Junkers Jumo 004
| Junkers Jumo 004 Junkers Jumo 109-004 | |
|---|---|
 | |
| Descriere generala | |
| Constructor |  Junkers Flugzeug und Motorenwerke AG |
| Tip | turboreactor |
| Combustie | |
| Combustor | 6 tuburi de flacără interconectate într-o cameră inelară |
| Compresor | Axial în 8 trepte |
| Turbină | etapă unică |
| Ieșire | |
| Împingere | 8,8 kN (1 980 lbf ) la 8 700 rpm |
| Dimensiuni | |
| Lungime | 3 800 mm |
| Diametru | 760 mm |
| Rapoarte de compresie | |
| Rap. comprimare | 3.5: 1 |
| Greutate | |
| Gol | 750 ± 30 kg |
| Performanţă | |
| Consum specific | 1,4 - 1,44 kg / (h * kg) |
| Utilizatori | 262. Messerschmitt Me Arado Ar 234 |
| Notă | |
| datele versiunii 004 B-4 preluate din [1] | |
| intrări de motor pe Wikipedia | |
Junkers Jumo 004 (denumirea oficială RLM Junkers Jumo 109-004 ) a fost un motor de aeronavă produs de compania germană Junkers Flugzeug und Motorenwerke AG în timpul celui de- al doilea război mondial .
Jumo 004 a fost primul motor turboreactor cu compresor axial care a intrat în service montat, în perechi, pe luptătorul Messerschmitt Me 262 folosit de Luftwaffe în faza finală a conflictului. Numele „Jumo” a fost derivat din combinația numelui producătorului Ju nkers Mo torenbau .
Istorie
Indiferent de Frank Whittle care, în anii treizeci, în Anglia, a efectuat studiul unui motor turbojet echipat cu un compresor centrifugal ( Power Jets WU ), în Germania, în 1931, Hermann Östrich , într-un raport pentru DVL , a descris perspectivele promițătoare ale un motor cu turbină pentru propulsia cu aer. Profesorul Herbert Wagner de la Universitatea din Berlin a fost primul, în 1934, care a conceput utilizarea unui motor cu turbină cu flux axial pentru a deplasa o elice. [2]
După demonstrația lui Hans von Ohain a turbinei sale cu centrifugă Heinkel HeS 3 , Ministerul Aerian al Reich ( Reichsluftfahrtministerium sau RLM) în 1939 a cerut producătorilor germani de motoare de avioane să inițieze programe de motoare cu reacție care aveau ordinul a 19,6 kN per m² de suprafață frontală, în ordine pentru a reduce rezistența aerodinamică a nacelelor motorului. Această cerință a fost deosebit de dificilă de depășit cu compresoarele centrifugale, prin urmare au fost preferate compresoarele cu flux axial multietajat, care, deși mai lungi, au garantat rapoarte ridicate ale secțiunii de împingere-față. [2]
În același an, Junkers i-a încredințat lui Anselm Franz , șeful departamentului turbocompresoare , conducerea unei noi divizii, dedicată proiectării motorului cu reacție căruia i s-a atribuit numărul 109-004 al Ministerului Aerului (cu prefixul 109 - rezervat motoarelor cu reacție ).
Dezvoltare
Franz a ales un proiect conservator care, totuși, a garantat dezvoltarea rapidă și intrarea în producție, evitând construirea prototipurilor intermediare pentru a se consacra rapid la configurația finală și mizând pe soluții deja testate parțial pentru turbină (de AEG ) și compresor (la Aerodynamische Versuchsanstalt din Gottingen ). [3] Această precauție (inițial privită de RLM) a fost plătită de intrarea în funcțiune a motorului său înaintea concurentului său mai avansat din punct de vedere tehnologic, BMW 003 .
Proiectul inițial a implicat utilizarea de materiale prețioase și oțeluri speciale pentru a rezista temperaturilor noului motor. Când motorul a devenit disponibil, aceste materiale nu mai erau disponibile în Reich și au fost utilizate componente de calitate inferioară. Rezultatul a fost un motor caracterizat printr-o fiabilitate insuficientă, tindând să se aprindă în cazul unor manevre bruște pe clapetă și printr-o durată de viață foarte scurtă, între 10 și 25 de ore de zbor.
Primul prototip al modelului 004 a fost testat pe bancă la 11 octombrie 1940 [4] și, după unele modificări, în ianuarie 1941 a oferit un impuls de 490 kg, chiar mai mic decât specificațiile (600 kg) cerute de RLM. În august 1941, odată cu introducerea unui nou compresor, cu aripi din oțel și statori modificate, au fost atinse cerințele minime de împingere și, în martie 1942, au început testele de zbor la bordul unui Me 110 special modificat. [5] La 18 iulie 1942, primul zbor a fost efectuat pe un prototip Me 262 . [6]
Cu versiunile ulterioare (004 B) au fost introduse îmbunătățiri suplimentare și durata de viață utilă a motorului a crescut la 50 de ore. [7]
La sfârșitul conflictului, 4 752 de motoare fuseseră livrate fabricilor pentru instalare pe aeronavă: 1 258 pregătite pentru expediere și 506 pentru reparații. Au fost necesare 700 de ore pe linia de asamblare pentru a construi una, asamblate în 7 fabrici din Reich. [4]
Perioada postbelică
După sfârșitul celui de-al doilea război mondial, Jumo 004 a fost produs în Cehoslovacia în cantități mici de Malešice sub numele M-04 , pentru a echipa Avia S-92 , tot o copie a Me 262.
În Uniunea Sovietică desenele și exemplarele capturate au format punctul de plecare al Tumanskij RD-10 destinat Yakovlev Yak-15 și altor câțiva luptători.
În Franța, câteva exemple de 004 au fost utilizate pe SNCASO SO.6000-1 Triton și pe Arsenal VG-70 .
Tehnică
Motorul consta dintr-o unitate de compresor de curgere axială în 8 trepte conectată printr-un arbore la o etapă de turbină, o cameră de ardere cu șase tuburi de flacără interconectate conținute într-o carcasă inelară comună și o duză cu un știft central pe care ar putea să o culiseze axial.
Aprinderea, în Me 262, a avut loc printr-un motor în doi timpi opus în doi cilindri, proiectat de Norbert Riedel , închis în conul de intrare, care a început prin smulgere cu un mâner special plasat în con sau (în zbor) electric . Pornirea în Arado Ar 234 a fost în schimb printr-o unitate terestră, deoarece modelul nu avea mânerul pentru aprindere manuală. Poate fi pornit electric ca la Me 262, dar operația a golit bateriile și, prin urmare, a fost puțin folosită. [8] Odată aprins, propulsorul a durat aproximativ un minut pentru a accelera la 2.000 rpm.
Compresor
Spre deosebire de BMW 003 mai avansat, motorul Junkers s-a bazat pe un design deja parțial dezvoltat de AVA ( Aerodynamische Versuchsanstalt ) în care compresorul axial în 8 trepte cântărea cu aproximativ 170 kg mai mult decât concurentul [3] . Lamele, construite inițial din aliaj ușor, au fost apoi înlocuite cu altele din oțel pentru a depăși dificultatea de a furniza nichel , cobalt și molibden . Prima versiune ( 004 A ) a fost afectată de prăbușirea lamelor compresorului. În următoarea versiune, reproiectarea primelor două etape ale compresorului a rezolvat problemele de vibrație ale lamelor statorului, la originea defecțiunilor.
Turbină
Primele exemple de 004A destinate Me 262 au fost construite folosind pe scară largă nichelul , cobaltul și molibdenul, ulterior nefiind disponibile pentru construcții la scară largă. Oțelurile austenitice similare cu " Tinidur " au fost utilizate inițial pentru palele turbinei, cu o versiune îmbunătățită a P-193 produsă de Krupp conținând 30% nichel, 14% crom , 1,75% titan și 0,12% carbon . [9] Ulterior, din cauza lipsei de nichel, a fost necesar să se aleagă materiale alternative precum Cromadur , un oțel neaustenitic care conține 12% crom și 18% mangan . Cu acest aliaj a fost posibil să se obțină lame goale prin intermediul unui proces de îndoire a unei foi de Cromadur. [6] Aerul luat în aval de ultima etapă a compresorului a fost trecut în interiorul palelor turbinei pentru a le răci. Aerul pentru răcirea statorilor turbinei a fost în schimb luat între compresor și camera de ardere. [9]
Tot pentru turbină, începând din vara anului 1943, au existat probleme cu vibrațiile. La intrarea în rezonanță, paletele au avut tendința de a se fractura. Max Bentele, care în trecut rezolvase probleme similare cu compresorul, a fost chemat înapoi de Franz. Bentele credea că configurația cu șase camere de ardere și cele trei suporturi ale motorului în aval de turbină a indus rezonanța în paletele rotorului. În versiunea 004 A, aceste fenomene nu au avut loc deoarece motorul funcționa la viteze și temperaturi mai mici. Paletele au fost apoi scurtate cu un milimetru (crescându-și astfel frecvența de rezonanță) și viteza de rotație a fost redusă de la 9000 la 8700 rpm. [7]
Duza de evacuare
Duza a fost echipată cu o configurație cu geometrie variabilă în care un corp central (supranumit pentru forma sa " Zwiebel ", ceapă ) se putea deplasa axial înainte și înapoi, variind zona de ieșire în raport cu viteza de rotație a motorului (și, prin urmare, cu debitul gazelor de eșapament).
Versiuni
- Jumo 004 A - Prima versiune construită în mai puțin de 50 de unități cu 840 kg de tracțiune. Instalat pe Me 262 (18 iunie 1942) și Ar 234 (august 1943) [1]
- Jumo 004 B-0 - Versiune mai ușoară de 100 kg construită în doar 5 unități, testată pentru prima dată între februarie și martie 1943. [1]
- Jumo 004 B-1 - Versiune cu primele două trepte de compresor reproiectate. Tracțiune de la 900 kg la 8700 rpm, raportul de compresie a crescut de la 3,2: 1 la 3,5: 1, testat între mai și iunie 1943. [1]
- Jumo 004 B-4 - Similar cu B-1, avea palete de turbină goale, răcite cu aer și a fost introdus începând din decembrie 1944. Între versiunile B-1 și B-4 au fost construite în total aproximativ 6000.
- Jumo 004 D-4 - Versiune îmbunătățită a modelului B-4 în ceea ce privește performanța la altitudine și fiabilitatea. Cameră de ardere nou proiectată și 6 bujii în loc de 3 originale. O versiune actualizată a compresorului B-2 a fost planificată să fie superioară aerodinamic, dar avea probleme cu vibrațiile. Puterea așteptată a fost de 1000 kg, iar utilizarea unui post-arzător era de așteptat să crească forța cu încă 15-20%. Producția ar fi trebuit să înceapă în mai 1945. [1]
- Jumo 004 H-4 - Nou design cu compresor axial cu 11 trepte, cu un raport de compresie de 5,5: 1, turbină în două trepte, greutate de aproximativ 1200 kg pentru o presiune estimată de 1800 kg.
- Jumo 012 - Versiune mărită a H-4 lungime de aproximativ 5 metri, echipată cu doi arbori pentru grupurile de presiune joasă și înaltă (compresor și turbină), diametru de 1,1 m, greutate de 2200 kg pentru 3000 kg de forță așteptată. Construcția primului model a fost planificată între aprilie și mai 1945. [1]
- Jumo 022 - Versiunea turbopropulsoare cu elice anti-rotative a rămas în stadiul de proiectare. Conform specificațiilor, ar fi produs 6000 CP la o altitudine de 8 km în timp ce zbura la 800 km / h. [1]
Avion utilizator
- Arsenal VG-70
- SNCASO SO.6000-1 Triton (primul prototip)
- Arado Ar 234
- Focke-Wulf Ta 183 (numai proiect)
- Heinkel He 280 (prototip)
- Henschel Hs 132 (numai proiect)
- Horten Ho 229 (prototip)
- Junkers Ju 287 (prototip experimental)
- 262. Messerschmitt Me
- Yakovlev-Jumo (Yak-3 Yumo)
Motoare comparabile
Notă
- ^ a b c d e f g Tsien , paginile 119-120 .
- ^ a b Hirschel , p. 226 .
- ^ a b Hirschel , p. 235 .
- ^ a b ( EN ) JET ENGINE JUMO 004 ( PDF ), pe Förderverein Technikmuseum „Hugo Junkers“ Dessau eV . Adus la 4 august 2011 (arhivat din original la 15 septembrie 2012) .
- ^ Pavelec , p. 31 .
- ^ a b Pavelec , p. 32 .
- ^ A b (EN) B. Cyrus Meher-Homji, Anselm Franz și Jumo 004 , pe simonawhite.pwp.blueyonder.co.uk. Adus la 3 august 2011 (arhivat din original la 7 august 2011) .
- ^ (EN) German Jet Rivals pe www.flightglobal.com, 13 septembrie 1943. Accesat la 29 iulie 2011.
- ^ a b ( EN ) John Foster, Messerschmitt Me-262 Jet Fighter - Part II - The Power Plant ( PDF ), la www.enginehistory.org . Accesat la 4 august 2011 (arhivat din original la 20 martie 2012) .
Bibliografie
- (EN) Bill Gunston, World Encyclopedia of Aero Engines - ediția a 5-a, Stroud, Gloucestershire, Sutton Publishing Limited, 2006 ISBN 0-7509-4479-X .
- (EN) Sterling Michael Pavelec, The Jet Race and the Second World War, Greenwood Publishing Group, 2007, ISBN 978-0-275-99355-9 .
- ( EN ) Ernst Heinrich Hirschel, Horst Prem, Gero Madelung, Cercetări aeronautice în Germania: de la Lilienthal până astăzi , vol. 147, Bernard & Graefe Verlag, ISBN 978-3-540-40645-7 .
- ( EN ) HS Tsien, HL Dryeden, FL Wattendorf, FW Williams, F. Zwicky, WH Pickering, Supliment de inteligență tehnică - Un raport pregătit pentru Grupul științific consultativ AAF [ conexiune întreruptă ] , Comandamentul pentru material aerian al sediului, mai 1946.
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Junkers Jumo 004
linkuri externe
- ( EN ) Junkers Jumo 004 , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
