Die Bedeutung des Motors für den Jäger
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| Quelle:By USAAF/361st FG Association (via Al Richards) |
Die North American P-51 Mustang ist zweifellos eine Ikone der Luftfahrtgeschichte und gilt als einer der erfolgreichsten Jäger des Zweiten Weltkriegs. Ihr Erfolg war jedoch nicht von Anfang an garantiert und ist untrennbar mit der Entwicklung ihres Antriebs verbunden. Die Geschichte der Mustang ist in vielerlei Hinsicht eine Geschichte zweier Motoren:
des ursprünglichen Allison V-1710 und des transformativen Rolls-Royce Merlin, der in Lizenz von Packard als V-1650 gebaut wurde. Jeder dieser Motoren prägte eine eigene Ära in der Einsatzgeschichte des Flugzeugs und definierte dessen Fähigkeiten maßgeblich. Die Wahl des Triebwerks beeinflusste nicht nur die reine Flugleistung wie Geschwindigkeit und Steigrate, sondern auch die Flughöhe, Reichweite und letztlich die strategische Rolle, die die Mustang im Luftkrieg spielen konnte.(1)
Dieses Kapitel widmet sich der detaillierten Analyse dieser beiden entscheidenden Triebwerke. Es untersucht ihre jeweilige Entwicklungsgeschichte, technischen Merkmale, Leistungscharakteristika und Zuverlässigkeit. Durch einen direkten Vergleich werden ihre Stärken und Schwächen herausgearbeitet, um zu verstehen, warum der Wechsel vom Allison zum Merlin/Packard-Motor die Mustang von einem fähigen Jäger für mittlere Höhen zu einem kriegsentscheidenden Langstrecken-Begleitjäger transformierte. Die Analyse wird den tiefgreifenden Einfluss beleuchten, den das „Herzstück“ – der Motor – auf die Evolution und den legendären Ruf der P-51 Mustang hatte.(3)
Der Allison V-1710: Das ursprüngliche Kraftwerk
Entwicklungsgeschichte und technische Merkmale
Der Allison V-1710 war das Ergebnis eines langwierigen Entwicklungsprogramms der US Army zur Schaffung eines leistungsstarken, flüssigkeitsgekühlten Flugmotors und blieb das einzige in den USA entwickelte V-12-Triebwerk dieser Art, das im Zweiten Weltkrieg in großem Umfang zum Einsatz kam.4 Seine Ursprünge reichen bis in die späten 1920er Jahre zurück, abgeleitet von einem Entwurf für Luftschiffe aus dem Jahr 1930.(4) Die US Navy zeigte früh Interesse und erwarb die ersten B-Modelle (ohne mechanischen Lader) 1931 für die Luftschiffe USS Akron und USS Macon.5 Das U.S. Army Air Corps (USAAC) kaufte sein erstes V-1710 im Dezember 1932. Die Entwicklung wurde durch die Weltwirtschaftskrise verlangsamt, doch am 23. April 1937 bestand das V-1710-C6 erfolgreich den anspruchsvollen 150-Stunden-Typentest der Army mit einer Leistung von 1.000 PS (750 kW) – als erstes Triebwerk überhaupt.(5)
Konstruktiv war der V-1710 ein 12-Zylinder-V-Motor mit einem Bankwinkel von 60 Grad, einem Hubraum von 1.710,6 Kubikzoll (ca. 28 Liter), einer Bohrung von 5,5 Zoll (140 mm) und einem Hub von 6,0 Zoll (152 mm). Das Verdichtungsverhältnis lag typischerweise bei 6,65:1. Die Konstruktion folgte der Philosophie von General Motors (Allison war eine Tochtergesellschaft) und legte Wert auf Modularität und Vielseitigkeit in Produktion und Einbau. Dies ermöglichte die einfache Anpassung von Laderübersetzungen für unterschiedliche kritische Höhen (von 8.000 bis 26.000 Fuß) und verschiedene Propellergetriebe.(5) Ein besonderes Merkmal war die Möglichkeit, die Drehrichtung der Propellerwelle durch Umbau der Kurbelwelle und Anpassung des Antriebsstrangs für Lader und Nebenaggregate zu ändern, was den Einsatz in zweimotorigen Flugzeugen wie der P-38 vereinfachte.(4)
Ein entscheidendes Merkmal des V-1710, das seine Leistung in der P-51 maßgeblich beeinflusste, war sein standardmäßiger, einstufiger, mechanisch angetriebener Lader. Dies war keine Fehlkonstruktion, sondern entsprach der damaligen Doktrin des USAAC.5 Die Army hatte spezifiziert, dass das V-1710 ein einstufig aufgeladenes Triebwerk sein sollte. Für Einsätze in großen Höhen war vorgesehen, dass Flugzeuge zusätzlich mit den neu entwickelten Abgasturboladern ausgerüstet werden sollten, wie es bei der Lockheed P-38 Lightning, der Bell XP-39 Airacobra (Prototyp) und der Consolidated XP-37 (YP-37) der Fall war. Die P-51 Mustang, ursprünglich für die britische Royal Air Force (RAF) nach deren Spezifikationen entwickelt (1), verfügte jedoch nicht über einen solchen Turbolader. Somit wurde der Allison-Motor in der Mustang außerhalb des von der USAAC vorgesehenen Systemkontextes für große Höhen eingesetzt. Diese Diskrepanz zwischen der Auslegung des Motors gemäß US-Doktrin und den Anforderungen der Mustang als Jäger ohne Turbolader führte unweigerlich zu Leistungseinbußen in größeren Höhen. Allison entwickelte zwar später auch zweistufige Lader für den V-1710 (z.B. für die P-63 Kingcobra und den experimentellen P-51J), diese kamen jedoch in den frühen Mustang-Varianten nicht zum Einsatz.(5)
In den frühen Mustang-Varianten kamen spezifische Modelle des V-1710 zum Einsatz. Der Prototyp NA-73X nutzte zwei V-1710-37 (F3R). Die Serienmodelle P-51 (von der RAF als Mustang Mk I be-zeichnet) wurden mit dem Allison V-1710-39 (F3R) ausgerüstet, der etwa 1.150 PS leistete. Die nach-folgende Variante P-51A (Mustang Mk II) erhielt den verbesserten V-1710-81 (F20R), der 1.200 PS lieferte und dank einer höheren Laderübersetzung (9,6:1) eine leicht verbesserte Höhenleistung aufwies.(7)
Leistung und Zuverlässigkeit in frühen Mustangs
Die mit dem Allison V-1710 ausgerüsteten frühen Mustangs zeigten beeindruckende Leistungen in niedrigen und mittleren Höhen. Der Prototyp XP-51 erreichte bei Tests eine Höchstgeschwindigkeit von 382 mph (ca. 615 km/h) in 13.000 Fuß (ca. 3.960 m) Höhe.(10) Die P-51A mit dem V-1710-81 erreichte eine offizielle Höchstgeschwindigkeit von 390 mph (ca. 628 km/h) in 20.000 Fuß (ca. 6.100 m).(12) Spätere Tests zeigten sogar noch höhere Werte für die P-51A: 415 mph (ca. 668 km/h) in 10.400 Fuß (ca. 3.170 m) und 408 mph (ca. 657 km/h) in 17.500 Fuß (ca. 5.330 m). Die Steigleistung war ebenfalls beachtlich; die P-51A konnte in etwa 7 Minuten auf 20.000 Fuß steigen.(11) Diese Flugleistungen machten die Allison-Mustang zu einem potenten Jäger unterhalb ihrer kritischen Höhe. Die entscheidende Schwäche des Allison-Motors in der P-51 war jedoch der signifikante Leistungs-abfall oberhalb seiner kritischen Höhe. Die kritische Höhe ist definiert als die maximale Flughöhe, in der ein aufgeladener Motor unter Standardbedingungen noch seine Nennleistung oder seinen Nenndruck im Ansaugtrakt aufrechterhalten kann.13 Beim einstufigen Lader des V-1710 lag diese Höhe typischer-weise bei etwa 15.000 Fuß (ca. 4.600 m).(2) Oberhalb dieser Marke konnte der Lader die dünner werdende Luft nicht mehr ausreichend verdichten, um den vollen Ladedruck aufrechtzuerhalten, was zu einem rapiden Abfall der Motorleistung führte. Dies begrenzte die effektive Kampflufttätigkeit der frühen Mustangs auf Höhen unterhalb von etwa 15.000 bis 20.000 Fuß.5 Während sie in diesem Höhenband vielen Gegnern überlegen war, machte sie diese Einschränkung ungeeignet für die Begleitschutzaufgaben in großen Höhen, die sich später als entscheidend im europäischen Luftkrieg erweisen sollten.
Trotz der Höhenbeschränkung genoss der Allison V-1710 den Ruf, ein robustes und zuverlässiges Triebwerk zu sein. Er erwies sich als widerstandsfähig gegen Beschuss und relativ wartungs-freundlich. Seine im Vergleich zum Merlin einfachere Konstruktion mit weniger Bauteilen erleichterte die Massenproduktion erheblich. Die Zeit zwischen den Überholungen (Time Between Overhaul - TBO) ist ein wichtiger Indikator für Zuverlässigkeit und Wartungsaufwand. Für den V-1710 gibt es unterschiedliche Angaben, die stark vom Einsatzkontext abhingen. Während frühe, stark beanspruchte Motoren in Kampfeinsätzen (wie in den P-400 im Pazifik) Berichten zufolge nur etwa 50 Stunden erreichten, stieg die TBO durch Verbesserungen in der Fertigung und bei weniger belasteten Einsätzen von anfänglich etwa 300 Stunden auf 500 bis zu 1.000 Stunden gegen Kriegsende an. Es ist wichtig zu verstehen, dass die TBO-Werte im Krieg oft konservativ angesetzt wurden, um sicherzustellen, dass die Motoren erfolgreich überholt und wieder eingesetzt werden konnten, anstatt ihre maximale Lebensdauer auszureizen.22 Moderne Betreiber von Warbirds berichten von Laufzeiten über 800 oder sogar 1.100 Stunden, allerdings unter deutlich geringerer Belastung.(22) Die Produktionskosten konnten zudem im Laufe des Krieges drastisch von etwa 25.000 US-Dollar auf 8.500 US-Dollar pro Motor gesenkt werden.(5)
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Allison V-1710 ein solides, zuverlässiges und in großen Stückzahlen verfügbares Triebwerk war, das die frühen P-51 Varianten zu leistungsfähigen Jägern in niedrigen bis mittleren Höhen machte. Seine konstruktive Auslegung gemäß der USAAC-Doktrin, die auf einen einstufigen Lader setzte und Turbolader für große Höhen vorsah, erwies sich jedoch als gravierender Nachteil für die P-51, als die Anforderungen des Luftkriegs in Europa immer höhere Einsatzhöhen erforderten.
Der Rolls-Royce Merlin / Packard V-1650;
Der Leistungssprung
Entwicklungsgeschichte und Lizenzbau durch Packard
Parallel zur Entwicklung des Allison V-1710 in den USA arbeitete Rolls-Royce in Großbritannien an einem eigenen Hochleistungs-V12-Motor, dem Merlin. Dessen Entwicklung begann 1933 als Privatprojekt unter der Bezeichnung PV-12 und baute auf den Erfahrungen mit früheren Motoren wie dem Kestrel und den erfolgreichen Schneider-Trophy-Rennmotoren auf. Der Merlin, benannt nach dem Greifvogel gemäß der Rolls-Royce-Konvention, wurde schnell zum Herzstück der neuen britischen Jägergeneration, insbesondere der Supermarine Spitfire und der Hawker Hurricane. Mit einem Hubraum von 27 Litern (1.650 Kubikzoll) war er etwas kleiner als der Allison. Mit dem Ausbruch des Zweiten Weltkriegs und insbesondere der Luftschlacht um England stieg der Bedarf an Merlin-Motoren dramatisch an. Rolls-Royce erweiterte seine Produktionskapazitäten und richtete Schattenfabriken ein, konnte aber die immense Nachfrage, insbesondere auch für die strategischen Bomber wie die Avro Lancaster, nicht allein decken. Die britische Regierung suchte daher nach Möglichkeiten, die Produktion in die USA auszulagern.(23) Im September 1940 wurde eine Vereinbarung mit der Packard Motor Car Company in Detroit getroffen, den Merlin in Lizenz zu fertigen.(30)
Packard, ein renommierter Automobilhersteller mit Erfahrung im Flugmotorenbau, stand vor der Herausforderung, den komplexen, ursprünglich in Handarbeit gefertigten Merlin für die amerikanische Massenproduktion anzupassen.(31) Dies umfasste die Umzeichnung der Pläne auf amerikanische Standards und Toleranzen sowie die Anpassung von Fertigungsprozessen.(33) Der erste von Packard gebaute Merlin, militärisch als V-1650-1 bezeichnet (entsprechend dem Rolls-Royce Merlin XX), lief im August 1941. Dieses Modell verfügte über einen einstufigen Zweiganglader und wurde zunächst in britischen Bombern wie der Lancaster und in amerikanischen Jägern wie der Curtiss P-40F/L Warhawk eingesetzt.(30) Packard produzierte während des Krieges über 55.000 Merlin-Motoren (V-1650), ein entscheidender Beitrag zu den alliierten Kriegsanstrengungen.(25)
Obwohl der Kern des Designs von Rolls-Royce stammte, führte Packard einige Modifikationen und Verbesserungen ein. Dazu gehörten Änderungen an den Kurbelwellenlagern (Verwendung einer Silber-Blei-Legierung mit Indium-Beschichtung statt Kupfer-Blei) zur Verbesserung der Haltbarkeit (32) und möglicherweise die Übernahme oder Weiterentwicklung eines zweiteiligen Zylinderblocks, der die Produktion vereinfachte.(33) Packard musste auch eigene Befestigungselemente nach Imperial-Standard entwickeln.(35) Es gab Debatten über Unterschiede in den Fertigungstoleranzen zwischen Rolls-Royce und Packard, wobei einige behaupteten, Packard habe mit "lockereren" Toleranzen gearbeitet, um die Massenproduktion und Austauschbarkeit zu erleichtern, während Rolls-Royce präziser gefertigt habe. Unabhängig von diesen Details war die Leistung der Packard-Motoren im Einsatz vergleichbar mit den britischen Originalen, und die Fähigkeit Packards, den hochentwickelten Motor in riesigen Stückzahlen zuverlässig zu produzieren, war eine bemerkenswerte Ingenieurs- und Fertigungsleistung.(33) Die Zusammenarbeit demonstrierte einen erfolgreichen Technologietransfer und eine Anpassung an unterschiedliche industrielle Philosophien unter dem enormen Druck des Krieges.
Technische Merkmale und Überlegenheit in der Höhe
Der Packard V-1650 war wie der Merlin ein flüssigkeitsgekühlter 12-Zylinder-V-Motor mit 60° Bankwinkel und einem Hubraum von 1.649 Kubikzoll (27 Liter).(23) Die Bohrung betrug 5,4 Zoll (137 mm), der Hub 6,0 Zoll (152 mm).(25) Das Trockengewicht lag je nach Variante bei etwa 1.640 bis 1.690 Pfund (744 bis 767 kg), womit er etwas schwerer war als der Allison V-1710.(4)
Das entscheidende Merkmal, das dem Merlin/Packard seine Überlegenheit in großen Höhen verlieh, war der von Rolls-Royce unter der Leitung von Stanley Hooker entwickelte zweistufige Zweigang-Lader. Dieses System verwendete zwei hintereinander geschaltete Lader-Impeller auf derselben Welle. Die Luft wurde zunächst von der ersten Stufe vorverdichtet und dann der zweiten Stufe zugeführt, die sie weiter komprimierte. Dies ermöglichte eine wesentlich höhere Verdichtung als mit einem einstufigen Lader, besonders in dünner Höhenluft.(28) Zusätzlich verfügte der Lader über ein schaltbares Getriebe mit zwei Übersetzungsstufen.23 Im "Low Blower"-Gang (niedrigere Übersetzung, z.B. 6,391:1 beim V-1650-3 und -9) arbeitete der Lader effizient in niedrigeren bis mittleren Höhen. Oberhalb einer bestimmten Schalthöhe wurde in den "High Blower"-Gang (höhere Übersetzung, z.B. 8,095:1 beim V-1650-9) geschaltet, um auch in großen Höhen ausreichend Ladedruck und damit Motorleistung zu erzeugen.(23)
Die starke Kompression der Luft durch den zweistufigen Lader erhitzte diese jedoch erheblich (bis zu 204 °C), was die Dichte reduzierte und die Gefahr von Frühzündungen (Klopfen) erhöhte.(24) Um dem entgegenzuwirken, wurde ein Ladeluftkühler (Intercooler oder Aftercooler) in das System integriert. Bei der P-51 wurde dieser Kühler zusammen mit dem Motorkühlmittel- und Ölkühler geschickt im markanten Lufteinlass unter dem Rumpf untergebracht, wobei die durchströmende erhitzte Luft sogar einen geringen zusätzlichen Schub erzeugen konnte (Meredith-Effekt).(10) Diese Kombination aus zweistufiger Aufladung und Ladeluftkühlung ermöglichte es dem Merlin/Packard-Motor, seine Leistung bis in sehr große Höhen aufrechtzuerhalten. Beispielsweise konnte der V-1650-3 noch über 1.270 PS in mehr als 30.000 Fuß (ca. 9.100 m) Höhe liefern.(24) Damit wurde die kritische Höhenbeschränkung des einstufigen Allison-Motors überwunden und die Tür zu überlegenen Flugleistungen in den Höhen geöffnet, in denen der Luftkampf über Europa stattfand.(1)
Leistung und Zuverlässigkeit der Merlin-Mustangs
Die für die P-51 wichtigsten Packard Merlin-Varianten waren der V-1650-3 und der V-1650-7. Der V-1650-3, basierend auf dem Rolls-Royce Merlin 63, wurde in den P-51B und P-51C Modellen eingesetzt.(3) Seine Leistung wird unterschiedlich angegeben, oft um 1.450 PS für den Start und etwa 1.280 PS Nennleistung (30), mit einer kritischen Höhe im High Blower von etwa 25.800 Fuß.40 Der V-1650-7, ähnlich dem Merlin 66, war das Standardtriebwerk der P-51D und P-51K.(1) leistete etwa 1.490 PS Nennleistung und konnte im War Emergency Power (WEP) Modus kurzzeitig bis zu 1.695-1.720 PS abgeben.(9) Seine kritischen Höhen lagen bei etwa 8.500 Fuß (Low Blower) und 21.400 Fuß (High Blower).(40) Spätere Modelle wie der V-1650-9 (basierend auf der Merlin 100 Serie) verfügten über Wasser-Methanol-Einspritzung (Anti-Detonation Injection - ADI), die noch höhere WEP-Leistungen (bis zu 2.218 PS) ermöglichte. Der Einbau des Merlin-Motors führte zu einer dramatischen Steigerung der Flugleistungen der Mustang, insbesondere in der Höhe. Der Prototyp XP-51B erreichte 441 mph (ca. 710 km/h) in 29.800 Fuß (ca. 9.080 m).(10) Die P-51D erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 440 mph (ca. 708 km/h) und eine Dienstgipfelhöhe von 41.900 Fuß (ca. 12.770 m) (1), deutlich höher als die etwa 31.500 bis 35.100 Fuß der Allison-Varianten. Die Steigrate verbesserte sich ebenfalls erheblich; die XP-51B stieg fast doppelt so schnell wie eine Allison-Mustang.(41)
In Bezug auf die Zuverlässigkeit galt der Merlin manchmal als etwas "temperamentvoller" als der robuste Allison.(38) Frühe Versionen mit SU-Vergasern hatten Probleme bei negativen G-Kräften, was zu kurzzeitigen Motoraussetzern führen konnte (ein Problem, das später durch Druckvergaser oder Modifikationen behoben wurde).(28) Die höhere Komplexität des zweistufigen Laders und des Kühlsystems bedeutete potenziell mehr Wartungsaufwand und mögliche Fehlerquellen im Vergleich zum einfacheren Allison. Dies spiegelt sich möglicherweise in den Berichten über niedrigere TBO-Werte im Kampfeinsatz wider, die oft mit 100 bis 150 Stunden angegeben werden, während der nominelle Wert bei etwa 240 Stunden lag.(43) Diese niedrigeren Werte könnten jedoch auch auf die höhere Beanspruchung im Hochleistungseinsatz oder unterschiedliche Wartungsphilosophien zurückzuführen sein. Wie beim Allison gilt auch hier, dass moderne zivile Betreiber bei konservativer Nutzung deutlich höhere TBOs von 500 bis über 800 Stunden erreichen.(44) Packards Verbesserungen, insbesondere an den Lagern, trugen möglicherweise zu einer erhöhten Lebensdauer bei.(35) Trotz seiner Komplexität erwies sich der Merlin/Packard V-1650 als ausreichend zuverlässig für den harten Kampfeinsatz und wurde zum Antrieb der Wahl für die erfolgreichsten Mustang-Varianten.
Direkter Vergleich: Allison V-1710 vs. Merlin/Packard V-1650
Ein direkter Vergleich der beiden Triebwerke offenbart grundlegende Unterschiede in Design-philosophie und Leistungsprofil, die weitreichende Konsequenzen für die P-51 Mustang hatten. Der entscheidende Unterschied lag nicht unbedingt in der maximalen Startleistung am Boden, sondern in der Fähigkeit, diese Leistung in großen Höhen aufrechtzuerhalten. Während der Allison V-1710-81 der P-51A etwa 1.200 PS Startleistung bot (12), lieferte der Packard V-1650-7 der P-51D etwa 1.490 PS Nennleistung und bis zu 1.720 PS mit WEP.(9) Der kritische Punkt war jedoch die Leistung in der Höhe. Der Allison verlor oberhalb von etwa 15.000-20.000 Fuß rapide an Leistung.(5) Im Gegensatz dazu konnte der Merlin dank seines zweistufigen Zweigang-Laders und der Ladeluftkühlung hohe Leistungen bis weit über 30.000 Fuß beibehalten. Beispielsweise konnte der V-1650-3 noch über 1.270 PS in 30.000 Fuß liefern, einer Höhe, in der die Leistung des Allison bereits stark abgefallen war.(24) Dieser Unterschied manifestiert sich am deutlichsten im Vergleich der kritischen Höhen. Der einstufige Allison hatte nur eine kritische Höhe, die je nach Modell und Laderübersetzung zwischen ca. 10.000 Fuß 11 und vielleicht 17.500 Fuß 11 lag. Der zweistufige Zweigang-Merlin V-1650-7 hingegen hatte effektiv zwei kritische Höhen – eine für den Low Blower (ca. 8.500 ft) und eine für den High Blower (ca. 21.400 ft).40 Dies ermöglichte es dem Motor, in einem viel breiteren Höhenband nahe seiner Maximalleistung zu operieren. Die Fähigkeit des Merlins, den Ladedruck in großen Höhen aufrechtzuerhalten, war der Schlüssel zu seiner Überlegenheit für die vorgesehene Rolle der P-51 als Höhenjäger.
Direkt daraus resultierte der Unterschied in der Dienstgipfelhöhe der Flugzeuge. Die Allison-Mustangs erreichten Gipfelhöhen von etwa 31.500 Fuß 12 bis 35.100 Fuß (11), während die Merlin-Mustang P-51D eine Dienstgipfelhöhe von 41.900 Fuß erreichte (1) – ein Zuwachs von über 6.000 Fuß, der im Luftkampf entscheidend sein konnte. Beim Leistungsgewicht war der Allison mit ca. 1,05 hp/lb 7 im Vorteil gegenüber dem Merlin V-1650-7 mit ca. 0,80 hp/lb bei Startleistung. Der Merlin war mit ca. 1.690 lbs 31 auch schwerer als der Allison mit ca. 1.345 lbs.4 Dieser Gewichtsnachteil wurde jedoch durch die deutlich höhere Leistung des Merlins in relevanten Einsatzhöhen mehr als kompensiert. (30)
Tabelle 1: Vergleich der Motorspezifikationen (Allison V-1710-81 vs. Packard V-1650-7)
Merkmal | Allison V-1710-81 | Packard V-1650-7 |
Typ | V-12, 60°, flüssigkeitsgekühlt | V-12, 60°, flüssigkeitsgekühlt |
Hersteller | Allison Engine Company | Packard Motor Car Co. (Lizenz RR) |
Hubraum | 1710 cu in (28,0 L) | 1649 cu in (27,0 L) |
Bohrung x Hub | 5.5 in x 6.0 in | 5.4 in x 6.0 in |
Verdichtungsverhältnis | 6.65:1 (typisch) | 6.0:1 |
Lader | Einstufig, Eingang | Zweistufig, Zweigang, mit Ladeluftkühler |
Trockengewicht | ca. 1340-1400 lbs (je nach Quelle) | ca. 1640-1690 lbs (je nach Quelle) |
Startleistung (ca.) | 1200 hp | 1490 hp (Nenn) / 1720 hp (WEP) |
Militärleistung (ca.) | 1125 hp @ 17,500 ft | 1490 hp @ ca. 21,400 ft (High Blower) |
Kritische Höhe(n) (ca.) | 17,500 ft | 8,500 ft (Low), 21,400 ft (High) |
(Anmerkung: Leistungs- und Gewichtsangaben können je nach Quelle und spezifischer Motorkonfiguration leicht variieren. Die Tabelle dient dem grundsätzlichen Vergleich.)
Zuverlässigkeit und Wartung
Beide Motoren bewährten sich im Kriegseinsatz und wurden in Zehntausenden von Exemplaren gebaut, was auf eine grundsätzlich akzeptable Zuverlässigkeit hindeutet. Der Allison V-1710 galt allgemein als sehr robust und widerstandsfähig, profitierte von seiner einfacheren Konstruktion mit weniger Teilen und erreichte gegen Kriegsende in weniger belasteten Anwendungen beachtliche TBO-Werte. Seine Einfachheit erleichterte potenziell auch die Wartung und Überholung.(5)
Der Merlin/Packard V-1650 war komplexer aufgebaut, insbesondere durch den zweistufigen Lader und das Ladeluftkühlsystem. Diese Komplexität war der Schlüssel zu seiner überlegenen Höhenleistung, brachte aber potenziell einen höheren Wartungsaufwand und mehr Fehlerquellen mit sich. Berichte über niedrigere TBO-Werte im Kampfeinsatz (100-150 Stunden) im Vergleich zu den späteren Allison-Werten könnten diese höhere Beanspruchung oder Komplexität widerspiegeln.(38) Packards Fertigungsanpassungen und Materialverbesserungen trugen jedoch dazu bei, die Zuverlässigkeit für die Massenproduktion sicherzustellen.(35)
Letztendlich war die Wahl zwischen den Motoren für die P-51 weniger eine Frage der absoluten Zuverlässigkeit als vielmehr eine Frage der Leistung im geforderten Einsatzprofil. Die überragende Höhenleistung des Merlins war für die strategische Bombereskorte unerlässlich. Diese Fähigkeit wog schwerer als mögliche Nachteile bei der Wartung oder der initialen TBO im Vergleich zum Allison, der zwar robust war, aber die entscheidende Höhenleistung nicht liefern konnte. Die Wahl fiel somit auf die Leistung, die für die Mission benötigt wurde. Es ist auch bemerkenswert, dass der Allison V-1710 insgesamt der Antrieb für die Mehrheit der Jäger der USAAF während des Krieges war (über 60%), was seine grundsätzliche Eignung und Zuverlässigkeit unterstreicht, wenn er im richtigen Kontext eingesetzt wurde.(5) Die Überlegenheit des Merlins war also kontextabhängig und bezog sich spezifisch auf die Anforderungen der P-51 in ihrer späteren Hauptrolle.
Die Transformation der Mustang: Vom Tiefenjäger zum Höheneskort
Auswirkungen des Motorenwechsels auf die Einsatzfähigkeit
Der Wechsel vom Allison V-1710 zum Rolls-Royce Merlin/Packard V-1650 war mehr als nur ein Motorentausch; er war eine fundamentale Transformation, die das Wesen und die strategische Bedeutung der P-51 Mustang revolutionierte. Der Anstoß kam maßgeblich aus Großbritannien. Im April 1942 flog der Rolls-Royce Testpilot Ronald W. Harker eine Allison-Mustang (Mustang I) und war von den Leistungen in niedrigen bis mittleren Höhen beeindruckt, erkannte aber sofort das Potenzial für eine drastische Verbesserung durch den Einbau des hauseigenen Merlin 61 Motors mit seinem zweistufigen Lader. Trotz anfänglichem Widerstand im britischen Luftfahrtministerium setzte sich die Idee durch. Die RAF baute daraufhin fünf Mustang I zu Testzwecken auf den Merlin 65 um; diese wurden als Mustang X bezeichnet. Die erste Mustang X flog am 13. Oktober 1942 und die Ergebnisse waren spektakulär: Eine der Maschinen erreichte 433 mph (ca. 700 km/h) in 22.000 Fuß Höhe.(40) Parallel dazu hatte North American Aviation (NAA), informiert über das britische Projekt, bereits mit eigenen Planungen begonnen und erhielt die Genehmigung, zwei P-51-Zellen mit aus England importierten Merlin 65 auszurüsten. Diese wurden als XP-78 (später XP-51B) bezeichnet. Der erste Prototyp flog am 30. November 1942, nur wenige Wochen nach der Mustang X, angetrieben von einem Packard V-1650-3.(3) Die Flugleistungen bestätigten die Erwartungen: NAA-Testpilot Bob Chilton erreichte 441 mph (ca. 710 km/h) in 29.800 Fuß Höhe, und die Steigrate war fast doppelt so hoch wie die einer Allison-Mustang.(10)
Diese Leistungsrevolution veränderte die Einsatzmöglichkeiten der Mustang grundlegend. Die drastisch erhöhte Geschwindigkeit und Dienstgipfelhöhe ermöglichten es der P-51 nun, die deutschen Jäger der Luftwaffe (Bf 109, Fw 190) auch in deren bevorzugten Einsatzhöhen effektiv zu bekämpfen.(19) Noch wichtiger war jedoch, dass die Merlin-Mustang die Fähigkeit besaß, die schweren Bomber der 8th Air Force auf ihren tiefen Einflügen nach Deutschland zu begleiten und ihnen über dem Zielgebiet Schutz zu bieten.(1) Zuvor litten die Bomberformationen unter horrenden Verlusten. Die vorhandenen Begleitjäger wie die P-38 Lightning und P-47 Thunderbolt entweder nicht über die nötige Reichweite oder nicht über die ausreichende Höhenleistung und Wendigkeit verfügten, um durchgehend effektiven Schutz zu gewährleisten. Die Merlin-Mustang schloss diese Fähigkeitslücke. Zitate von Mustang-Assen wie Clarence E. "Bud" Anderson ("great gobs of power and was equally at home high or low") und Thomas "Tommy" Hayes ("range, range and range") unterstreichen die Bedeutung von Leistung und Reichweite für diese Rolle.3 Die Einführung der Merlin-Mustang Ende 1943 markierte einen Wendepunkt im strategischen Luftkrieg über Europa; die Luftherrschaft der Alliierten wurde etabliert, oft wird die Kampagne in eine
"Prä-P-51"- und eine
"Post-P-51"-Phase unterteilt.(2)
Es ist wichtig anzumerken, dass die außergewöhnliche Reichweite der Mustang nicht allein auf den Motor zurückzuführen war. Die aerodynamisch hochentwickelte Zelle mit ihrem Laminarprofilflügel (46) und dem generell geringen Luftwiderstand war von Beginn an auf Effizienz ausgelegt.(19) Der Merlin-Motor ergänzte diese Effizienz jedoch gut, da er für seine Leistung, insbesondere in Reiseflug-höhen, als relativ sparsam galt.(3) Die Kombination aus effizienter Zelle und leistungsstarkem Höhenmotor ermöglichte die benötigte Reichweite für die Eskortmissionen. Die schnelle Entwicklung und Einführung der Merlin-Mustang – von den ersten Testflügen im Herbst 1942 bis zur Ankunft der ersten Einheiten in Europa Ende 1943 (2) – spiegelt die enorme Dringlichkeit wider, mit der das Problem des Bomberbegleitschutzes angegangen wurde. Dies ist ein Beispiel für die beschleunigten Innovationszyklen in Kriegszeiten, bei denen eine vielversprechende Lösung – die Kombination aus Mustang-Zelle und Merlin-Motor – mit höchster Priorität verfolgt wurde, um eine kritische strategische Lücke zu schließen.
Einfluss auf spezifische Mustang-Varianten
Der Motorenwechsel definierte die Fähigkeiten und Rollen der verschiedenen Mustang-Generationen:
P-51 / P-51A (Allison V-1710-39 / V-1710-81)
Diese frühen Varianten waren als Jäger für niedrige bis mittlere Höhen konzipiert. Sie bewährten sich in dieser Rolle sowie bei der Luftnahunterstützung (A-36 Apache) und der bewaffneten Aufklärung (F-6A).(20) Ihre Leistung war bis etwa 15.000-20.000 Fuß gut, mit Höchstgeschwindigkeiten um 380-390 mph und Dienstgipfelhöhen um 31.500-35.100 Fuß. Die Reichweite mit internem Treibstoff lag bei etwa 750 Meilen.(10) Die Bewaffnung variierte, typischerweise vier.50-cal oder eine Mischung aus.30-cal und.50-cal MGs.(1)
P-51B / P-51C (Packard V-1650-3)
Die ersten Serienmodelle mit Merlin-Motor.(41) Sie stellten einen Quantensprung in der Leistung dar, erreichten Geschwindigkeiten von über 440 mph in 30.000 Fuß Höhe und eine Dienstgipfelhöhe von etwa 40.000 Fuß.(10) Die deutlich verbesserte Steigrate ermöglichte es ihnen, mit den besten deutschen Jägern mitzuhalten. Sie behielten die gute Reichweite bei und wurden zu den ersten wirklich effektiven Langstrecken-Begleitjägern. Erkennbar waren sie am vierblättrigen Propeller (40) und der ursprünglichen "Razorback"-Kanzel.(47) Die Bewaffnung bestand meist aus vier.50-cal MGs.
P-51D / P-51K (Packard V-1650-7)
Die definitive und meistgebaute Variante (P-51K war die Dallas-Version mit anderem Propeller, ansonsten identisch). Sie nutzte den leicht verbesserten V-1650-7 Motor mit ähnlicher Höhenleistung wie der V-1650-3, aber oft mit höheren WEP-Leistungen. Die sichtbarste Verbesserung war die Einführung der tropfenförmigen "Bubble"-Kanzel, die eine hervorragende Rundumsicht bot.(3) Die Bewaffnung wurde standardmäßig auf sechs.50-cal MGs erhöht.(1) Die P-51D wurde zum Symbol des amerikanischen Langstrecken-Begleitjägers und trug maßgeblich zur Erringung der Luftherrschaft über Europa bei.(2)
Tabelle 2: Leistungsvergleich P-51 Varianten (P-51A vs. P-51D)
Merkmal | P-51A | P-51D |
Variante | P-51A-1-NA | P-51D |
Motor | Allison V-1710-81 | Packard V-1650-7 |
Max. Geschwindigkeit | 390 mph @ 20,000 ft 12 | 440 mph @ 28,000 ft 9 |
| (ca. 628 km/h @ 6.100 m) | (ca. 708 km/h @ 8.534 m) |
Initiale Steigrate (ca.) | 3.000 ft/min 11 | 3.200 ft/min 1 |
| (ca. 15,2 m/s) | (ca. 16,3 m/s) |
Dienstgipfelhöhe | 31.350 ft 12 / 35.100 ft 11 | 41.900 ft 1 |
| (ca. 9.550 m / 10.700 m) | (ca. 12.770 m) |
Reichweite (intern) | 750 miles 12 | ca. 950 miles (variiert) |
| (ca. 1.200 km) | (ca. 1.530 km) |
Reichweite (mit Abwurftanks) | 1.375+ miles (2x 75 gal) 12 | 1.650 miles (mit ext. Tanks) 1 |
| (ca. 2.200+ km) | (ca. 2.660 km) |
Primäre Rolle | Jäger (mittl. Höhe), Aufklärer, Jagdbomber | Langstrecken-Begleitjäger, Jagdbomber |
(Anmerkung: Leistungsdaten können je nach Quelle, Testbedingungen und Konfiguration variieren. Die Tabelle zeigt repräsentative Werte zum Vergleich.)
Die Tabelle verdeutlicht die Transformation: Während die P-51A bereits ein schnelles Flugzeug war, hob der Merlin-Motor der P-51D die Leistung in eine andere Dimension, insbesondere in Bezug auf Höchstgeschwindigkeit in der Höhe und Dienstgipfelhöhe. Dieser Leistungsgewinn, kombiniert mit der weiterhin exzellenten Reichweite, war der Schlüssel zu ihrer Dominanz im strategischen Luftkrieg.
Warum der Merlin den Unterschied machte
Die Geschichte der P-51 Mustang ist untrennbar mit der Geschichte ihrer Triebwerke verbunden. Der ursprüngliche Allison V-1710 war ein solides, robustes und in großen Stückzahlen verfügbares amerikanisches Triebwerk, das den frühen Mustang-Varianten gute Flugleistungen in niedrigen und mittleren Höhen verlieh. Seine entscheidende Schwäche war jedoch die konstruktionsbedingte Begrenzung der Höhenleistung durch den einstufigen Lader – eine Folge der damaligen USAAC-Doktrin, die für große Höhen auf separate Turbolader setzte, welche die P-51 nicht besaß.
Der Wendepunkt kam mit der Integration des britischen Rolls-Royce Merlin-Motors, der in Lizenz von Packard als V-1650 gebaut wurde. Dessen technologische Überlegenheit basierte fundamental auf dem zweistufigen Zweigang-Lader mit Ladeluftkühlung. Dieses System ermöglichte es dem Merlin, seine hohe Leistung bis in Höhen von über 30.000 Fuß aufrechtzuerhalten und damit die kritische Schwäche des Allison zu überwinden.
Diese Fähigkeit zur Hochleistung in großen Höhen war der entscheidende Faktor, der die P-51 transformierte. Sie ermöglichte es der Mustang, die strategischen Bomberflotten tief in feindliches Gebiet zu begleiten und die gegnerischen Abfangjäger in deren bevorzugten Einsatzhöhen erfolgreich zu bekämpfen. In Kombination mit der aerodynamischen Effizienz und der daraus resultierenden großen Reichweite der Mustang-Zelle schuf der Merlin-Motor das Gesamtpaket, das die P-51 zum wohl erfolgreichsten und strategisch wichtigsten Kolbenmotor-Jäger des Zweiten Weltkriegs machte. Der Merlin machte den Unterschied, weil er genau die Leistung lieferte, die für die entscheidende Mission – die Erringung der Luftherrschaft über Europa durch den Schutz der Bomber – benötigt wurde. Er war das Herzstück, das die P-51 Mustang zur Legende werden ließ.
Referenzen
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Tag Archives: Packard V-1650 Merlin - This Day in Aviation, Zugriff am April 30, 2025, https://www.thisdayinaviation.com/tag/packard-v-1650-merlin/
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