Éléments clés : Moteur Fairbanks Morse 38A20 à double carburant

L'un des premiers moteurs Fairbanks-Morse 38A20 installés, 1968.

Au début des années 1960, Fairbanks-Morse, entreprise vieille de 140 ans qui n'avait jamais construit de moteur de plus de 5 400 ch (4 027 kW), entrevit une opportunité sur le marché européen des gros moteurs diesel. Fairbanks projeta de concevoir un moteur « à régime moyen » bien plus léger et compact que tous les gros moteurs diesel jamais construits. Son moteur 38A20 était conçu pour atteindre une puissance par cylindre sans précédent de 1 000 ch (746 kW), puis de 1 250 ch (932 kW).

Les moteurs 38A20 à deux temps fonctionnaient selon le principe éprouvé du piston opposé, développé par Fairbanks-Morse plus de 30 ans auparavant et utilisé dans plus de 7 000 moteurs de série. Les moteurs 38A20 à flux unidirectionnel comprenaient des modèles à six et neuf cylindres en ligne et à 12 et 18 cylindres en V, avec une puissance par cylindre de 1 000 ch (746 kW) à 400 tr/min et de 1 250 ch (932 kW) à 450 tr/min.

Les commandes sont arrivées rapidement

Sur le papier, les machines semblaient prometteuses et la société de Beloit, dans le Wisconsin, menait une campagne marketing agressive. En 1966, avant même la construction du premier moteur 38A20, la société Anaconda commanda huit modèles de 12 000 ch (8 949 kW). Plusieurs compagnies d'électricité commandèrent également ces gros moteurs, et en 1967, Litton commanda des versions marines de 15 000 ch (11 186 kW) pour quatre grands pétroliers en construction. La Bahamas Electric Company (BEC), qui avait un besoin urgent de production d'électricité supplémentaire, prit livraison de deux moteurs six cylindres de 6 000 ch (4 474 kW) en 1968. Le premier moteur tomba en panne lors des essais en juillet ; le second se désintégra en août et fut renvoyé pour révision. Bien que ces incidents aient inquiété Fairbanks, la BEC commanda deux moteurs 38A20 de 12 000 ch (8 949 kW). Les moteurs de plus petite taille continuaient de poser problème, les Bahamas étaient en proie à des coupures de courant et à des pannes, et la situation devint un enjeu politique urgent. Lorsque Fairbanks déclara finalement qu'elle ne serait pas en mesure de livrer les gros moteurs diesel avant la fin de 1969, BEC annula le contrat et commanda des turbines à gaz européennes.

Coupe transversale du moteur à pistons opposés en ligne 38A20, construit en configurations à six et neuf cylindres.

Anaconda reçut également ses machines en 1968. Elles fonctionnaient assez bien au diesel ; cependant, elles devaient fonctionner la plupart du temps avec un « bicarburant » moins cher, un mélange de gaz naturel et de fioul léger. Lorsque la première machine fut convertie au diesel, elle se bloqua, et Anaconda découvrit qu'elle avait six machines problématiques, sans compter les deux autres prévues pour une mine chilienne. Pendant qu'une équipe d'ingénieurs de Fairbanks s'efforçait de réparer l'une d'elles, les autres continuaient de fonctionner, de manière imparfaite, au diesel. Anaconda subit des pertes de production, les moteurs diesel produisaient une puissance irrégulière et crachaient une épaisse fumée noire, et l'acheminement d'un million de gallons de diesel par mois jusqu'à la mine près de Tucson, en Arizona, s'avérait difficile. En mai 1970, Anaconda résilia le contrat et se tourna vers l'énergie commerciale.

Malheureusement, le 38A20 présentait de nombreux défauts majeurs. Il manquait de puissance, son système de refroidissement était défaillant et, surtout à l'altitude de 1 128 m (3 700 pieds) des mines d'Anaconda, l'aération était insuffisante. Les chemises de cylindre et les culbuteurs se fissuraient. Les pistons se grippaient, les bielles cassaient et se fragmentaient, et des gaz explosaient dans le carter. Pratiquement tout ce qui pouvait mal tourner a mal tourné avec les 38A20. Le concepteur en chef prit une retraite anticipée. Des changements de direction entraînèrent la nomination d'un nouveau président, d'un nouvel ingénieur en chef et d'un nouveau chef de projet. Des consultants faisaient des allers-retours entre l'Europe et les États-Unis. Les problèmes persistèrent, l'entreprise étant dirigée par des financiers qui considéraient les problèmes techniques comme mineurs. Malgré tout, la société mère, Colt, conserva un optimisme officiel. Son rapport annuel de 1968 indiquait simplement que « les premiers modèles… sont déjà utilisés par les entreprises de services publics nationales pour la production d'électricité de base et de secours ». Mais fin 1968, Fairbanks cessa la vente des 38A20.

Parallèlement, alors qu'elle luttait contre les difficultés rencontrées avec les machines de 1 000 ch (746 kW) par cylindre sur le terrain, Fairbanks construisait quatre moteurs de 1 250 ch (932 kW) par cylindre pour Litton et un autre pour un minéralier de l'US Steel Corp. Les machines destinées à Litton, attendues fin 1969, accusaient du retard. Fairbanks annonça pouvoir livrer durant l'été 1970, mais précisa que les moteurs nécessiteraient une année de travail supplémentaire avant d'atteindre leur puissance nominale. Confronté à des pertes, Litton poursuivit Colt en justice afin de récupérer 3 millions de dollars d'acomptes versés et 25 millions de dollars de dommages et intérêts.

Leçon coûteuse

Étonnamment, Colt s'est sorti du procès et a conservé le contrat en fournissant deux moteurs diesel Pielstick de 7 500 ch (5 593 kW) pour chaque navire.

Ces moteurs, construits sous licence, connurent un grand succès. Colt en acheta six à des entreprises européennes tandis que Fairbanks se préparait à fabriquer des moteurs Pielstick sous licence à Beloit , en construisant deux pour la commande de Litton.

Bien que Colt ait passé une provision pour dépréciation de 18 millions de dollars en 1970, l'entreprise n'a jamais admis l'échec du programme . Il était pourtant évident que la direction de Fairbanks n'avait pas pleinement saisi les risques techniques , vendant les premiers prototypes avant leur développement complet et les expédiant avant d'avoir effectué tous les tests nécessaires. Le 38A20 pouvait sembler être une simple version agrandie du moteur à deux temps à pistons opposés que l'entreprise fabriquait depuis plus de 30 ans, mais des différences importantes existaient. La plus notable était la différence de taille entre les pistons supérieur et inférieur. L'allumage du carburant se produit lors du rapprochement des pistons, et la combustion les écarte. Sur le 38A20, le vilebrequin supérieur est situé d'un seul côté et entraîné par des culbuteurs reliés aux pistons supérieurs. Afin de réduire la charge sur cette liaison, le piston supérieur avait un diamètre deux fois inférieur à celui du piston inférieur. Ceci engendrait des contraintes importantes dans les cylindres au niveau du changement de diamètre, contraintes exacerbées par les températures de combustion élevées. Dans un moteur à deux temps, les pistons fonctionnent à chaque tour du vilebrequin, et le refroidissement des cylindres devient difficile à mesure que la puissance augmente.

Fairbanks Morse affirmait que son concept Uniflow 38A20 à deux temps optimisait le balayage.

Sans un ajustement manuel coûteux, les normes de fabrication acceptables pour les moteurs de faible puissance se sont révélées inadaptées au moteur 38A20, plus puissant . Finalement, Fairbanks et Colt ont pris des mesures exceptionnelles pour limiter l'impact du fiasco du 38A20 sur leurs activités futures. On estime que le programme moteur 38A20 a coûté à Colt/Fairbanks plus de 100 millions de dollars. Fairbanks-Morse a survécu et est restée un important fabricant de gros moteurs, mais aucun autre moteur 38A20 n'a été vendu. L'entreprise s'est redressée et a prospéré en continuant à fabriquer des modèles traditionnels à pistons opposés de faible puissance et en développant sa présence sur le marché des gros moteurs à vitesse moyenne avec la conception Pielstick. CT2