Junkers Jumo 004

Jumo-004 - ( Jumo 109-004 ) maailman ensimmäinen sarjakaasuturbiinimoottori . Moottorisuunnittelijat - Anselm Franz ja Otto Mader Junkersin moottoriosastolta (Junkers Motorenbau), lyhennettynä "Jumo" . Ilmailuministeriö, RLM , joka oli aloitteentekijä kaasuturbiini- ja rakettimoottorien kehittämisessä, joka tapahtui tiukan salassapidon ilmapiirissä, antoi niille etuliitteen " 109 ". Vastaavasti BMW-moottori sai merkinnän 109-003 ja Junkers-moottori tunnuksen 109-004.

Jumo-004-moottoria ei suunniteltu asennettavaksi uuteen suihkuhävittäjään (lentokone oli suunniteltu sieppaajaksi) Messerschmitt Me-262 , sieppaaja on suunniteltu BMW P 3302 (BMW-003) -suihkuturbiinimoottoriin, mutta BMW moottoria ei voitu saada määrättyihin ominaisuuksiin vaaditussa ajassa ja uuteen suihkukoneeseen päätettiin toimittaa jo massatuotantoon saadut Jumo-004-suihkumoottorit.

Muutokset

Oli huomattava määrä moottorin muutoksia, jotka erosivat teknisistä ominaisuuksista, kokoonpanosta, lisälaitteiden asennuksesta. Osa muutoksista asennettiin sarjalentokoneisiin ja osa testattiin. Ensimmäisessä moottorissa oli indeksi Jumo-004A . Jumo-004A:ta kehitettäessä tavoitteena oli saada toimiva moottori mahdollisimman lyhyessä ajassa ottamatta huomioon moottorin massaa, valmistusnäkökohtia tai niukkojen (strategisten) materiaalien käyttöä. Vaikka A. Franz tunsi keskipakokompressorin aikaisemmasta turboahtimen työstään, hän valitsi kuitenkin aksiaalikompressorin järjestelyn, koska hän oli vakuuttunut siitä, että etuosa on olennaisen tärkeä ja että tehokkuutta voidaan parantaa vain aksiaalisella kompressorilla. asettelu [1] .

Jumo-004A-moottorin prototyyppi testattiin lokakuussa 1940 ilman suutinlaitetta.

Siitä huolimatta Jumo-004A:ta ei voitu laittaa massatuotantoon sekä sen massan (850 kg) vuoksi, joka ylitti suunnittelustandardit, että koska sen suunnittelussa käytettiin laajasti nikkeliä ja molybdeeniä sisältäviä seoksia. Anselm Franz ymmärsi, että (Saksassa) erittäin niukkojen materiaalien käytön vähentämiseksi moottori oli suunniteltava uudelleen [1] . Rakenteellisesti 004B-moottorin modifikaatiota muutettiin siten, että se sisälsi vähintään tällaisia ​​​​materiaaleja.

Jumo-004B-moottorit ovat sarjamuotoisia, ja ne on valmistettu suuressa sarjassa [2] . Jumo-004B-1 ja sitten Jumo-B-2 ja Jumo-B-3 varustettiin Riedel-kaksitahtibensiinikäynnistimellä.

Jumo-004E on toinen moottorityyppi (Power Jets W.2/700 -moottorin jälkeen, joka testattiin jo vuonna 1944 Isossa-Britanniassa Gloster Meteor I :ssä ), joka on varustettu jälkipolttimella (jälkipolttoputki) [3] . Valmistettu vuonna 1945, sitä käytettiin sodan jälkeen Neuvostoliitossa nimellä RD-10YuF.

Tärkeimmät tekniset ominaisuudet

• Lentoonlähdön työntövoima, kgf

Jumo-004A-840; Jumo-004B -900; Jumo-004D - 1050; Jumo-004Е -1200; Jumo-004F-1200; Jumo-004G-1693; Jumo-004H-1805;

• Ilmankulutus lentoonlähtötilassa, kg/s

Jumo-004 -23.0; Jumo-004V -21,2; Jumo-004F-

• Polttoaineen ominaiskulutus, kg/kgf x h

Jumo-004 -1,48 ; Jumo-004V -1,4; Jumo-004F -0,55

• Roottorin nopeus lentoonlähtötilassa, rpm

Jumo-004 - ; Jumo-004B -8700 ; Jumo-004F-9000; Jumo-004H-6700

• Kaasun lämpötila turbiinin sisääntulossa, Celsius-asteita

Jumo-004 - ; Jumo-004В -775 ; Jumo-004E - 870; Jumo-004H-

• Turbiinin siiven materiaali

Jumo-004 - Tinidur (monoliittinen); Jumo-004B2 - Tinidur (ontto); Jumo-004B4 - Cromadur (ontto)

• Pituus, m

Jumo-004 -3,96; Jumo-004V -3,86; Jumo-004F -3,8; Jumo-004H -3,95

• Halkaisija, m

Jumo-004 -0,81; Jumo-004V -0,76; Jumo-004F -0,76; Jumo-004H -0,87

• Paino (kg

Jumo-004-720; Jumo-004В -745; Jumo-004F - ; Jumo-004H-1130

• Kompressorin vaiheiden lukumäärä

Jumo-004-8; Jumo-004В -8; Jumo-004F-8; Jumo-004H-11

• Turbiinin vaiheiden lukumäärä

Jumo-004-1; Jumo-004В -1; Jumo-004F-1; Jumo-004H-2

• Painesuhde

Jumo-004 -3,0; Jumo-004V -3,14; Jumo-004F-

• Aksiaalikompressori

• Aksiaalinen turbiini

• Polttokammiot 6 kpl. (Jumo-004H 8 kpl palokammioita)

• Työntövoiman ohjaus tehtiin muuttamalla polttoaineen syöttöä ja suuttimen virtausosan pinta-alaa siirrettäessä suuttimessa olevaa liikkuvaa kartiota ("zvibel"-bulb). Kompressori on säätelemätön .

• Työresurssit vuoteen 1944 mennessä - 25 tuntia.

Polttokammioiden ja turbiinien siipien valmistuksessa materiaaleista, joissa on riittävä määrä seosaineita, käyttöikä on yli 100 tuntia (moottoreiden valmistus Neuvostoliitossa)

• Käyttöpolttoaine J-2 (raskas kerosiini) tai K1 (dieselpolttoaine). Polttoainebensiini B-4 käynnistys.

Jumo-004B-moottorin tiedot

• Max. moottorin halkaisija 698 mm.
• Aksiaalikompressori.
  • Kompressorin roottorilevyt (8 porrasta) - alumiiniseosta
  • Kompressorin staattorin lavat (9 vaihetta) - 3 ensimmäistä vaihetta alumiiniseoksesta; 6 muuta teräslevyä.
• Turbiini (yksivaiheinen) aksiaalinen.
  • Turbiinilevy, jonka halkaisija on 476 mm. Materiaali Kromiteräs (magneettinen): 3,0 Cr-0,72 V-0,45 Mn-0,45 Mo-0,4 W-0,3 Si-0,2 C
  • Työterät 110 mm pitkät (61 kpl) - terä DVL ontto DVL-Hohlschaufel , jäähdytetty avoimella päässä, ilman kierrettä, suunnittelija Schmidt FA Schmidt . Kiinnitys levyyn profiilivarrella, kiinnitys niiteillä. Teräresurssi 50 tuntia.
  • Suuttimen terät (35 kpl ei-magneettiset) - jäähdytetty lämmönkestävästä Cr-Mn-teräksestä, seinämän paksuus 1,15 mm

Massamuunnosmoottori Jumo-004B oli 100 kg pienempi kuin Jumo-004A ja vuonna 1943 se läpäisi useita 100 tunnin käyttöikätestejä. Moottorin peruskorjausikä on saavuttanut 50 tuntia [1] .

Huolimatta Jumo-004B-moottorin uuden onttolapaturbiinin ainutlaatuisesta jäähdytysjärjestelmästä, joka ei sisällä "puutteita materiaaleja", pitkäaikainen mekaanisen ja lämpökuormituksen kestävyys on heikentynyt ja usein aiheuttanut ongelmia ohjaimen tai roottorin rikkoutuessa. terät. Esisarjan malli Jumo-004A kesti helposti 100 tunnin testit täydellä kuormituksella, kun taas Jumo-004B:n sarjamuokkauksen huoltoaika (kunnes moottori remontoitiin kokonaan) lyheni 25 tuntiin. Käytännössä 004B-moottoreiden vikoja tapahtui usein jo ennen kuin tämä aika oli laskettu. Samaan aikaan moottoreiden käyttöikä riippui suurelta osin lentäjän kokemuksesta. Joten liian nopea moottorin ohjauskahvan (ORE) kääntäminen johti usein turbiinin ylikuumenemiseen ja vaurioitumiseen.

Brittiläisten tietojen mukaan, jotka saatiin yksityiskohtaisessa tutkimuksessa Saksan kaasuturbiinimoottorien kehittämisestä Fedden-operaation aikana, moottorien huollon ( saksalainen Grundüberholung) välinen aika vaihteli 30-50 tunnin välillä [4] . Moottorin huoltoon kuului turbiinin siipien vaihto (joka aiheutti eniten vahinkoa), roottorien tasapainottaminen sekä Riedel-kaksitahtikäynnistimen ja moottorin ohjauslaitteen tarkastus ja tarvittaessa vaihto. Polttokammioiden huoltotyöt suoritettiin 20 tunnin kuluttua. ja niiden vaihto 200 tunnin jälkeen.

Historia

RLM:n ilmaministeriön käynnistämä ohjelma turbojet-moottorin luomiseksi Junkers Motorenbaussa käynnistettiin vuonna 1939 [5] . Tämän seurauksena Jumo-004-moottorin saattaminen esisuunnittelusta tuotantoon kesti vain neljä vuotta, mikä oli suihkukoneen aikakauden kynnyksellä A. Franzin kiistaton saavutus [1] .

Ensimmäiset moottorit indeksillä Jumo-004A testattiin työpenkillä maaliskuussa 1942. Yhteensä rakennettiin noin 30 ensimmäisen muunnelman moottoria. Sodan loppuun asti valmistettiin noin 6500 kappaletta. erilaisia ​​Jumo-004-moottoreiden muunnelmia.

• 1942 - 30 kpl.
• 1943 - 41 kpl.
• 1944 - 1201 yksikköä.
• 1945 - 5182 yksikköä.

Saksalaisten lähteiden mukaan helmikuusta 1944 maaliskuuhun 1945 valmistettiin 6010 sarjaversioiden 004B-1 ja 004B-2 moottoria, joista 4752 moottoria toimitettiin ilmavoimille [6] .

Neuvostoliiton suihkumoottorirakennuksen prototyyppi

Toisen maailmansodan päätyttyä suuri määrä käyttämättömiä Jumo-004-moottoreita joutui liittoutuneiden käsiin. F. Whittlen brittiläisten asiantuntijoiden johtopäätöksessä todettiin, että: "Tällä moottorilla ei ole mitään arvoa kaasuturbiinimoottorien jatkokehityksen kannalta." Samaa mieltä olivat yhdysvaltalaiset asiantuntijat, joille Whittlen brittiläiset moottorit olivat jo tuttuja. Tämä angloamerikkalaisten asiantuntijoiden mielipide oli osittain väärä.

Jumo-004 suunniteltiin alusta alkaen yksinkertaiseksi moottoriksi, jonka massatuotanto pystyttiin hallitsemaan materiaalien ja työkalujen, ammattitaitoisten työntekijöiden puutteen edessä, eli sotilaallisissa olosuhteissa ja mahdollisimman lyhyessä ajassa.

Jumo-004В1-moottorin ensimmäisiin sarjaversioihin asennettiin monoliittiset työ- ja suutinterät, jotka oli valmistettu kuumuutta kestävästä teräksestä Tinidur , joka sisälsi 30% nikkeliä. Jumo-004В2-modifikaatiossa moottorissa oli jo ontot, ilmajäähdytteiset Tinidur-teräksestä valmistetut turbiinin siivet, jotka myöhemmissä modifikaatioissa korvattiin vähemmän niukalla Cromadur-teräksellä, mikä mahdollisti nikkelin käytön lähes kokonaan luopumisen. oli niukkaa Kolmannelle valtakunnalle, kun taas kromin kulutus väheni 2,2 kiloon moottoria kohti. Tässä Cromadur on Kruppin lämmönkestävän teräksen merkki, jonka koostumus on: 17–19 % Mn; 11-14 % Cr; 0,7-0,8 % Mo; 0,6-0,7 % Si. Cromadur-teräs kestää virumista 600-630 celsiusasteen lämpötiloissa. Kun terät valmistettiin ilmajäähdytyksellä varustetusta Cromadur-teräksestä, ne kestivät 770 asteen käyttölämpötilan.

Ei-ammattilaiset uskovat, että Jumo-004 erottui huonosta hallinnasta, mutta avaruusalusten kotimaisen automaattisen ohjauksen isän B.E. Chertokin mielipide ei ole sama kuin tämä mielipide. B. E. Chertok uskoi, että siihen aikaan moottorin ohjaus oli korkealla tasolla. Moottorinohjausjärjestelmien ensimmäisten kuvausten laatijat, insinöörit I. F. Kozlov ja S. P. Kuvshinnikov, jakoivat saman mielipiteen : "... Todellakin, se osoittautui monimutkaiseksi, monitoimijärjestelmäksi, joka tarjosi polttoaineen annostuksen moottorin eri toimintatiloissa lennon aikana . Se erottui alkuperäisistä ratkaisuista, jotka otettiin huomioon kotimaisia ​​moottoreita kehitettäessä. (On syytä huomata, että ensimmäiset Jumo-004-mallit, joissa ei ollut automatisoitua kaasua (moottorin ohjaussauva), olivat alttiita tulipalolle. mikä johti rullaustien syttymiseen. Tästä otettiin käyttöön automaattinen polttoaineensyöttöjärjestelmä. vaaditaan.)

Saksalaiset olivat hyvin tietoisia puutteista moottorin ohjauksessa, sen mahdollisuudesta nousta tietyissä olosuhteissa ja vastaavista puutteista, jotka eivät vaikuttaneet sen suorituskykyyn, kun niitä ohjattiin oikein ja suoritettiin sen lentokoneen suositellut liikkeet, johon moottori oli asennettu. Moottori toimi, kehitti tarvittavan työntövoiman, hallitsi tarpeeksi hyvin ensimmäiseen sarjaturbiinimoottoriin. Ja se, että Me 262 -hävittäjät eivät pystyneet kääntämään sodan kulkua, ei ollut Jumo-004-moottorin suunnittelijoiden vika.

Neuvostoliitossa vallitsi toisenlainen mielipide. Saksalainen sarjamoottori teki lähtemättömän vaikutuksen Neuvostoliiton ilmailuasiantuntijoihin. Esimerkki E. G. Adlerin (varajäsen A. S. Yakovlev) muistelmasta. ”TsIAMissa meidät tapasi Jumo-004-suihkumoottorin testausinsinööri, joka esitteli itsensä nimellä Lokshtovsky . Hän johti meidät osastolle, jossa oli jonkinlainen paksu kuviollinen putki. Kokonaispituus näytti olevan noin kolme metriä. Jalustan yläpuolella oli moottorin kaavio. Outo moottori käynnistyi pian. Kun moottorin pauhu lakkasi, Lokshtovsky selitti järkevästi laitteensa ja esitti ominaisuudet. Olin järkyttynyt…

Alle 800 kg:n painolla Jumo-004 kehitti työntövoiman 900 kgf, mikä vastasi noin 2500 hv. Kanssa. …” [7]

Tuloksena Junkersin tehtaat Dessaun ja Bernburgin kaupungeista sekä 1000 saksalaista ja itävaltalaista ilmailuasiantuntijaa. Nikolai Dmitrievich Kuznetsovin johdolla saksalaiset asiantuntijat järjestivät Jumo-004:n Neuvostoliiton kopion, nimeltään RD-10 , tuotannon talvella 1946-1947 . Kazanin tehtaalla numero 16 valmistettiin BMW-003-suihkumoottorit nimellä RD-20 ja BMW-003C nimellä RD-21 .

Lisäksi kolme uutta suihkumoottoritehdasta nro 36 Rybinskissä (nykyisin NPO Saturn ), nro 478 Zaporozhyessa (nykyinen Motor Sich OJSC ) , nro 466 Leningradissa järjestettiin muiden Saksasta vietyjen saksalaisten lentokonetehtaiden laitteille.

Neuvostoliittoon tuodut saksalaiset asiantuntijat jatkoivat työskentelyä monien muiden saksalaisten mäntäbensiini-, diesel- ja suihkuturbimoottoreiden parissa, joita ei tuotu massatuotantoon Saksassa.

OKB-1:n pääsuunnittelijan, tohtori Alfred Scheiben (entinen Junkersin ilmahengitysmoottorien pääsuunnittelija, joka oli työskennellyt yrityksessä vuodesta 1928 ja hänellä oli useita keskeisiä moottoreiden patentteja) ryhmän asiantuntijat saivat valmiiksi lupaavat Junkers-suihkumoottorit .

OKB-2:n pääsuunnittelijan Dr. Prestelin ryhmän asiantuntijat saivat valmiiksi lupaavat BMW-suihkumoottorit.

Dr. Shaiben ryhmä N. D. Kuznetsovin johdolla suunnitteli ja rakensi tehokkaan potkuriturbiinimoottorin (TVD) Jumo-022 nimeltä NK-2M . Jatkettiin työskentelyä Jumo-022:lla, se pakotettiin, tuplattiin ja sille annettiin nimi 2TV-2F ja se asennettiin Tu-95:een . Tu-95:n katastrofin jälkeen päätettiin tehdä uusi moottori. NK-12- suihkumoottori oli saksalaisten asiantuntijoiden viimeinen työ Neuvostoliitossa. Vuoden 1953 lopussa saksalaiset vapautettiin Itä-Saksaan.

Jumo-004 (RD-10) -moottorit asennettiin Yak-15- hävittäjiin ; Jak-17 ; Jak-19 ; Su-9 .

BMW-003C (RD-21) -moottorit asennettiin MiG-9- hävittäjään .

Jumo-022 (NK-2M) -moottorit asennettiin AN-8:aan; Tu-91 .
Shaybe-ryhmän ( NK-12 ) moottorit asennettiin Tu-95 :een ja ne ovat edelleen käytössä.

Sovellus

• Arado Ar 234
• Blohm & Voss P.188 (projekti)
• Focke-Wulf Ta 183 Huckebein (suunniteltu varhaisille prototyypeille)
• Gotha Go 229 / Horten Ho.IX
• Heinkel He 280
• Heinkel He 162A-8 Volksjager
• Henschel Hs 132
• Junkers Ju 287 (ensimmäinen ja toinen prototyyppi; suunniteltu asennettavaksi neljänteen prototyyppiin sekä tuotantoon Ju 287 A-2 ja B-1)
• Messerschmitt Bf 110 : lentävä laboratorio
• Messerschmitt Me 262