles, etc., es mucho más cercano al peso del paquete dual de motores de los León.   El peso total del avión es 1.250 libras.   Nat Puffer especifica 1.050 libras de peso vacío deseable para un  Cozy Mk IV  con motor Lycoming  O-360, pero hemos visto pesos tan altos como 1.340 libras en las tarjetas de identificación en Oshkosh, es decir que los León están bien dentro del rango límite de los   MK IV  que han estado volando exitosamente.   (Nat, sin embargo, todavía  apunta con su dedo paternalista a todos ellos).

Como estaba configurado el Cozy Bimotor en Lakeland en Abril de 1997, y todavía en sus primeras fases de desarrollo (volando por solo mes y medio), cruzaba a 150 nudos (270 kph)  y quemaba un total de 10 galones por hora.   En su peso máximo de 2.050 libras, subía entre 600 y 700 pies por minuto a 120 nudos (215 kph).   Esto lo hacía con una hélice Warp Drive ajustable en tierra y ajustada con resultados basados solo en cálculos.   No había habido suficiente tiempo para experimentar con diferentes ángulos de pala, relaciones de reducción para el tren de correas, o ajustar los carburadores, etc.; por eso todas las cifras de su comportamiento se podían considerar tentativas.   Rubén y Carlos, sin embargo, estaban bastante satisfechos con los resultados, especialmente la velocidad de crucero.

Luego de  Sun and Fun ’97  Rubén y Carlos volvieron por la misma ruta a través del Caribe para su regreso a  Venezuela, haciendo una parada para abastecer de combustible en Puerto Plata en la costa norte de la República Dominicana.   Los dos Suzukis nunca fallaron durante su viaje transoceánico.  Cuando aterrizaron en Valencia,  los hermanos se sorprendieron al darse cuenta que se habían convertido en celebridades.  Fueron entrevistados por la  televisión y el periódico local.

 
Actualizándonos en abril de este año, Rubén reveló que el Cozy Bimotor había volado un total de 120 horas - 60 desde Sun and Fun ’97 – por el momento estaba inactivo para hacerle algunas modificaciones.   Comentó que los motores y el sistema coaxial de empuje continuaban perfectamente,  pero los problemas de frecuencia resonante continuaban.  Llegando a la conclusión que la razón se debía a la fijación rígida de los dos motores por las planchas de sujeción, la cual estaba produciendo armónicos que agrietaban los soportes de cualquier elemento sujeto al motor.   Las medidas tomadas para prevenir la frecuencia resonante de las varias bases incrementaba el tiempo entre fisuras, pero no fue una solución estable.   Como resultado tuvieron que volver a su computadora y rediseñar el paquete de motores, con el foco principal de separar los dos motores.  Su plan se basa en remover las planchas planas de fijación y rediseñar la montura de motor tubular de manera que cada motor este libre de vibrar y girar completamente independiente.   Los ejes propulsantes coaxiales estarán atados a la montura del motor  y las correas tendrán una polea loca para mantener la tensión.  Aprovechando esto, también tienen planificado cambiar las correas por correas dentadas sincrónica y cambiar la reducción a  2.2:1, lo cual piensan les dará un incremento de la potencia total disponible.

Desafortunadamente, las modificaciones y el tiempo de prueba adicional no podrán ser completados a tiempo para lograr Sun and Fun este año, pero Rubén y Carlos esperan volar su Cozy Bimotor para Oshkosh este verano.

Tal como seguramente reconocemos los miembros de la EAA, el trabajo que  Rubén y Carlos León han llevado a cabo para crear un paquete coaxial de empuje central con dos motores para su Cozy es altamente complejo y requiere de un alto nivel de ingénio, experticia de Ingeniería y la capacidad de fabricar piezas.   Grande será la potencial recompensa.  Cuando lo perfeccionen, tendrán la tranquilidad que han buscado para sus travesías transoceánicas– porque tendrán dos motores; tendrán dos motores por una fracción del precio de un motor aeronáutico nuevo, de comparable potencia.  Con empuje central, habrán eliminado los problemas de operación creados por los empujes asimétricos de aviones convencionales de dos motores.   Este experimento es de los mas sobresalientes aportes en la tradición de la EAA.  Les deseamos mucho éxito!