GM XP-500, l’auto del 1956 senza albero motore che bruciava olio di arachidi

Il motore più strano mai montato dalla General Motors su un’automobile era nato dalla testa di un marchese che l’Italia aveva sospettato di spionaggio. Raúl Pateras Pescara, cresciuto tra Nizza e Venezia, passato dall’Arsenale, finito a Barcellona a far decollare elicotteri: è sua l’idea che nel 1956 fece camminare la GM XP-500, la prima auto al mondo con motore a pistoni liberi. Negli Stati Uniti la ricordano come una curiosità di Detroit. In Spagna, dove Pescara ha lasciato brevetti, elicotteri e un’auto campione d’Europa, la storia comincia molto prima. In Italia, quasi non comincia.

Un argentino all’Arsenale di Venezia

Pescara nacque a Buenos Aires il 27 aprile 1890 in una famiglia aristocratica di radici italiane e francesi, e morì a Parigi il 7 maggio 1966. Secondo la ricostruzione del Museo statale dell’aviazione ucraino, a tre anni lasciò l’Argentina con la nonna, studiò in istituti tecnici a Nizza e a Venezia e lavorò come consulente tecnico all’Arsenale veneziano. Nel 1911 portò nella galleria del vento di Gustave Eiffel il modello di un idrovolante lanciasiluri disegnato insieme ad Alessandro Guidoni, l’ufficiale del Genio navale che sarebbe diventato uno dei padri dell’aviazione militare italiana.

Poi la guerra. Le autorità italiane lo sospettarono di spionaggio e lo allontanarono verso la Francia, dove restò rinchiuso un centinaio di giorni prima di essere dichiarato innocente. È il punto in cui l’Italia lo perde di vista.

Gli elicotteri di Barcellona

Pescara si trasferì a Barcellona intorno al 1916 secondo la biografia pubblicata da Helicomicro; altre fonti collocano il suo laboratorio nel 1919. Le carte non lasciano dubbi sulla presenza: il primo brevetto spagnolo, il numero 63.659, porta la data del 4 luglio 1917, e fino al 1929 ne seguirono altri 96 depositati in Spagna.

In Catalogna fondò la Helicopteración Pescara, si associò con Jorge Loring, pioniere malagueño dell’aviazione civile spagnola, e lavorò con l’ingegnere di Vitoria Heraclio Alfaro, che collaborò al progetto tra il 1917 e il 1919. Il primo elicottero, del 1919, montava un motore Hispano da automobile di 45 cavalli, sostituito poi da uno da 170. Il 21 febbraio 1920 depositò in Spagna il brevetto dell'”elicottero razionale” e, lo stesso giorno, il brevetto francese 533.820. Il principio era quello dei rotori coassiali: due eliche sovrapposte sullo stesso asse che girano in senso contrario. Un’elica sola, girando, tende a far ruotare l’intera macchina nel verso opposto; due eliche contrapposte annullano quella spinta. Una commissione di ufficiali aviatori francesi venne apposta a Barcellona a vederlo.

Con i fondi del governo francese, Pescara si spostò a Issy-les-Moulineaux, alle porte di Parigi. Il 18 aprile 1924 il suo terzo elicottero percorse 736 metri in linea retta, record mondiale riconosciuto dalla Federazione Aeronautica Internazionale. L’unico suo apparecchio sopravvissuto è al Musée de l’Air et de l’Espace.

Il motore senza albero

Nel giugno di quel 1924 Pescara depositò in Francia il brevetto di un motocompressore a pistone libero. Negli Stati Uniti gli fu concesso il 31 gennaio 1928, a nome della Pescara & Raymond Corporation del Delaware. Per svilupparlo fondò il Bureau Technique Pescara, e ne affidò la direzione tecnica allo svizzero Robert Huber, che la tenne dal 1924 al 1962.

Che cos’è un pistone libero? In qualsiasi motore d’auto il pistone è legato a una biella e la biella all’albero motore, l’albero a gomiti che trasforma il su e giù in rotazione per il cambio e le ruote. Nel motore di Pescara albero e bielle spariscono. Nello schema che userà la GM, due pistoni si fronteggiano dentro lo stesso cilindro e corrono l’uno verso l’altro. L’aria intrappolata in mezzo viene schiacciata finché diventa abbastanza calda da accendere il gasolio iniettato, senza candela, come in qualunque diesel. Lo scoppio li ricaccia verso le estremità.

A riportarli indietro ci pensa l’aria. Alle spalle di ogni pistone c’è una camera chiusa, la camera di rimbalzo, che funziona come la camera d’aria di un pallone: il pistone la schiaccia, lei restituisce la spinta e lo rilancia verso il centro. Nel ritorno, una sezione più larga del pistone fa da pompa e manda aria fresca in un serbatoio intorno al cilindro, aria che servirà al lavaggio, cioè a spazzare via i gas combusti e riempire il cilindro d’aria pulita. Ogni incontro dei pistoni è uno scoppio: è un due tempi. Al posto delle valvole ci sono le luci, aperture nella parete che i pistoni stessi scoprono allontanandosi, prima quelle di scarico, poi quelle di aspirazione.

Così non si fa girare niente. Il motore produce soltanto gas caldo in pressione, e per questo si chiama generatore di gas. A trasformarlo in movimento è una turbina: una ruota con palette ricurve che il getto colpisce e mette in rotazione a velocità altissima. Siccome gira troppo forte per le ruote, in mezzo serve un riduttore, cioè un gruppo di ingranaggi che abbassa i giri e aumenta la forza.

Dalla Francia al Michigan

Il primo grande successo dei pistoni liberi non fu americano. Nel 1944 la francese SIGMA completò il generatore GS-34, basato sui brevetti Pescara, da circa 1.000 kilowatt. Renault lo mise nel 1952 sulla locomotiva sperimentale 040 GA 1, che restò in servizio fino al 1960. Tra il 1953 e il 1956 la marina francese ordinò 37 dragamine, e 21 avevano generatori Sigma-Pescara collegati a due turbine per 2.000 cavalli complessivi. A Cherbourg una centrale elettrica da 6.000 kilowatt li usò fino al 1981; all’avviamento a freddo facevano un tale baccano che si diceva svegliassero la città.

La GM si alleò con la SIGMA, ricavò dal GS-34 il suo GM-14 e lo provò in grande sulla William Patterson, una Liberty Ship di guerra: sei generatori da 1.250 cavalli gas per una turbina da 6.000 cavalli all’albero. Restava il salto più difficile, quello sotto il cofano di un’automobile.

Due cilindri siamesi per Detroit

Il motore per l’auto lo progettò, su commissione della GM, proprio Robert Huber, il direttore tecnico di Pescara. Lo costruirono meccanici e tecnici GM a Detroit e lo battezzarono GMR 4-4 Hyprex, anche se a fine aprile del 1956 Automotive News lo chiamava ancora “GM-10-10”. Lo studio presentato alla SAE, la società degli ingegneri dell’automobile americani, nel 1957, porta la firma di A. Underwood.

Il problema era l’ingombro. Un generatore a un solo cilindro capace di dare prestazioni da automobile sarebbe stato lungo circa un metro e mezzo. Huber lo divise in due: due cilindri affiancati, quattro pistoni, con presa d’aria, serbatoio e uscita del gas in comune. Le due coppie di pistoni lavoravano sfasate, una si chiudeva mentre l’altra si apriva; in questo modo calavano le perdite di pompaggio, l’energia spesa solo per spostare aria, il serbatoio si rimpiccioliva e il getto arrivava alla turbina meno a strappi.

Senza albero né bielle, l’unico attrito serio è quello dei pistoni sulle pareti. Secondo la rivista tecnica della GM, questo permise di superare un rapporto di compressione di 30 a 1, vale a dire che l’aria veniva schiacciata in uno spazio trenta volte più piccolo di quello che occupava. La Chrysler 300B del 1956, l’auto di serie più potente d’America, si fermava a 10 a 1 nella versione da 355 cavalli. Con quella compressione il motore bruciava quasi tutto: la GM dichiarò benzina a 100 ottani, cherosene, gasolio, olio combustibile pesante Bunker C, greggio, olio di scisto, olio di arachidi, olio da insalata e olio di balena.

I numeri ufficiali: 250 cavalli a 2.400 corse al minuto. Le corse non sono giri, perché un albero da contare non c’è: sono le volte che i pistoni vanno e tornano in un minuto. E i 250 sono cavalli gas, l’energia del getto prima della turbina; la potenza all’albero d’uscita è più bassa e nelle fonti consultate non compare. La Firebird II, la sorella a turbina, dichiarava circa 200 cavalli. Per la versione auto la GM indicava un rendimento termico tra il 32 e il 36 per cento, cioè la quota dell’energia del carburante che diventa lavoro utile invece di finire in calore.

Arachidi, Eisenhower e un pavimento piatto

Il 15 aprile 1956 The Detroit News mise l’XP-500 in prima pagina con un titolo sull’olio di arachidi. L’auto, costruita dai General Motors Research Laboratories in quattordici mesi, era una biposto bassa con cupola di vetro, parafanghi posteriori ad ala e finestrini che si sollevavano insieme alle porte. Il generatore stava davanti, la turbina con il riduttore dietro, sull’asse posteriore. Senza albero di trasmissione, il pavimento era piatto da un capo all’altro.

Il debutto ufficiale avvenne il 16 maggio 1956, all’inaugurazione del Technical Center di Warren, in Michigan: circa 5.000 invitati, Walter Cronkite al microfono, Eisenhower collegato in televisione dalla Casa Bianca. Charles Kettering, l’ex capo della ricerca GM, posò accanto all’auto.

La bombola d’aria

La GM fece girare l’XP-500 su strada e lo filmò, ma ne mise per iscritto anche i difetti.

Senza volano né albero, il motorino d’avviamento non aveva niente da far girare. Per accendere il motore bisognava scagliare i pistoni l’uno contro l’altro con abbastanza forza da far partire la prima combustione: la GM usava una bombola d’aria compressa che soffiava nelle camere di rimbalzo mentre si iniettava il gasolio. All’auto bastavano 27 libbre per pollice quadrato, meno di 2 bar, ricaricate con un compressore da camion. Se qualcosa andava storto, si riempiva di nuovo la bombola e si ricominciava.

Le pompe dell’acqua, dell’olio e del servosterzo, che su ogni auto girano grazie a una cinghia sull’albero motore, qui dovevano trovare un’altra sistemazione: la turbina aveva un ingranaggio ausiliario per la pompa idraulica di servosterzo e servofreno, e la GM valutò anche una seconda turbina solo per gli accessori. La pompa d’iniezione, mossa dalle aste che collegavano i pistoni, doveva spingere il gasolio proprio quando i pistoni rallentavano prima di invertire la corsa, e fu regolata per anticipare la pressione.

Il sito di storia dell’auto Mac’s Motor City Garage riassume così: avviamento, lubrificazione e controllo si rivelarono problemi che la GM non seppe risolvere. Rumore e rigidità del sistema fecero il resto.

La Nacional Pescara e l’ingegnere Moglia

Mentre Huber lavorava ai pistoni liberi, Pescara era tornato a Barcellona a fare automobili. Nel 1929, con il fratello Enrique, l’ingegnere italiano Edmond Moglia e l’appoggio di re Alfonso XIII, fondò la Fábrica Nacional de Automóviles. La Nacional Pescara era un otto cilindri in linea di tre litri, bialbero, 125 cavalli, con serbatoio e persino cerchi a disco in Elektron, una lega di magnesio molto più leggera dell’acciaio.

Nel 1930 Enrique Pateras vinse la sua classe alla salita della Rabassada, a Barcellona, battendo il record. Nel 1931 il cileno Juan Zanelli vinse l’assoluta al Kesselberg, in Germania, e si laureò campione d’Europa della Montagna nella classe vetture da corsa, con il catalano Esteban Tort secondo, davanti alle Bugatti. La caduta della monarchia spagnola, quello stesso anno, chiuse i rubinetti del credito e la fabbrica cessò nel 1932. Un’auto spagnola campione d’Europa con un ingegnere italiano dietro il progetto: storia che in Italia non ha quasi lettori.

Il sipario nel 1959

La GM non promise mai la produzione, anche se gli ingegneri, secondo Time, speravano di vedere un’auto a pistoni liberi in concessionaria entro pochi anni. Nel 1959, circa tre anni dopo aver completato l’XP-500, la GM chiuse il programma per limiti tecnici e perché altre strade della propulsione alternativa sembravano più promettenti. L’unico esemplare, secondo Mac’s Motor City Garage, sarebbe ancora della GM, ma non in condizioni da esposizione. In rete continua a comparire con la didascalia della Firebird.

Nel giugno 2014 Toyota ha presentato il prototipo di un generatore lineare a pistone libero: magneti sul pistone, bobine intorno al cilindro, elettricità prodotta direttamente dal va e vieni, senza turbina e senza albero. Novant’anni dopo il brevetto del marchese passato dall’Arsenale di Venezia, il motore senza albero era ancora nei laboratori di una casa automobilistica.

Controlla di essere ancora vivo.

Foto: GM Technical Center, Carol M. Highsmith (pubblico dominio, Library of Congress); schema del generatore Sigma-Pescara, Daniel Bonnerue (CC BY-SA 2.0 FR); Firebird II, Eric Kilby (CC BY-SA 2.0); elicotteri Pescara, Agence Meurisse e autore sconosciuto (pubblico dominio); Nacional Pescara con Alfonso XIII, autore sconosciuto (pubblico dominio). Via Wikimedia Commons.