Junkers Jumo 004

Jumo-004 - ( Jumo 109-004 ) a világ első soros gázturbinás motorja . Motortervezők - Anselm Franz és Otto Mader , a Junkers (Junkers Motorenbau) motorrészlegétől, rövidítve "Jumo" . A légiközlekedési minisztérium, az RLM , amely kezdeményezője volt a gázturbina- és rakétamotorok fejlesztésének, amely szigorú titoktartási légkörben zajlott, a „ 109 ” előtagot jelölte meg nekik . Ennek megfelelően a BMW motor a 109-003, a Junkers motor pedig a 109-004 jelölést kapta.

A Jumo-004 hajtóművet nem tervezték az új sugárhajtású elfogóra (a repülőgépet elfogónak tervezték) Messerschmitt Me-262 , az elfogót a BMW P 3302 (BMW-003) turbóhajtóműhöz tervezték, hanem a BMW- re. hajtóművet nem sikerült a szükséges időn belül a megadott jellemzőkre hozni, és úgy döntöttek, hogy az új sugárhajtású repülőgépeket a már tömeggyártásba került Jumo-004-es turbósugárhajtóművekkel látják el.

Módosítások

Jelentős számú motormódosítás volt, amelyek különböztek a műszaki jellemzőkben, a konfigurációban, a kiegészítő berendezések telepítésében. A módosítások egy részét soros repülőgépekre telepítették, néhányat pedig teszteltek. Az első motor a Jumo-004A indexet viselte . A Jumo-004A fejlesztésénél az volt a cél, hogy a lehető legrövidebb időn belül működőképes motorhoz jussanak anélkül, hogy figyelembe vették volna a motor tömegét, a gyártási szempontokat vagy a szűkös (stratégiai) anyagok felhasználását. Bár A. Franz korábbi turbófeltöltős munkáiból ismerte a centrifugális kompresszort, mégis az axiális kompresszor elrendezést választotta, mivel meg volt győződve arról, hogy az elülső rész alapvető fontosságú, és hatékonyságnövekedést csak axiálisan lehet elérni. elrendezés [1] .

A Jumo-004A motor prototípusát 1940 októberében fúvóka nélkül tesztelték.

Ennek ellenére a Jumo-004A nem kerülhetett tömeggyártásba, egyrészt a tervezési szabványokat meghaladó tömege (850 kg), másrészt azért, mert a tervezés során elterjedt a szűkös nikkelt és molibdént tartalmazó ötvözetek alkalmazása. Anselm Franz rájött, hogy a rendkívül szűkös anyagok felhasználásának csökkentése érdekében (Németországban) a motort újra kell tervezni [1] . Szerkezetileg a 004B motor módosítását úgy módosították, hogy az legalább ilyen anyagokat tartalmazzon.

A Jumo-004B hajtóművek soros, nagy sorozatban készülnek [2] . A Jumo-004B-1, majd a Jumo-B-2 és a Jumo-B-3 egy Riedel kétütemű benzinindítóval volt felszerelve.

A Jumo-004E a második típusú motor (az 1944-ben az Egyesült Királyságban, a Gloster Meteor I -ben tesztelt Power Jets W.2 / 700 motor után ), amely utóégetővel (afterburning pipe) van felszerelve [3] . 1945-ben gyártották, a Szovjetunióban a háború után RD-10YuF jelzéssel használták.

Főbb műszaki jellemzők

• Felszállási tolóerő, kgf

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

• Levegőfogyasztás felszállási üzemmódban, kg/s

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

• Fajlagos üzemanyag-fogyasztás, kg/kgf x h

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

• A forgórész fordulatszáma felszállási üzemmódban, ford

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

• A gáz hőmérséklete a turbina bemeneténél, Celsius fok

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

• Turbina lapát anyaga

Jumo-004 - Tinidur (monolit); Jumo-004B2 - Tinidur (üreges); Jumo-004B4 - Cromadur (üreges)

• Hossz, m

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

• Átmérő, m

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

• Súly, kg

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

• A kompresszor fokozatainak száma

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

• A turbina fokozatok száma

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

• Nyomásarány

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

• Axiális kompresszor

• Axiális turbina

• Égéskamrák 6 db. (Jumo-004H 8 db égéstér)

• A tolóerő szabályozását az üzemanyag-ellátás és a fúvóka áramlási szakaszának megváltoztatásával hajtották végre a mozgatható kúp („zvibel” izzó) mozgatásakor a fúvókában. A kompresszor szabályozatlan .

• Munkaerőforrás 1944-re - 25 óra.

Az égésterek és a turbinalapátok elegendő mennyiségű ötvözőelemet tartalmazó anyagokból történő gyártása során az élettartam több mint 100 óra (motorgyártás a Szovjetunióban)

• Üzemi üzemanyag J-2 (nehéz kerozin) vagy K1 (dízel üzemanyag). B-4 benzin indítása.

Adatok a Jumo-004B motorhoz

• Max. motor átmérője 698 mm.
• Axiális kompresszor.
  • Kompresszor rotortárcsák (8 fokozat) - alumínium ötvözet
  • Kompresszor állórészlapátok (9 fokozat) - 3 első fokozat alumíniumötvözetből; 6 másik acéllemezből készült.
• Turbina (egyfokozatú) axiális.
  • 476 mm átmérőjű turbinatárcsa. Anyaga Krómacél (mágneses): 3,0 Cr-0,72 V-0,45 Mn-0,45 Mo-0,4 W-0,3 Si-0,2 C
  • Munkapenge 110 mm hosszú (61 db) - penge DVL üreges DVL-Hohlschaufel , nyitott véggel hűtve, csavarás nélkül, Schmidt FA Schmidt tervezte . Rögzítés a tárcsához profilszárral, rögzítés szegecsekkel. Penge erőforrás 50 óra.
  • Fúvókák (35 db nem mágneses) - hőálló Cr-Mn acélból hűtve, falvastagság 1,15 mm

A Jumo-004B tömegmódosító motor 100 kg-mal volt kevesebb, mint a Jumo-004A, és 1943-ban több 100 órás élettartam teszten is átment. A motor nagyjavítási élettartama elérte az 50 órát [1] .

A Jumo-004B motor új üreges lapátú turbinájának egyedülálló hűtőrendszere ellenére, amely nem tartalmaz "hiányos anyagokat", a mechanikai és termikus terhelésekkel szembeni hosszú távú ellenállás csökkent, és gyakran problémákat okozott a vezető vagy a rotor törésével. pengék. Míg a Jumo-004A előszériás modell teljes terhelés mellett is könnyedén kibírta a 100 órás teszteket, addig a Jumo-004B sorozatos módosításánál a nagyjavítási élettartam (a motor teljes felújításáig) 25 órára csökkent. A gyakorlatban a 004B motorok meghibásodása gyakran előfordult még az idő kiszámítása előtt. A hajtóművek élettartama ugyanakkor nagymértékben függött a pilóta tapasztalatától. Tehát a motorvezérlő kar (ORE) túl gyors átfordítása gyakran túlmelegedéshez és a turbina károsodásához vezetett.

A Fedden küldetés során a gázturbinás hajtóművek németországi fejlesztésének részletes tanulmányozása során nyert brit adatok szerint a motorfelújítások ( német Grundüberholung) közötti idő 30 és 50 óra között mozgott [4] . A motorfelújítás során kicserélték a turbinalapátokat (ez okozta a legtöbb kárt), a rotorok kiegyensúlyozását, valamint a Riedel kétütemű önindító és motorvezérlő berendezés ellenőrzését, szükség esetén cseréjét. Az égéstereken a karbantartási munkákat 20 óra elteltével végezték el. munkavégzés, és 200 óra után cseréjük.

Történelem

A Junkers Motorenbau turbóhajtómű létrehozására irányuló programot az RLM Légi Minisztérium kezdeményezte 1939-ben [5] . Ennek eredményeként a Jumo-004-es hajtómű előzetes tervezésből a gyártásba való eljuttatása mindössze négy évig tartott, ami a sugárhajtású korszak hajnalán A. Franz kétségtelen eredménye [1] .

Az első Jumo-004A indexű motorokat 1942 márciusában tesztelték a próbapadon. Összesen körülbelül 30 motort építettek az első módosításból. A háború végéig körülbelül 6500 darabot gyártottak. a Jumo-004 motorok különféle módosításai.

• 1942 - 30 db.
• 1943 - 41 db.
• 1944 - 1201 egység.
• 1945 - 5182 egység.

Német források szerint 1944 februárjától 1945 márciusáig 6010 darab 004B-1 és 004B-2 sorozatú hajtóművet gyártottak, ebből 4752 hajtóművet szállítottak a légierőhöz [6] .

A szovjet sugárhajtómű-épület prototípusa

A második világháború befejezése után nagyszámú használaton kívüli Jumo-004 hajtómű került a szövetségesek kezébe. F. Whittle egyesült királyságbeli szakembereinek következtetése szerint: "Ez a motor nem értékes a gázturbinás motorok továbbfejlesztése szempontjából." Ugyanezt a véleményt osztották az USA szakemberei is, akik már ismerték a Whittle brit motorjait. Az angol-amerikai szakemberek véleménye részben téves volt.

A Jumo-004-et kezdettől fogva egyszerű motornak tervezték, amelynek tömeggyártását anyag- és szerszámhiány, szakképzett munkaerő hiányában, vagyis katonai körülmények között és a lehető legrövidebb időn belül el lehetett sajátítani.

A Jumo-004В1 motor első sorozatos módosításaira 30% nikkelt tartalmazó, hőálló acélból készült, monolit munka- és fúvókalapátokat szereltek fel. A Jumo-004В2 módosításban a motor már üreges, léghűtéses, Tinidur acélból készült turbinalapátokkal rendelkezett, amelyeket a későbbi módosításoknál a kevésbé ritka Cromadur acél váltott fel, ami lehetővé tette a nikkel használatának szinte teljes elhagyását, ami kevés volt a Harmadik Birodalom számára, miközben a krómfogyasztás motoronként 2,2 kg-ra csökkent. Itt a Cromadur a Krupp hőálló acél márkája, melynek összetétele: 17-19% Mn; 11-14% Cr; 0,7-0,8% Mo; 0,6-0,7% Si. A Cromadur acél 600-630 Celsius fokos hőmérsékleten ellenáll a kúszásnak. Amikor a pengék léghűtéses Cromadur acél üregből készültek, 770 fokos üzemi hőmérsékletet bírtak ki.

A nem szakemberek úgy vélik, hogy a Jumo-004-et a gyenge irányíthatóság jellemezte, de az űrhajók hazai automatikus vezérlésének atyjának, B.E. Chertoknak a véleménye nem esik egybe ezzel a véleménnyel. B. E. Chertok úgy vélte, hogy akkoriban a motorvezérlést magas szinten végezték. A motorvezérlő rendszerek első leírásának összeállítói, I. F. Kozlov és S. P. Kuvshinnikov mérnökök ugyanezen a véleményen voltak: „... Valóban, kiderült, hogy ez egy összetett, többfunkciós rendszer, amely repülés közben különböző hajtómű-üzemmódokban üzemanyag-adagolást biztosított. . Eredeti megoldások jellemezték, amelyeket figyelembe vettek a hazai motorok fejlesztésekor.” (Érdemes megjegyezni, hogy az első Jumo-004-es modellek, amelyek nem voltak felszerelve automatizált fojtószeleppel (motorvezérlő karral) hajlamosak voltak a tűzre. ami a gurulóút kigyulladásához vezetett. Ezt az automatikus üzemanyag-ellátó rendszer bevezetése eredményezte. kívánt.)

A németek jól ismerték a motorvezérlés hiányosságait, bizonyos körülmények között a túlfeszültség lehetőségét , és a hasonló tökéletlenségeket, amelyek nem befolyásolták a teljesítményt, ha megfelelően irányítják és végrehajtják a hajtóművet tartalmazó repülőgép ajánlott manővereit. A motor működött, fejlesztette a szükséges tolóerőt, elég jól irányított az első soros turbóhajtóműhöz. Az pedig, hogy a Me 262-es vadászgépek nem tudták megfordítani a háború dagályát, nem a Jumo-004 hajtómű tervezőinek hibája volt.

A Szovjetunióban más vélemény volt. A sorozatos német motor kitörölhetetlen benyomást tett a szovjet repülési szakemberekre. Példa E. G. Adler (Jakovlev A. S. helyettes) emlékiratára. „A TsIAM-ben a Jumo-004 turbóhajtómű tesztmérnöke találkozott velünk, aki Lokshtovskyként mutatkozott be . Elvezetett minket egy standhoz, ahol valami vastag figurás pipa volt. A teljes hossza körülbelül három méternek tűnt. Az állvány fölött a motor diagramja lógott. A furcsa motor hamarosan beindult. Amikor a motor zúgása megszűnt, Lokshtovsky értelmesen elmagyarázta a készüléket, felvázolva a jellemzőket. Megdöbbentem…

A 800 kg-nál kisebb súlyú Jumo-004 900 kgf tolóerőt fejlesztett ki, ami körülbelül 2500 LE-nek felelt meg. Val vel. …” [7]

Ennek eredményeként a Junkers gyárai Dessauból és Bernburgból 1000 német és osztrák légiközlekedési szakemberrel együtt. Nyikolaj Dmitrijevics Kuznyecov vezetésével német szakemberek 1946-1947 telén megszervezték a Jumo-004 szovjet példányának, az RD-10 -nek a gyártását . A kazanyi 16. számú üzemben RD-20 néven BMW-003, RD-21 néven BMW-003C turbóhajtóműveket gyártottak .

Ezen kívül három új sugárhajtómű-gyárat szerveztek Rybinskben (jelenleg NPO Saturn ), 478-as számú zaporozsjei (jelenleg Motor Sich OJSC ) és 466-os számú leningrádi sugárhajtómű-gyárat más, Németországból exportált német repülőgépgyárak felszerelésére.

A Szovjetunióba szállított német szakemberek sok más német dugattyús benzin-, dízel- és turbóhajtómű-motoron dolgoztak, amelyeket nem hoztak tömeggyártásba Németországban.

Az OKB-1 főtervezője, Dr. Alfred Scheibe (a Junkers léglégzőmotorok egykori főtervezője, 1928 óta dolgozott a cégnél, és számos kulcsszabadalommal rendelkezett a hajtóművekre) csoportjának szakemberei elkészültek az ígéretes Junkers turbósugárhajtóművekkel. .

Az OKB-2 főtervezőjének, Dr. Prestelnek a csoportjának szakemberei elkészültek az ígéretes BMW turbóhajtóművekkel.

Dr. Shaibe csoportja N. D. Kuznyecov vezetésével megtervezte és megépítette az NK-2M nevű, nagy teljesítményű Jumo-022 turbópropmotort (TVD) . Folytatva a munkát a Jumo-022-n, kényszerítették, megkétszerezték, és a 2TV-2F nevet kapták, és a Tu-95- re telepítették . A Tu-95-tel történt katasztrófa után úgy döntöttek, hogy új motort készítenek. Az NK-12 turbóhajtómű volt a német szakemberek utolsó munkája a Szovjetunióban. 1953 végén a németeket kiengedték Kelet-Németországba.

Jumo-004 (RD-10) hajtóműveket telepítettek a Yak-15 vadászgépekre ; Jak-17 ; Jak-19 ; Szu-9 .

A BMW-003C (RD-21) hajtóműveket a MiG-9 vadászgépre telepítették .

Jumo-022 (NK-2M) hajtóműveket telepítettek az AN-8-ra; Tu-91 .
A Shaybe csoport ( NK-12 ) hajtóműveit a Tu-95- re telepítették, és jelenleg is üzemben vannak.

Alkalmazás

• Arado Ar 234
• Blohm & Voss P.188 (projekt)
• Focke-Wulf Ta 183 Huckebein (korai prototípusokhoz tervezve)
• Gotha Go 229 / Horten Ho.IX
• Heinkel He 280
• Heinkel He 162A-8 Volksjager
• Henschel Hs 132
• Junkers Ju 287 (első és második prototípus; a tervek szerint a negyedik prototípusra, valamint a sorozatgyártású Ju 287 A-2 és B-1-re telepítik)
• Messerschmitt Bf 110 : repülő laboratórium
• Messerschmitt Me 262