Двигатель такт 797 – «Второй» V-образный двенадцатицилиндровый авиационный двигатель фирмы Jumo L88. Германия

Содержание

«Казанское моторостроительное производственное объединение» // Россия


Общая информация о компании

РегионРоссия — Казань
Адрес организацииул.Дементьева, 1, г.Казань, Татарстан, РФ, 420036
Телефон+7 (843) 526-76-86 Факс: +7 (843) 570-81-04
Официальный сайтhttp://www.kmpo.ru
Электронная почта[email protected]; [email protected]
Название компанииКазанское моторостроительное производственное объединение

Дополнительная информация о компании

Производство: авиационные двигатели, авиационное корпусное оборудование, узлы и детали самолетов и вертолетов, паровые и газовые турбины и двигатели; двигатели «Такт 797» для дельтапланов и легких самолетов; установка турбогенераторная; культиваторы фрезерные почвообрабатывающие; печи для выпечки хлеба; автоматическая газоперерабатывающая станция

Подробная информация о предприятии

Авиационное корпусное оборудование, узлы и детали самолетов и вертолетов. Авиационные двигатели и их компоненты. Арматура и соединения для труб и шлангов металлические. Вентили и краны для пищевой промышленности и производства напитков металлические, клапаны, краны и арматура трубопроводная (фитинги) металлические. Вентиляторы, воздуходувки для авиационной техники. Генераторы постоянного и переменного тока для авиационной техники. Двигатели реактивные для самолетов, моторы для модельных самолетов. Дополнительные приспособления, компоненты и запасные части для сельскохозяйственных машин и оборудования, запасные части и принадлежности для зерноуборочных комбайнов. Зернорушки, соломорезки, кормоизмельчители для животноводческих ферм. Клапаны металлические для пищевой промышленности и производства напитков. Компрессоры, газовые. Культиваторы самоходные садовые. Машины и оборудование для хлебопекарен. Оборудование электрическое для авиационной техники. Паровые и газовые турбины и двигатели. Печи для пекарен для выпечки печенья, кексов и тортов. Подрядчики по монтажу труб и трубопроводов в строительстве, трубопроводов газораспределительных систем. Сельскохозяйственные машины и оборудование. Тракторы и самоходные культиваторы для сельского хозяйства

Рубрики компании

Оборудование и инструменты
Промышленность
Сельское хозяйство
Транспорт и перевозки

Компания на карте, схема проезда

Казанское моторостроительное производственное объединение — краткая анкета компании

Направлениями деятельности компании являются «Оборудование и инструменты / Газовое оборудование, Оборудование и инструменты / Пищевая промышленность — оборудование, Промышленность / Металлургия, Промышленность / Трубопроводы – строительство и эксплуатация, Сельское хозяйство / Сельскохозяйственная техника – производство, продажа, Транспорт и перевозки / Авиация». Компания Казанское моторостроительное производственное объединение находится по адресу ул.Дементьева, 1, г.Казань, Татарстан, РФ, 420036 в регионе Россия, Казань. По следующим телефонам вы можете связаться с представителями компании — +7 (843) 526-76-86 Факс: +7 (843) 570-81-04. Для посещения официального веб-сайта организации используйте следующий адрес — http://www.kmpo.ru. Адрес электронной почты для связи с администрацией — [email protected]; [email protected]

Бесшатунный двигатель Вуля. — Альтернативная История

Представляю вашему вниманию ещё один, так сказать, двигатель будущего. Конструкция его не настолько революционна как у двигателя Кузнецова, но у него есть одно неоспоримое достоинство – такой мотор построен и работает.

Вид на дизельный бесшатунный двигатель со стороны радиатора

С момента появления двигателя внутреннего сгорания специалисты всего мира непрерывно занимаются его совершенствованием. Каких только конструкций за прошедшее время не было придумано. Однако лишь малой части из них удалось стать серийными образцами. Остальные, несмотря на оригинальность заложенных идей, так и не вышли из стадии эксперимента. Впрочем, имеются силовые установки, которые, прежде чем завоевать «место под солнцем», проходят тернистый и долгий путь. Одной из них является бесшатунный двигатель.

Содержание:

ИСТОКИ

Известно, что в кривошипно-шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания почти четвертая часть полезной мощности уходит на трение. Другая отрицательная сторона таких моторов — увеличение сил инерции, количества вспышек с повышением числа оборотов, а следовательно, и рост тепловой напряженности цилиндра. Действительно, преобразование прямолинейного перемещения поршня во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатуна вызывает появление бокового усилия на стенку цилиндра. Чтобы избежать связанного с этим повышенного износа поршней, им придают конусную форму, а их юбки делают эллипсными. Однако это не решает проблемы в корне. Неизбежная боковая нагрузка на стенку цилиндра увеличивает потери на трение, отрицательно отражающиеся на величине механического КПД двигателя. Бороться с этим явлением можно с помощью конструкции, в которой шатун бы двигался только возвратно-поступательно, не совершая угловых качаний относительно поршневого пальца.

Устройство бесшатунного авиадвигателя ОМБ С. С. Баландина

1 — Поршень

2 — Шток

3 — Направляющие крейцкопфа

4 — Коленчатый вал

5 — Камеры сгорания

6 — Шестирёнчатый вал, синхронизирующий вращение кривошипа

7 — Кривошип

8 — Крейцкопф

За практическое воплощение такой идеи еще в 1940 году взялся выдающийся отечественный инженер С. С. Баландин. На базе 5-цилиндрового звездообразного авиационного мотора М-11 он создал версию с четырьмя цилиндрами, названную ОМБ — особый мотор Баландина. Испытания этого образца и его модификации, построенной в 1944 году, дали потрясающие результаты. Бесшатунный двигатель оказался на 33% мощнее и на 84% меньше в площади поперечного сечения, вдвое уменьшились размеры радиаторов систем охлаждения и смазки. Но самое главное—за счет резкого сокращения потерь на трение между поршнем и цилиндром механический КПД увеличился с 0,86 до 0,94, а моторесурс вырос в 18 раз! Снизился и удельный расход топлива.

В ОКБ-2 Наркомата авиапромышленности, возглавляемом С. С. Баландиным, по той же схеме было изготовлено и испытано несколько других опытных двигателей. В любом из них две противоположные пары поршней связаны между собой жестким штоком, который в середине имеет подшипник, охватывающий шейку коленчатого вала. На каждом штоке по обеим сторонам подшипника выполнены ползуны, которые скользят по направляющим в картере, полностью разгружая поршень и цилиндр от боковых усилий. Неудивительно, что в данном случае поршень превращается в своеобразный держатель для поршневых колец, которые герметизируют стык поршень—цилиндр. Поэтому допуски на размеры поршня устанавливаются менее жесткими. Сам по себе коленчатый вал не простой — он разрезан на три части. Средняя часть похожа на обычный коленчатый вал, а крайние являются кривошипами, в которых на подшипниках вращается средняя часть. Благодаря этому штоки с поршнями ходят взад-вперед, а коленчатый вал вращается. Для синхронизации вращения кривошипов, а также для съема мощности служит специальный вал: крутящий момент на его шестерни передают зубчатые венцы, расположенные на кривошипах.

Принципиальная схема V-образного бесшатунного двигателя

1 — Поршень

2 — Кривошип

3 — Коленчатый вал

4 — Шатунный подшипник

5 — Подшипник кривошипа

6 — Шток

Нельзя не отметить, что если в обычном поршневом двигателе сила давления газов передается через относительно маленький подшипник верхней головки шатуна, а затем через подшипник его нижней головки (он уже больше, но и нагрузки здесь возрастают: добавляются силы инерции от вращения), то в схеме Баландина подшипник всего один, да и размер его гораздо солиднее, чем у подшипника нижней головки обычного шатуна. Силы инерции у «бесшатунника» также меньше, а сама нижняя головка является неразъемной. Пары поршней перемещаются возвратно-поступательно по двум взаимоперпендикулярным направлениям. Когда один из них приближается к головке цилиндра, осуществляя сжатие топливновоздушной смеси, другой, жестко связанный с ним штоком, удаляется от головки противоположного цилиндра, движимый энергией уже подожженной смеси. При этом механизм функционирует с частотой 2000 двойных ходов в минуту или почти 70 — в секунду.

 Естественно, при отсутствии угловых колебаний штока относительно поршня появляется возможность создания двигателя двойного действия. В итоге рабочий процесс идет по обе стороны поршня, что позволяет получить почти вдвое большую мощность. Помимо 4-цилиндровой схемы бесшатунного двигателя возможны конструкции с восемью, двенадцатью, шестнадцатью цилиндрами и т. д. Правда, в тот период считалось, что угол между цилиндрами из-за особенностей кинематической схемы допустим любой, кроме 0° и 180°, поскольку, по мнению специалистов, невозможно было получить конструкцию, в которой цилиндры расположены в один ряд или оппозитно. Зато препятствий для создания низкого компактного мотора с крестообразным, Х-образным или V-образным расположением цилиндров не существовало.

Общий вид двигателя со стороны маховика.

Уже во время Великой Отечественной войны стало ясно, сколь заманчивые перспективы таит в себе бесшатунный двигатель. Понятно, почему в работе над ОМБ оказались задействованы три ОКБ и пять серийных заводов Наркомата авиапромышленности, не считая Академии им. Н.В. Жуковского и трех НИИ. Да и сам С. С. Баландин старался не отставать. Экспериментальный авиадвигатель МБ-4 одинарного действия при габарите, сопоставимом с двигателем «Волги», имел близкую к нему массу и развивал в полтора раза более высокую мощность (140 л. с. при 2200 мин-1). Удельная мощность двигателя составляла 20,4 л. с./л, удельная масса — 1,14 кг/л. с., удельный расход топлива в эксплуатационном режиме — 220 г/л.с. в час. Последний из опытных моторов — 8-цилиндровый ОМ-127РН двойного действия, оснащавшийся системой впрыска топлива и турбонаддувом, развивал мощность 3500 л.с. Более того, работы над столь многообещающим двигателем привели к началу постройки авиационного мотора мощностью 10000 л. с. и массой З,5 т, что в 200 раз легче стационарного дизеля той же мощности. Наконец, в ОКБ-2 приступили к проектированию бесшатунного авиадизеля мощностью 20000 л.с. И всего при 24 цилиндрах! Для сравнения: разработанный американской фирмой Laicoming авиационный поршневой мотор ХР-7755 мощностью 5000 л. с. имел 36 цилиндров при несравнимо худших характеристиках.

 Бесспорность перехода авиации на реактивную тягу привела в начале 50-х годов прошлого века к сворачиванию деятельности ОКБ Баландина, хотя уже тогда удалось разработать поршневые моторы, равные по мощности, габаритам и массе турбовинтовым двигателям, к тому же более экономичные. В 1957 году С. С. Баландин, уже после прекращения работ, получил закрытое для публикации авторское свидетельство на «Двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом». После снятия запрета вышла книга «Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания» (первое издание — в 1968 году, второе — в 1972-м).

вернуться к меню ↑

ДЕНЬ НЫНЕШНИЙ И ДЕНЬ ГРЯДУЩИЙ

Попытки создать «бесшатунник» для установки на различные мобильные системы, в том числе на бронетанковую и автомобильную технику в нашей стране предпринимались неоднократно. Проектировщики оценили достоинства двигателя Баландина, который, по сравнению с рядом поршневых двигателей внутреннего сгорания и газовыми турбинами, был компактнее и менее металлоемок. Для изготовления многих его деталей пригодны действующие технологии и оборудование моторостроительных производств автомобильной промышленности. Кроме того, в пользу «бесшатунника» говорили: высокая удельная мощность, минимальное число деталей, идеальная уравновешенность (амплитуды вибраций самых мощных образцов являлись неправдоподобно малыми — порядка несколько микрометров). К тому же по технологичности мотор Баландина заметно превосходил тот же двигатель Ванкеля.

Блок цилиндров.

На Брянском автозаводе разработали проект бесшатунного двигателя с X-образным расположением цилиндров. Зиловские инженеры в конце 80-х годов прошлого века построили опытный образец дизельного «Баландина», который успешно прошел стендовые испытания. По сравнению с серийным дизелем ЯМЗ-238, на каждые два цилиндра которого приходятся 28 деталей, разработали бесшатунный компрессор для питания пневмосистемы грузовиков. Аналогичные работы проводили молодые конструкторы инициативной группы «Трек» Московского авиационного института.

И все-таки двигатель Баландина так и не получил широкого распространения. Почему? Главный изъян мотора — появление так называемых избыточных кинематических связей. Дело в том, что шток, связывающий между собой поршни, имеет три опоры. Дополнительная опора в этом случае играет роль избыточной связи. Чтобы такой механизм надежно функционировал, необходима либо высокая податливость опор, либо безупречная точность изготовления деталей. А поскольку опоры коленчатого вала или сам вал сделать податливыми нельзя, остается уповать на технологию высочайшего уровня, доступную эксклюзивным производствам. Но даже при выполнении этого условия естественный износ деталей во время работы может свести все усилия по получению высокой точности на нет. Однако остается еще один способ выбраться из тупика — изменить кинематическую схему. Как раз этим и воспользовался инженер А. Вуль из Харькова, предложивший собственный способ решения проблемы. Вообще, вопросами бесшатунного двигателя украинский последователь С. С. Баландина вместе со своими единомышленниками занимается с 1994 года. За это время специалисты организованной для этой цели лаборатории создали несколько образцов. Первые два из них представляют автомобильные V-образные 4-цилиндровые дизели объемом 2,0 и 2,8 л и расчетной мощностью 68 и 136 л. с. соответственно.

Конечно, собрать в условиях не заводского производства необычный двигатель, а тем более дизель, без всякого преувеличения, является сверхзадачей. Но на стороне А. Вуля оказались упорство, невероятная работоспособность и огромный опыт ремонта современных зарубежных дизелей. В течение нескольких лет в лаборатории были созданы серьезный станочный парк и современный испытательный стенд с нагрузочным электродвигателем двустороннего действия.

В двигателе А. Вуля одностороннего действия два штока, находящихся рядом на коленчатом вале, развернуты друг относительно друга на угол 90°. Сам вал совершает двойное вращение: вокруг собственной оси и вокруг оси кривошипа. Именно такая кинематика механизма позволяет передавать мощность от поступательно движущихся штоков на вращающийся по определенной траектории коленчатый вал и далее на кривошипы.

При материализации своего замысла А. Вуль наиболее сложные элементы заимствовал от импортного дизеля. Речь идет об индивидуальных головках цилиндров (диаметром 100мм) и форсунках, а камеру сгорания и ее относительное расположение пришлось попросту скопировать. При этом, по сравнению с базовым мотором, несколько увеличено давление впрыска топлива, сокращена его продолжительность, изменен угол опережения впрыска. Сочетание готовых и оригинальных узлов привело к рождению 4-цилиндрового V-образного дизеля с углом развала 90°, работающего по четырехтактному циклу. При этом из-за особенностей схемы вспышки в камерах сгорания дизеля чередуются неравномерно: 0°, 90°, затем пауза 270° и снова 0° и 90°. Такой процесс работы потребовал использовать топливный насос распределительного типа зарубежного производства со встречно движущимися плунжерами, изначально предназначенный для 8-цилиндрового двигателя, и еще направлять топливо на слив из четырех дополнительных штуцеров. Дополнив «бесшатунник» генератором, стартером и вкладышами от различных марок грузовых и легковых автомобилей, а также снабдив силовую установку изрядным количеством деталей собственного изготовления, А. Вуль получил вполне работоспособную конструкцию.

Компоновка оппозитного 4-х цилиндрового дизеля конструкции Вуля.

Не останавливаясь на достигнутом, группа А. Вуля пошла дальше: был построен 4-цилиндровый дизель с оппозитным расположением цилиндров, что прежде в бесшатуной схеме реализовать не удавалось. Двигатель оборудован непосредственным впрыском и двойным наддувом, включающим турбокомпрессор и механический наддув. Рабочий объем двигателя составляет 2 л, мощность — 150 л.с. Подобные характеристики позволяют устанавливать мотор на многие виды автотранспортной техники.

Вместе с тем было проведено эскизное проектирование и прочностное моделирование наиболее нагруженных элементов оппозитного дизеля на основе классического кривошипно-шатунного механизма, имеющего ту же размерность, аналогичный рабочий процесс и примерно те же габаритные размеры, что и у дизеля на основе бесшатунной схемы. Такой подход связан, в первую очередь, с тем, чтобы более критично оценить ожидаемые преимущества бесшатунного двигателя. Наличие трехопорного коленчатого вала в спроектированном оппозитном двигателе с кривошипно-шатунным механизмом, конечно, не является идеальным решением, но многолетняя зарубежная практика эксплуатации оппозитных бензиновых моторов с экстремальным форсированием (Subaru, Porsсhe, Ferrari, Volkswagen) позволяет предположить, что проблема усталостной прочности коленчатого вала является разрешимой.

Выводы, сделанные при сравнении двигателей обоих проектов, не во всем совпали с ожиданиями разработчиков. Например, при организации подпоршневого наддува в бесшатунном двигателе его преимущество нивелируется, а масса «бесшатунника» с подпоршневым наддувом несколько превышает массу аналога с кривошипно-шатунным механизмом, не имеющего подпоршневого наддува.

Повышенный механический КПД бесшатунного двигателя обеспечивается переносом трения юбки поршня о гильзу из «горячей» зоны с ухудшенными условиями смазки внутрь механизма, где используются линейные подшипники скольжения с эффективной жидкостной смазкой. Помимо всего прочего это приводит к заметному увеличению ресурса цилиндропоршневой группы. Увеличенный тепловой КПД стал возможен благодаря иному закону движения поршня. Расчетное уменьшение расхода топлива в этом случае достигает 5–7%. При прочих равных условиях поршень в таком двигателе находится дольше возле верхней мертвой точки, что увеличивает объем топлива, сгоревшего при постоянном объеме.

Поскольку закон движения поршня точно соответствует синусоидальному, силы инерции первого порядка уравновешиваются противовесами, присоединенными к силовым элементам механизма, а силы инерции второго и высших порядков в такой конструкции вообще практически не возникают.

В качестве материала для изготовления всех корпусных и некоторых силовых элементов использовались алюминиевые сплавы и композитные материалы. В итоге масса двигателя была снижена до 130 кг с возможностью дальнейшего улучшения этого показателя.

Применение прямого гидростатического привода клапанов газораспределительного механизма дало возможность упростить конструкцию дизеля с раздельными головками цилиндров, сделать ее более компактной, а также повысить надежность агрегата в целом.

Одной из главных задач при проектировании нового дизеля стало снижение токсичности выхлопа. Известно, что в результате сгорания масла, находящегося на стенках цилиндров двигателя, в его выхлопе содержится высокотоксичное вещество бензопирен, которое является сильным канцерогеном. Замысел состоит в том, чтобы вовсе отказаться от смазки стенок цилиндра за счет масла и достичь нулевого уровня расхода масла на угар благодаря применению несмазываемой пары поршень–гильза.

Считается, что при правильной работе бесшатунного механизма поршень не касается стенок цилиндра, поэтому его изготовили из легированной стали. Поршневые кольца выполнены из углеродной композиции, а гильза цилиндра — из алюминиевого сплава, покрытого слоем оксида алюминия. Работа такого узла напоминает функционирование щеточного узла коллекторного электродвигателя. Для обеспечения достаточной теплопередачи поршневые кольца выполнены массивными и поджаты изнутри к стенкам цилиндров пружинными экспандерами наподобие тех, что применяются в обычных маслосъемных кольцах. Охлаждение стального поршня обеспечивается воздухом подпоршневого компрессора.

В двигателе с обычным кривошипно-шатунным механизмом такая схема уплотнения имела бы худшую работоспособность, поскольку там кольца имеют значительную подвижность в радиальном направлении относительно поршня, совершающего перекладки между стенками цилиндра в районе верхней и нижней мертвой точки, а также опрокидывающее движение относительно оси пальца. У «бесшатунника» величина перекладок поршня в 5–10 раз меньше, опрокидывание отсутствует, поэтому требования к механической прочности уплотнений цилиндров значительно снижаются. Массивность колец необходима для обеспечения жесткости, а также для обеспечения необходимой площади контакта, которая отводит тепло в стенки цилиндров. Газы, прорвавшиеся через поршневые уплотнения, также не контактируют с маслом и направляются подпоршневым нагнетателем непосредственно в систему впуска двигателя для дожигания, что обеспечивает их полную рециркуляцию.

Развитие описанной конструкции открывает путь к появлению автомобильных двигателей со значительно увеличенными межсервисными пробегами. Становится реальной замена масла через 100 тыс. км, а в перспективе и через 200. Задача-максимум группы А. Вуля состоит в том, чтобы создать двигатель, который вообще не нуждается в замене масла в течение всего срока эксплуатации, аналогично тому, как это реализовано, например, в механических коробках передач многих современных автомобилей. Минимальный удельный расход топлива при испытаниях бесшатунного дизеля А. Вуля составил 165–170 г/кВт.ч, ресурс — 5000 ч, что соответствует приблизительно 350 тыс. км пробега.

Универсализация проекта, по мнению авторов, почти не является дополнительным ограничением и компромиссом между всеми возможными потребителями. Критически нагруженные узлы в любом случае могут рассчитываться, исходя из требований минимальной массы при максимальной несущей способности деталей, что при серийном производстве напрямую снижает их себестоимость. Запас же прочности, определяемый отношением максимально расчетной нагрузки к максимально действующей нагрузке и влияющий на ресурс изделия, выбирается исходя из назначения двигателя, после чего определяется конструкция и необходимое число его секций. Поскольку снятие мощности в оппозитном дизеле производится не с кривошипных валов (водил), а с вала отбора мощности, который может иметь различное (произвольное в определенных границах) передаточное отношение по отношению к кривошипным валам, возможно получение широкого диапазона чисел оборотов и крутящих моментов на выходном вале двигателя. Это делает возможной упрощенную адаптацию мотора для различных потребителей, которым необходимы различные максимальные числа оборотов выходного вала. Редуктор оказывается интегрированным в конструкцию двигателя и может перенастраиваться относительно несложным способом.

На первом этапе реализации проекта А. Вуль и его коллеги считают целесообразным проектирование и подготовку производства двигателя автомобильного типа для оснащения им в том числе легких грузовиков или микроавтобусов. К сказанному следует добавить, что основные технические решения по примененной версии кривошипно-ползунного механизма двигателя защищены международными заявками (стадия выдачи патентов США, Англии, Германии, России и Украины). Изобретения касаются преодоления важнейшей проблемы бесшатунных механизмов — склонности к образованию избыточных кинематических связей, т. е. к конфликтам траекторий движения ползуна и поршня, ползуна и ползунной шейки коленчатого вала.

Сборка бесшатунного дизельного двигателя

Ближайшее будущее покажет, насколько реальны перспективы применения бесшатунного двигателя на автомобильном транспорте в условиях серийного и массового производства.

Внешний вид V-образного 4-х цилиндрового дизеля Вуля.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОППОЗИТНОГО БЕСШАТУННОГО ДИЗЕЛЯ ПРОЕКТА А. ВУЛЯ

Максимальная мощность при 4000 мин-1, л. с.

150

Максимальная частота вращения выходного вала (маховика) дизеля, мин-1

5600

Число цилиндров

4

Диаметр цилиндров, мм

85

Ход поршня, мм

88

Рабочий объем, л

2,0

Минимальный удельный расход топлива, г/кВт.ч

165–170

Моторесурс, час

5 000

Масса, кг

130

Габаритные размеры, мм:

длина

ширина

высота

427

734

538

PS. Кстати, подумалось, что фамилия автора, очень хорошо подходит для будущего имени нарицательного, для моторов, сделанных по этому принципу. Сейчас есть дизель, в будущем будет – вуль.

Источник — http://www.mbm.by/raznoe/dvigateli-besshatunnoe-serdtse-avtomobilya.html

«Второй» V-образный двенадцатицилиндровый авиационный двигатель фирмы Jumo L88. Германия

На основе ранее созданного рядного 6-ти цилиндрового авиационного двигателя L8 в конструкторском бюро моторостроительного подразделения Jumo фирмы Junkers в городе Dessau в 1929 году был разработан еще один V-образный 12-ти цилиндровый авиационный двигатель, получивший обозначение L88. Этот двигатель представлял собой результат реализации на практике всех возможностей немецкого авиационного двигателестроения второй половины 20-х годов по созданию сравнительно мощного для того времени авиационого двигателя. К этому времени двигатель L88 развивавший максимальную мощность 800 л.с. (590 кВт.) был самым мощным из того, что к тому времени имела в своём распоряжении немецкая авиационная промышленность. И даже в сравнении с имевшимися в то время зарубежными мощными двигателями L88 занимал ведущие позиции.

В 1929 году L88 был испытан на испытательном стенде и примерно годом позже 2-е силовые установки этого типа с длинными валами были установлены внутри корпуса самолёта G38. По своему исполнению L88 был близок к ранее созданному двигателю L55. Различие заключалось только в том, что L88 представлял собой 2 соединённых вместе общим картером под углом 60 град. рядных 6-ти цилиндровых двигателя L8. Вес и развиваемая L88 мощность были почти в двое выше чем у L8. Взлётная мощность L88 800 л.с. (590 кВт.) развивалась при уже сниженных до 1870 об/мин оборотах. Прочие удельные характеристики почти не изменились. Преимуществом этой силовой установки хотя и увеличивавшим её вес являлся понижающий редуктор, который позволял оптимизировать обороты развиваемые двигателем и воздушным винтом. Видимо в Dessau были довольны достигнутыми двигaтeлем характеристиками хотя в сравнении с ранее созданным L8 имелся резерв в части увеличения развиваемых силовой установкой оборотов на 200 об/мин. С другой стороны известно, что L88 испытывался при увеличенных на 5 % до 1965 об/мин оборотах и такие обороты теоретически допускалось развивать при эксплуатации данной силовой установки. Видимо всё же имелись какие то технические проблемы по которым максимально допустимые при эксплуатации максимальные обороты оснащенного редуктором двигателя лимитировалась меньшей величиной. При увеличении максимальных оборотов и давления нагнетаемого воздуха в перспективе можно было увеличить развиваемую силовой установкой мощность. Это было бы необходимопо скольку профессор Junkers хотел создать специальный высотный самолёт который мог бы летать в стратосфере и на котором были бы установлены силовая установка L88 и герметичная кабина. По сохранившимя данным фирмы Jumo силовая установка L88 имела 5 несколько отличавшихся друг от друга вариантов:

Нормальный вариант силовой установки

Силовая установка наиболее простого исполнения с понижающим редуктором без нагнетателя и прочего дополнительного оборудования. Эта силовая установка поступила для испытаний на стенде в 1929 году. Её сухой вес составлял 680 кг. Данный вариант был первой силовой установкой которую получил самолёт Ju-49. Затем эта силовая установка планировалась в качестве опытной силовой установки для первого, еще одномоторного варианта транспортного самолёта Ju-52.

Вариант силовой установки с удлинённым валом воздушного винта

Для получения более высокой эффективности воздушного винта воздушный винт должен был быть вынесен как можно более вперёд перед крылом. Такое расположение винта оказывало благоприятное воздействие на поток воздуха обтекающий крыло. Менять место расположения тяжелого двигателя из за необходимости сохранения центра тяжести было нельзя и тогда было принято решение применять длинный 1,2 метра 75-ти килограммовый вал воздушного винта.

Промежуточный вариант L88/55

В начале испытаний силовой установки были отмечены неполадки с клапанами двигателя L88. Устранение возникших неполадок требовало некоторого времени. Для того чтобы иметь возможность и далее проводить испытания этой новой силовой уcтановки было решено временно применять уже проверенные на деле клапаны от предыдущего варианта силовой установки L55. Поэтому новая силовая установка с клапанами от старой L55 и получила двойное обозначение L88/55.Величина развиваемой этой силовой установкой мощности находилась примерно посередине между величинами мощностей старой L55 и новой L88 силовых установок. Эту силовую установку применяли во время первых полётов самолёта G38.

Силовая установка с гидравлическим сцеплением и с демпфером, снижающим уровень вибрации

При помощи этой инновации можно было добиться значительного снижения уровня возникающей при работе силовой установки вибрации и в то же время избежать значительных колебаний величины крутящего момента ,что положительно сказывалось на надёжности всей силовой установки и увеличения уровня безопасности полёта. Установка фемпфера в ящике перед редуктором увеличила общий вес силовой установки до 940 кг.

Силовая установка с высотным нагнетателем

Как известно эта силовая установка планировалась в качестве силовой установки для самолёта Ju-49 и должна была гарантировать возможность достижения не обычайно большой для того времени высоты полёта. Это означает, что в данном случае речь идёт о первых разработках которые должны были привести к созданию на базе двигателя L88 специальной высотной силовой установки. Мы расскажем о ней не много позднее по подробнее. Для того чтобы привлечь внимание к разработке этого самолёта предназначенного для исследования условий полёта на больших высотах соответствующих ведомств, а именно „Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft“и DVL (немецкий испытательный центр воздухоплавания)профеcсор Junkers предпринял ряд мер. Научно-исследовательское подразделение фирмы Junkers для того чтобы вторгнуться в до сих пор не достаточно хорошо изученную область воздухоплавания провела ряд серьёзных исследований. Ju-49 с модифицированной силовой установкой L88 по расчетам разработчиков должен был достичь по меньшей мере высоты 14 км. Как сообщал в своём докладе W.Gesche для этого специально были подготовлены специальные нагнетатели, система воспламенения топливо- воздушной смеси, система смазки, система охлаждения, карбюраторы, система подачи топлива и воздушные винты. В этих работах принимал участие ставший позднее руководителем DVL G.Bock. В докладе сообщалось, что исследования и разработка высотного нагнетателя велась научно-исследовательским подразделением фирмы Junkers уже давно и при этом возникали достаточно серьёзные проблеммы. Первый высотный двигатель L88 получил в 1932 году одноступенчатый нагнетатель типа Gt4. Это гарантировало получение высотности в 6 км. При этом нагнетатель подавал к двигателю сжатый воздух в количестве 0,65-0,85 кг/сек. Силовая установка на этой высоте развивала мощность 515 кВт. (700л.с.).Cкорость вращения нагнетателя достигал 22300 об/мин. Первые полёты Ju-49 в 1931 году выполнял с наиболее простой по исполнению силовой установкой L88 предназначенной для использования на малых высотах. В 1932 году приступили к выполнению полётов с высотной силовой установкой с нагнетателем типа Gt4. С этой силовой установкой Ju-49неоднократно поднимался на высоты более 9 км. Осенью 1933 года самолёт Ju-49 и всё что имело отношение к данной программе было предано заказчику DVL и DVL приступило к самостоятельным испытаниям материалы о которых содержались в строжайшей тайне и потому о полученных в ходе испытаний ТТХ Ju-49 мало что было известно. Сравнительно низкая высотность силовой установки полученная в ходе практических испытаний ситала причиной еще большей активизации работ по этой теме. Научно-исследовательский центр фирмы Junkers вместе с DVL продолжили разработку более совершенных механических нагнететелей с редукторами. Был разработан новый 2-х ступенчатый нагнетатель Gt5. В середине 30-х годов высотность силовой установки L88 с этим нагнетателем постепенно могла быть доведена с 9,0 км. до 12,5 км. Cамолёт с подобной силовой установкой получил возможность достигать необычайно больших высот. Был достигнут нижний слой стратосферы, но первоначально поставленная задача по достижению высоты полёта в 14 км не была осуществлена. Возможно одной из причин по которой не удалось достигнуть высоты 14 км была не совершенная аэродинамика самолёта с крупногабаритным не убирающимся шасси и выдвижными радиаторами силовых установок. И тем не менее Ju-49 был одним из первых, если не первым высотным самолёт сумевший подниматься на такую рекордно большую для того времени высоту. Нa данном самолёте использовался воздушный винт с очень большим в 5,6 метров диаметром. В целях получения высокой эффективности воздушного винта его обороты были довольно низкими: винт перемещал большой объём воздуха с не большой скоростью. Поэтому скорость Ju-49 находилась в диапазоне 200-250 км/час. Эта скорость достигалась при сравнительно не высокой мощности силовой установки. С учетом сравнительно не большого практического опыта который имели в конце 20-х годов разработчики фирмы Junkers это было не плохим показателем. Деревянный воздушный винт при получении необходимой мощности силовой установки и оборотов по расчетам должен был обеспечить самолёту возможность достижения потолка полёта в 14 км. Очень большой диаметр воздушного винта на малых высотах создавал большой крутящий момент и его максимальные обороты были ограничены величиной в 1000 об/мин. Hе смотря на то, что при этом силовая установка развивала максимально высокие допустимые обороты старт и набор высоты из за не достаточно полного использования реальной мощности силовой установки были сложны. В данном случае очень требовался воздушный винт с регулируемым шагом, но в то время такие винты еще не были разработаны. Для избегания достижения законцовками лопастей винтов скорости звука максимальные обороты воздушного винта были ограничены при помощи понижающего редуктора с редукцией 0,405 самолёта. Для самолёта G38 применялись воздушные винты меньшего диаметра и редуктор этого варианта силовой установки имел редукцию равную 0,694. Общее состояние экономики почти во всех странaх мира в начале 30-х годов было очень сложное. Всё что было связано с воздухоплаванием так же находилось не в самом лучшем состоянии. Поэтому вероятность подразделения Jumo организовать серийное производство силовой установки L88 и получить от зарубежных или немецких авиакомпаний большие по объёмам заказы на эту силовую установку как и у многочисленных конкурентов не увенчались успехом. Одновременно и бывшие ранее довольно хорошими отношения между профессором Junkers-ом и представителями Министерства ависообщений значительно ухудшились после прихода к власти в 1933 году нацистов. Это в скоре привело к тому, что авиакомпания Lufthansa начала закупать авиационные силовые установки только у фирмы BMW. В это время из-за снижения объёмов заказов на предприятиях фирмы Junkers в Dessauначались серьёзные финансовые и социальные проблемы. Так же с чисто технической стороны самолёты имевшие скорость полёта порядка 200 км/час уже мало кого интересовали. Всё больше на первый план выходили новые скоростные с хорошо проработанной аэродинамикой современные самолёты для которых требовались лёгкие и мощные силовые установки. Тоже самое имело отношение и к требованиям (сначала не легальным) которые недавно официально образованное Luftwaffe предъявляло к современным боевым самолётам. В этой ситуации, когда всё более отчетливо напоминало о себе бурное развитие в части политики и авиационного транспорта быстро стало ясно, что еще не давно передовые разработки касающиеся воздухоплавания и авиационного моторостроения очень быстро теряли свою былую ценность. Kак уже упоминалось некоторое количество силовых установок L88 применялись в ходе испытаний обоих экземпляров самолёта G38. Этот самолёт и его силовая установка в дальнейшем производились в Японии что гарантировало дальнейшее производство и эксплуатацию L88. Сначала силовая установка L88 планировалась для установки на первые, еще одномоторные варианты транпортного самолёта Ju-52/1m. Но авиакомпания Lufthansa не смотря на все предпринимаемые профессором Junkers попытки добиться заключения контракта на поставки L88 отказалась от данной силовой установки. Lufthansa под давлением военных в целях обеспечения более высокой безопасности полёта решила для 3-х моторного варианта Ju-52/3 m использовать двигателя воздушного охлаждения BMW-132. Таким образом в Германии силовые установки L88 ограниченно применялись только на опытном высотном Ju-49. Между тем руководитель моторостроительного подразделения Jumo фирмы Junkers профессорMader и возглавляемый им коллектив на рубеже 1930/1931-х годов в условиях строжайшей секретности приступили к разработке совершенно новых образцов авиационных силовых установок. Из соображений строгой секретности новая силовая установка позднее получившая обозначение Jumo-210 официально разрабатывалась как «многоцелевая». При этом на первый план всё же выдвигались требования военных связанные с использованием этой созданной с использованием новейших технологических решений силовой установки. Уже тогда имелись далеко идущие планы в части использования на более совершенных вариантах этой авиационной силовой установки принципиально новых и чрезвычайно перспективных систем впрыска топлива.

Высотная силовая установка

Анализ параметров ряда происходящих в атмосфере процессов (температура, давление и плотность воздуха) в зависимости от высоты над уровнем моря ясно свидетельствовал, что осуществление полётов на больших высотах на большие дистанции имеет ряд приемуществ в сравнении с полётами на малых высотах по скольку по мере увеличения высоты полёта снижается плотность воздуха, а вместе с ним снижается и сопротивление вызванное набегающим потоком воздуха. Авиационная силовая установке при выполнении ряда условий и регулировок может до определённой высоты развивать довольно высокую стабильную мощность. Для воздухоплавания это означало, что полёты на больших высотах выгоднее так как мощность развиваемая силовой установкой на больших высотах в сравнении с такой же мощностью силовой установки при полётах на малых высотах позволяла получить более высокую скорость полёта. Профессор Junkers уже тогда был уверен в перспективности осуществления регулярных полётов на больших высотахю Соответствующее задание от профессора Junkersна исследование вопросов связанных с полётами на больших высотах получил фирма IFA (исследование и производство различных материалов в целях обеспечения герметичности и принудительного наддува воздуха для кабин пилотов) в которой профессор имел долю и подразделение Jumo в чьи обязанности входила разработка высотных силовых установок и высотных нагнетателей для них. Мощность развиваемая высотной силовой установкой в зависимости от высоты полёта должна была до определённой высоты снижаться не значительно, а в лучшем случае оставаться постоянной. Для этого перед двигателем обязательно требовалось установить агрегат (воздуходувка или компрессор) который уплотнял бы забираемый из вне атомосферный воздух до давления примерно соответствующего уровню давления воздуха на уровне моря. К вопросам связанным с осуществлением высотных полётов разработчики силовых установок проявляли интерес уже в годы ПМВ. Для осуществления высотных по тем временам полётов и боёв на этих больших высотах трeбовалось получить как можно болeе высокую мощность силовой установки. Из за снижения плотности атмосферного воздуха при полётах на высотах более 2-3 км мощность, развиваемая силовыми установками снижалась и это затрудняло возможность достичь высоту в 5 км. Начиная с 1917 года в ряде стран начали использовать авиационные двигатели с «повышенным давлением воздуха». Мощность этих двигателей на уровне моря намеренно снижалась при помощи дросселя. По мере увеличения высоты полёта и снижения давления воздуха в атмосфере степень намеренного снижения мощности силовой установки снижалась и таким образом силовая установка до определённой высоты развивала необходимую для выполнения полётов мощность. В отличии от подобных силовых установок с дросселями с начала 20-х годов разрабатывались «настоящие высотные силовые установки». Эти силовые установки должны были иметь возможность выдавать полную мощность начиная с высоты соответствующей высоте уровня моря и поддерживать эту мощность при помощи турбонагнетателей до определённых высот. Это вызывало у специалистов всё больший интерес к вопросам внешнего и внутреннего охлаждения поступающего к двигателю воздуха. Внешнее охлаждение предполагалось осуществлять при помощи теплообменника рекуператора, радиатора которые, как правило, отдавали излишки тепла внешнему воздуху иногда и жидкостной системе охлаждения силовой установки. Внутреннеe охлаждение предполагалось осуществлять при помощи впрыска в цилиндры двигателя (с использованием специальной системы и бака для смеси) и испарения различных жидкостей (чаше всего смесь воды и спирта). Сначала наддув в силовых установках осуществлялся при помощи приводимых от коленчатого вала двигателя через повышающий редуктор механических нагнетателей. При этом максимальные обороты развиваемые подобным, работавшим как турбина, нагнетателем были значительно выше, чем обороты коленчатого вала двигателя. Подобный способ подачи воздуха для работы силовой установки первым в Германии решил использовать профессор Junkers и в течении долгого времени регулярно работал над решением этих проблемм. Еще при разработке своих первых силовых установок Junkers уделял особое внимание получению как можно более полного наполнения цилиндров двигателей топливо-воздушной смесью. Его двухтактные со встречно-движущимися цилиндрами двигателя работали в паре с центробежным компрессором который предварительно, перед поступлением топливо-воздушной смеси в цилиндры двигателя сжимал забираемый из вне воздух. Ранние опытные образцы двигателей получили поршневые компрессоры (МО3), нагнетатели с вращающимися цилиндрами (FO2), и c 20-x годов применялись центробежные нагнетатели (FO3). Без этих нагнетателей не было бы возможным получать необходимое для нормальной работы силовой установки наполнение цилиндров. Вопросы касающиеся нагнетателей для силовых установок подразделения Jumo фирмы Junkers подробно описаны в докладах A.Franz-а и W.Gesche. Наиболее важные моменты относительно создания нагнетателей мы отметим ниже.В принципе эти научные исследования касались разработки более совершенных радиальных нагнетателей которые в то время еще назывались ускорительными нагнетателями или ускорительными колёсами и которые стали наиболее мощными агрегатами в которых применялись турбины. Таким образом, в научно-исследовательском подразделении фирмы Junkers после ПМВ начались работы по созданию высотных нагнетателей. Какие либо попытки получить консультации на этот счет у иных моторостроительных фирм из-за запрета наложенного условиями Версальского договора не увенчались успехом. Несколько позднее начались совместные и полезные для обеих сторон работы с DVL (немецкий испытательный центр воздухоплавания). Первый радиальный компрессор/нагнетатель был создан Jumo в 1923 году. Это было клёпаное из тонких листов металла закрытое колесо. Радиальная скорость этого колеса из-за не достаточной прочности была ограничена величиной в 200 м/сек. Из за этого давление нагнетаемого воздуха было сравнительно низким. Для получения более высокой степени сжатия нагнетаемого воздуха требовалось расположить одно за другим несколько колёс. Подобный 3-х ступенчатый радиальный компрессор Gt1 был создан в 1925 году. Для привода этого компрессора в фюзеляже самолёта в специальной централи монтировался дополнительный двигатель L-1. Таким образом, нагнетался воздух для силовых установок L-2- L-5. При довольно низком КПД (примерно в 50 %) подобного нагнетателя удавалось добиться высотности силовой установки максимум в 3,5 км. Первые проведённые в Швеции испытания силовой установки с таким нагнетателем не оправдали надежд и принесли мало практической пользы. Необходимо было далее проводить исследования направленные на повышение давления нагнетаемого воздуха и потери в нагнетателе. Значительно улучшенный 3-х ступенчатый агнетательGt3 был испытан там же в Швеции будучи установленным на силовую установку L-55. В более благоприятных для проведения испытаний условиях соответствующих тем, что могли реально возникнуть при выполнении полётов удалось получить высотность силовой установки в 5 км. Подача нагнетаемого воздуха для силовой установки L-55 при помощи бесступенчатого регулиремого гидравлического сцепления и нагнетателя Gt3 показала возможность использования данного нагнетателя на практике. Дальнейшие работы по совершенствованию нагнетателей велись с целью снижения размеров и веса нагнетателей, снижения количества ступеней нагнетателя, что в итоге должно было привести к созданию более компактного одноступенчатого нагнетателя. Так же для снижения размеров и массы нагнетателя велись исследования направленные на увеличение угловой скорости рабочего колеса нагнетателя. В 1928 году были проведены ряд исследований из результатов которых стал формироваться новый тип нагнетателя с канальным рабочим колесом у которого каналы были расположены радиально относительно оси вращения нагнетателя. Такое рабочее колесо нагнетателя было выполнено как единое целое: значительно увеличившаяся прочность рабочего колеса с начала позволила получить угловую скорость в 300 м/сек., а затем и 340 м/сек. что позволило получить почти в 3 раза большую производительность одной ступени нагнетателя. С таким канальным одноступенчатым нагнетателем Gt4 силовая установка L-88 имела уже высотность 6 км. 5 лет работ по созданию нагнетателей увенчались успехом. 2-х ступенчатый вариант Gt5 этого нагнетателя в 1932 году был установлен на силовую установку L-88 опытного высотного самолёта Ju-49. Bысотность этой силовой установки достигла довольно большой величины 9 км.,а к 1935 году Ju-49 достигал максимальной высоты уже 12,5 км. Опробованное подобным образом канальное рабочее колесо нагнетателя после 1933 года почти без исключения применялось на всех предназнaченных для ВВС высотных силовых установках: дизельных Jumo-205 и Jumo-207, бензиновых с системой впрыска топлива Jumo-210 и Jumo-211. Как правило подобные нагнетатели были одноступенчатыми, за исключением Jumo-207 где применялись и 2-х ступенчатые варианты. Количество скоростей нагнетателя одна, две или 3 (в более поздних высотных вариантах силовой установки Jumo-213), без охладителей нагнетемого воздуха и с охладителями (Jumo-207). Основным направлением дальнейших работ было увеличение производительности нагнетателей и ,соответственно, увеличение мощности силовых установок на больших высотах. При изменённых параметрах регулировки нагнетателей можно было получить и нагнетатель наибольшая производительность которого была предназначена для малых высот так как высокая взлётная мощность силовой установки так же являлась очень важным фактором. Канальные рабочие колёса нагнетателей так же имели свой предел в части максимальной угловой скорости. Для того чтобы устранить этот недостаток и одновременно повысить КПД нагнетателей подразделение Jumo с 1939 года приступило к иследованиям по созданию более совершенного нагнетателя у которого рабочее колесо было закрытого типа. Это рабочее колесо отливалось из лёгких сплавов. Процесс изготовления подобного рабочего колеса был сложным, но и результаты полученные при использовании нагнетателей с подобными закрытыми колёсами были более высокими. КПД составляло 72 % при продолжительной угловой скорости рабочего колеса равной 420 м/сек. Силовые установки с подобным односкоростным нагнетателем без охладителей нагнетаемого воздуха гарантированно позволяли получить высотность силовой установки более 10 км. КПД более поздних и более совершенных вариантов нагнетателя составлял уже 85 % при продолжительной угловой скорости рабочего колеса равной 450 м/сек. Такие нагнетатели устанавливались на силовых установках типа Jumo-211 начиная с серии Jumo-211F обеспечивая хорошие характеристики работы силовых установок на всём диапазоне высот полёта. К началу ВМВ RLM стремилось получить возможность получать разведывательную информацию с использованием самолётов-разведчиков способных летать на экстремально больших высотах. Активно велись разработки всё более совершенных вариантов высотных самолётов разведчиков Ju-86 с силовыми установками Jumo-207 A/B которые имели возможность выполнять разведывательные полёты на высотах 14-15 км. В Dessau планировалось получить и более совершенные высотные силовые установки Jumo-207 которые позволяли бы получить еще большую высотность 16 и даже 20 км. Но в 1942 году проанализировав всё более ухудшавшееся положение вызванное необходимостью ведения одновременно активных боевых действий на западном и восточном направлениях и необходимости концентрации всех ресурсов на наиболее перспективных направлениях развития авиационных силовых установок и ВВС в целом RLM вынуждено было отказаться от требовавших длительного времени на доведение планов по разработке дизельных силовых установок с экстремально большой высотностью на базе Jumo-207. Ближе к концу ВМВ в Германии стал явно ощущаться недостаток алюминия и прочих матералов и тогда возникли планы по замене ряда деталей изготовленных из лёгких сплавов, в том числе и рабочих колёс нагнетателей силовых установок, изготовленных из алюминиевых сплавов на сталь. Фирма MZM в городе Magdeburg для силовой установки Jumo-213 изготовила опытные образцы полуоткрытых рабочих колёс нагнетателей из паяных стальных, покрытых слоем меди деталей. Было довольно сложно гарантировать, что подобное рабочее колесо нагнетателя с максимальными оборотами в 32000 об/мин окажется надёжным и будет обеспечивать необходимые характеристики нагнетателя. Эта разработка не была завершена до конца войны.

Разработка нагнетателей для авиационных силовых установок проводившаяся подразделением Jumo фирмы Junkers в 1923-1944 годах достиглa очень высокого уровня который по ряду показателей был близок к тому, что имело место у радиальных нагнетателей появившихся несколько позже турбовинтовых силовых установок.

В отличии от механических центробежных нагнетателей по крайней мере для дизельных авиационных двигателей подразделением Jumo производились еще и высоко эффективные турбокомпрессоры (ATL). Единый агрегат состоящий из турбины вращавшейся за счет использования энергии выхлопных газов и турбонагнетателя позволяло с пользой, как предварительный нагнетатель, использовать ту энергию, которая на обычных силовых установках не могла использоваться. Eстественно использование турбкомпрессоров в теории так же должно было приносить существенную пользу и для бензиновых авиационных силовых установок. Но имевшиеся в 30-е годы в Германии турбокомпрессоры не подходили для использования на авиационных бензиновых силовых установках из-за проблем связанных с недостатком необходимых жаропрочных материалов, высокой температуры выхлопных газов и как следствие низкой надёжности. Работы над турбокомпрессорами для бензиновых силовых установок в Германии велись до самого конца ВМВ, проводились многочисленные исследования и испытания, но организовать их серийное производство по вышеуказанным причинам удалось, и то лишь в довольно ограниченном количестве, для силовой установки BMW-801J.

Данные различных механических нагнетателей для авиационных двигателей фирмы Jumo

Тип нагнетателя

Gt1

Gt3

Gt4

Gt5

210/211

211/213

Дата начала производства

1925

1927

1928

1932

1936

1941

Количество ступеней нагнетателя

3

3

1

2

1

2

Угловая скорость, м/с

200

200

310

340

380

420

Эффективность

0,5

0,53

0,69

0,72

0,78

0,72

Типы силовых установок на которых использовались данные нагнетатели

L 2

L 55

L 88

L 88

Jumo-211/213

Jumo-211/213

Расчетная высотность, км

3,5

5,0

5,8

9,0

10,5

11,0

Тип крыльчатки нагнетателя

рабочее колесо из тонких листов стали

—-

—-

канальное рабочее колесо

—-

закрытое рабочее колесо

TTX 12-ти цилиндровых V-образных авиационных двигателей фирмы Junkers, разработка которых проводилась после снятия ряда ограничений наложенных условиями Версальского договора во второй половине 20-х-начале 30-х годов.

Варианты двигателя

L-55

L-55 (L)*

L-88

L-88 (L)*

Разработчик

Jumo

Jumo

Jumo

Jumo

Дата сборки первого опытного образца

1927

1928

1929

1929

Исполнение

12-ти цилиндровый V-образный

12-ти цилиндровый V-образный

12-ти цилиндровый V-образный

12-ти цилиндровый V-образный

Охлаждение

вода

вода

вода

вода

Диаметр цил-в, мм

160

160

160

160

Ход поршня, мм

190

190

190

190

Рабочий объём, л

45,8

45,8

45,8

45,8

Степень сжатия

5,5

5,5

5,8

5,8

Нагнет-ль

отсутствует

Gt3

отсутствует

Gt4/Gt5

Редукция винта

1,0/без редуктора

1,0/без редуктора

0,694

0,405

Сухая масса, кг

575

650

794

нет данных

Стартовая мощность, кВт/л.с.

478/650

515/700

588/800

588/800

при об/мин

1520

1520

1870

1870

Средняя скорость поршня, м/с

9,6

9,6

11,7

11,7

Расчетная высота, м

0

5000

0

5800/9000

Номин-й расход топлива кг/кВт×ч(кг/л.с.×ч)

313(230)

313(230)

320(235)

320(235)

Удельная мощность кг/кВт(кг/л.с.)

1,20(0,88)

1,26(0,93)

1,35(0,99)

нет данных

Удельная мощность кВт/л(л.с./л)

10,4(14,2)

11,2(15,3)

12,8(17,5)

12,8(17,5)

(L)*: силовая установка с нагнетателем.

Рис.1. Силовая установка L88 последняя и наиболее мощная авиационная силовая установка с карбюратором созданная подразделением Jumo представляла собой 2-а соединённых вместе блока рядной 6-ти цилиндровой силовой установки L8.

Рис.2. Силовая установка L88 с удлинённым валом с гидравлическим сцеплением и высотным нагнетателем предназначался для установки на самолётG38.

Рис.3. Последний и наиболее мощный вариант силовой установки L88

Рис.4. Характеристики первого наиболее простого варианта силовой установки L88 с дросселем. У более позднего варианта силовой установки L88 с высотным нагнетателем график выглядел иначе

Рис.5. Силовые установки серии L с карбюраторами созданные подразделением Jumo. Слева на право L1,L5, L55 и наиболеe простой вариант L88.Последним в ряду размещен корпус большого радиального нагнетателя,предположительно для высотной силовой установки L88 которая должна была устанавливаться на экспериментальный высотный самолёт Ju-49

Рис.6-8. Экспериментальный высотный самолёт Ju-49

Рис.9. Самолёт G38. Внутренние установленные ближе к фюзеляжу силовые установки L88 с 4-х лопастными воздушными винтами, внешние силовые установки L8 с 2-х лопастными винтами

Рис.9a-9c. Самолёт G38

Рис.10. Фотография заводского цеха подразделения Jumo сделанная в 1932 году. В верхней части фотографии видно отделение где производится сборка силовых установок серии L.  В нижней части собираются дизельные силовые установки со встречно-движущимися поршнями. С права снизу хорошо видны 4 только что собранные силовые установки FO4

Источники: Reinhard Müller: Junkers Flugtriebwerke, AVIATIC Verlag, 2006

Как забуксовал дизельный вермахт — Альтернативная История

Как забуксовал дизельный вермахт

Содержание:

Все без исключения серийные немецкие танки Второй мировой войны оснащались бензиновыми двигателями. Этот факт породил множество мифов, которые широко тиражируются до сих пор. Как немцы пришли к монополии фирмы «Майбах» на танковые моторы и действительно ли флот съедал всё дизтопливо, а немецкие конструкторы не смогли создать удачные танковые дизели?

Монополия «Майбаха»

На ранних средних танках, немудрёно обозначенных как «Большой трактор» (Grosstraktor), фирм «Крупп» и «Рейнметалл», а также на «Машине новой постройки» (Neubaufahrzeug) использовался авиационный 6-цилиндровый двигатель BMW Va. Хотя его мощность была достаточной, вскоре немцы решили отказаться от него в пользу специализированных танковых моторов.

Авиационный двигатель BMW Va

Как известно, мощность двигателя — это произведение крутящего момента на обороты. BMW Va выдавал 290 л.с. при 1400 об/мин и 320 л.с. при 1600 об/мин, то есть высокий крутящий момент на сравнительно небольших оборотах. Чтобы трансмиссия его выдерживала, в неё пришлось заложить значительную прочность, то есть утяжелить её. Так вот немцы решили разработать танковый двигатель, который выдавал бы те же 300 л.с., но при вдвое бóльших оборотах. Это позволило бы облегчить трансмиссию. Внимание к весу не должно удивлять: в те годы немцы на первое место ставили мобильность танков, в том числе для преодоления мостов. «Нойбауфарцойг» же получился слишком тяжёлым — 23 тонны вместо желаемых 18.

Фирма «Майбах» справилась с заданием и разработала двигатель HL 100 мощностью 300 л.с. при 3000 об/мин. Позже она развила его конструкцию в HL 108 и HL 120, которые ставились на многие немецкие танки. Под них фирма «Цанрадфабрик» спроектировала коробки передач SFG 75 и SSG 76 (числа в названии означают крутящий момент в кг·м). Для сравнения: на «Нойбауфарцойг» стави­лась коробка передач SFG 280. Отказ от многобашенности, перекомпоновка корпуса и применение специализированного танкового двигателя с более лёгкой трансмиссией позволили вписать его сменщика Pz.Kpfw.IV в 18-тонный лимит.

300-сильный «Майбах» HL 100

Требованиям по компактности, небольшому весу и высоким оборотам лучше всего соответствовали именно бензиновые двигатели. Фирма «Майбах» обеспечила вермахт целой линейкой своих карбюраторных моторов, под которые было разработано множество трансмиссий. Ключевую роль в этом сыграло Управление вооружений, которое выдавало заказы на разработку танков с деталь­ными указаниями того, какие двигатели и трансмиссии должны использовать инженеры. Фактически фирмы, разрабатывавшие танки, собирали их из предложенных деталей как конструк­тор. Такой подход привёл к монополии «Майбаха», которую так и не смогли сломить до конца войны.

Всё это и предопределило для немцев огромные трудности с переходом на дизели. Мало того что разработать дизель, сопоставимый по весу и габаритам с высокооборотистыми бензиновыми моторами той же мощности, непросто, мало того что потребуются новые трансмиссии, так ещё и нужно сломить монополию фирмы «Майбах» и позицию Управления вооружений. Да, решающие битвы часто велись не на поле боя, а в кабинетах.

вернуться к меню ↑

А было ли топливо?

Очень часто увлечение немцев танковыми бензиновыми двигателями объясняют спецификой топливного баланса Третьего рейха: всё дизельное топливо якобы потреблял флот, а на сухопутные моторы шёл синтетический бензин. Удивительно, но это мнение нередко можно услышать и сегодня, хотя данные о топливном балансе есть в свободном доступе.

Начнём с того, что немцы в значительных количествах синтезировали не только бензин, но и дизтопливо. Например, в первом квартале 1944 года (пик производства) они получили разными методами синтеза 315 000 тонн бензина, 200 000 тонн дизтоплива и 222 000 тонн мазута. Из них по методу Бергиуса (гидрогенизация) немцы синтезировали 138 000 тонн бензина и 151 000 тонн дизтоплива. На этом фоне утверждения о том, что из угля можно синтезировать только бензин, выглядят совершенно неадекватными.

Быть может, флот потреблял очень много синтетического дизтоплива, поэтому на сухопутные двигатели его не оставалось? Вовсе нет. С каждым годом гражданский сектор требовал всё меньше топлива, однако доля дизтоплива в нём значительно выросла. В 1939 году среднемесячный расход составлял 192 000 тонн бензина и 105 000 тонн дизтоплива, а в 1943-м — всего 25 000 тонн бензина и 47 000 тонн дизтоплива. В 1941–1944 гг. немцы экспортировали дизтоплива больше, чем бензина. Например, в 1943 году на экспорт ушло 21 000 тонн автобензина и 24 000 тонн дизтоплива, а в 1944 году — 5000 и 9000 тонн соответственно. Наконец, в конце войны потребление дизтоплива военными выросло по сравнению с бензином, а их запасы к концу 1944 года сравнялись.

Вопреки распространённому мнению, немцы в больших количествах синтезировали как бензин, так и дизельное топливо. Данные из «The Effects of Strategic Bombing on the German War Economy: The United States Strategic Bombing Survey» — Overall Economic Effects Division, 1945

Данные не только не подтверждают совершенную недоступность дизельного топлива для сухопутных моторов, но и говорят о том, что в конце войны широкое применение дизельных двигателей на военной технике было чуть ли не более предпочтительным с точки зрения топливного баланса. Этому есть и другие подтверждения. После войны Герд Штилер фон Хейдекампф, глава Танковой комиссии в 1943–1945 гг. и руководитель танкового производства фирмы «Хеншель», имел беседу с разведкой союзников. На допросе он сообщил, что до войны армия стандартизировала бензиновые двигатели, поскольку топливная индустрия сообщила, что синтетическое дизельное топливо оказалось трудным в производстве. Однако после 1942 года армии сообщили, что ситуация изменилась и дизельное топливо будет более доступным, чем бензин. По его словам, с этого момента армия продвигала разработку дизельных двигателей.

Мы разобрали то, как сложилась монополия «Майбах» на танковые моторы, и выяснили, что немцы в значительных количествах синтезировали не только бензин, но и дизельное топливо. Теперь же рассмотрим сами немецкие танковые дизели.

вернуться к меню ↑

Танковые дизели «Даймлер-Бенц»

Управление вооружений всячески продвигало бензиновые двигатели «Майбах», поэтому неуди­ви­тельно, что первый немецкий танк с дизелем разрабатывался без его влияния. В 1937–1938 гг. фирма «Даймлер-Бенц» по требованиям Отдела № 6 Управления вооружений спроектировала новое шасси ZW.38 для будущих танков Pz.Kpfw.III Ausf.E/F/G. По заданию, в нём использовалось множество технических новшеств, ну и, конечно, бензиновый двигатель и безвальная полу­авто­матическая коробка передач от фирмы «Майбах».

Целиком требования Управления вооружений реализовать не удалось, но и «оскоплённый» танк с трудом осваивался в производстве. Началась война, план по выпуску основного среднего танка оказался сорван, а из войск пошёл поток жалоб на поломки. Эта ситуация совершенно не устраивала «Даймлер-Бенц», поэтому в октябре 1939 года она получила разрешение вести работы по новому среднему танку VK 20.01(D) для замены Pz.Kpfw.III независимо от Управления воору­жений.

Зимние испытания шасси танка VK 20.01(D)

Уже в ноябре 1939 года «Даймлер-Бенц» представила своё видение танка с дизельным двигателем MB 809 и трансмиссиями традиционных конструкций. Дизель MB 809 прорабатывался в нескольких вариантах. Старший объёмом 21,7 литра выдавал 400 л.с. при 2200 об/мин и весил 1250 кг. Младший объёмом 17,5 литров развивал 360 л.с. на 2400 об/мин и весил всего 820 кг — именно его в итоге и выбрали.

В июне 1940 года проект двигателя был готов, в феврале 1941-го первый образец прошёл стендовые испытания, а в марте его отправили для установки на танк. Опытное шасси прошло более 6000 км, но дальше испытаний дело не продвинулось. В конце 1941 года немцы решили переключиться на разработку 30-тонных средних танков, поэтому работы по VK 20.01(D) остановили. Заодно отказались и от его дизеля, что было довольно спорным решением. MB 809 был легче, мощнее и экономичнее HL 120, поэтому его имело смысл использовать на шасси 20-тонного класса, которые массово продолжали производить до самого конца войны.

Макет танка VK 30.02(D). Внешность бывает обманчива!

Зимой 1941 года «Даймлер-Бенц» начала проектирование среднего танка VK 30.02(D). Нередко его называют чуть ли не копией Т-34 — мол, и дизель на него поставили после изучения В-2. На самом деле VK 30.02(D) — развитие идей VK 20.01(D), частично оформившихся под влиянием советского танка, ведь дизельные двигатели, катки большого диаметра и блокированную подвеску на листовых рессорах «Даймлер-Бенц» предлагала ещё с конца 1939 года.

На VK 30.02(D) использовался дизель MB 507. Изначально «Даймлер-Бенц» продвигала его как универсальный двигатель, однако танкисты не проявили к нему особого интереса, и прижился он только у моряков. Этот дизель создавался в двух вариантах. Младший MB 507 объёмом 42,3 литра выдавал 700 л.с. продолжительное время и 850 л.с. при 2350 об/мин на пределе. Старший MB 507C объёмом 44,5 литров развивал 800 л.с. продолжительное время и 1000 л.с. при 2400 об/мин. Именно 44,5-литровый мотор ставился на VK 30.02 (D), хотя его максимальная мощность и была избыточной.

Дизель «Даймлер-Бенц» MB 507

MB 507C устанавливались на три шасси «Карл-Герат», причём одно из них с гидромеханической трансмиссией «Фойт-Турбо». Позже на остальных самоходках бензиновые двигатели MB 503A заменили дизелями MB 507C. Помимо них MB 507 рассматривался к использованию на сверх­тяжёлых танках «Лёве», «Маус» и E-100, причём на второй прототип «Мауса» поставили дизель MB 517 — версию MB 507 с наддувом, которая выдавала 1200 л.с. при 2500 об/мин. Несмотря на высокую мощность и опыт применения на гусеничных шасси, военные не проявили никакого интереса к MB 507 и его вариантам. В итоге немцы за всю войну так и не получили удачный крупносерийный мотор для тяжёлых танков, ведь проблемы с надёжностью HL 210 и HL 230 не удалось устранить.

вернуться к меню ↑

Стандартные дизели воздушного охлаждения

В отличие от «Даймлер-Бенц», которая специализировалась на дизелях водяного охлаждения, Адольф Гитлер и глава Танковой комиссии Фердинанд Порше считали, что лучший тип двигателя — это дизель воздушного охлаждения. Немцам приходилось воевать в разных климатических условиях: от африканских песков до русской зимы. Рассчитанные на более жёсткий температурный режим двигатели воздушного охлаждения в принципе не имеют проблем ни с перегревом воды в радиаторе, ни с её замерзанием. Не зря в Африку хотели отправить именно Tiger (P) с двигателем воздушного охлаждения.

В июле 1942 года на собрании Танковой комиссии Порше сообщил, что Гитлер снова потребовал разработать и внедрить дизели воздушного охлаждения на все типы военных машин, причём начать их использовать планировалось уже в 1943 году. Вскоре был образован рабочий комитет по их разработке, в который вошли такие фирмы, как «Даймлер-Бенц», «Клёкнер-Гумбольдт-Дойц», «Крупп», «Майбах», «Татра», «Зиммеринг» и «Штейр». Они должны были предоставить свои наработки и опыт в этой области.

Тягач RSO/03 с дизельным двигателем «Клёкнер-Гумбольдт-Дойц» и упрощённой кабиной

Всего армии требовалось восемь типов двигателей: от мотора мощностью 30 л.с. для легкового «Фольксвагена» до колосса на 1200 л.с. для сверхтяжёлых танков. Идея линейки заключалась в том, что все двигатели собирались бы на основе стандартных цилиндров, что упростило бы их разработку, производство и ремонт. Поначалу рассматривали два стандартных цилиндра объёмом 1,1 и 2,2 литра, но позже остановились на трёх:

  • объём 0,80 л, мощность 13 л.с. на 2800 об/мин;
  • объём 1,25 л, мощность 20 л.с. на 2400 об/мин;
  • объём 2,30 л, мощность 30–34 л.с. на 2200 об/мин, с турбокомпрессором 40–45 л.с.

Конечно, в условиях войны внедрить целую линейку новых двигателей в кратчайшие сроки было невозможно. Пришлось использовать уже имеющиеся наработки разных фирм, поэтому на технику устанавливались подходящие по мощности дизели и с другими цилиндрами. Так, фирма «Клёкнер-Гумбольдт-Дойц» спроектировала 4-цилиндровый дизель воздушного охлаждения F4L 514 мощ­ностью 70 л.с., который устанавливался на тягачи RSO/03. У «Татры» был подходящий V-образный 12-цилиндровый дизель Typ 103 мощностью 220 л.с., его испытывали на танке Pz.Kpfw.38 n.A., а также серийно ставили на бронеавтомобили «Пума». Другой дизель «Татры», V-образный восьми­цилиндровый Typ 928 на 180 л.с., поставили на прототип Jagdpanzer 38(t) Starr.

Дизель Sla 16 в сборке с турбокомпрессорами и системой охлаждения

В рамках этой программы фирма «Порше» вела работы по дизелям для тяжёлых танков. Для опытного Tiger (P2), более известного как VK 45.02(P), предлагалась пара 16-цилиндровых дизелей Typ 180/1 суммарной мощностью 740 л.с. при 2000 об/мин. Альтернативой был X-образный двигатель Typ 180/2 мощностью 700 л.с. при 2000 об/мин, собранный из 16 стандартных цилиндров объёмом 2,3 литра. Из тех же цилиндров набирались V-образные 16-цилиндровые и 18-цилинд­ровые двигатели для ранних вариантов «Мауса», альтернативой выступал MB 507.

Таким образом, с одними и теми же цилиндрами можно было проектировать двигатели различных конфигураций как для широких и коротких моторных отделений, так и для узких и длинных. Вообще говоря, из пяти вариантов двигателей для «Мауса» только один был бензиновый, а MB 507 и пара дизелей «Порше» рассматривались и на конкурирующем «Лёве».

Работы по X-образному 16-цилиндровому дизелю объёмом 36,8 литра продвинулись дальше всего. Он был перспективной заменой ненадёжным и менее мощным «Майбахам» HL 230, поскольку по габаритам как раз подходил к моторным отделениям «Пантеры» и «Королевского Тигра». Этот двигатель, над которым фирма «Зиммеринг» работала совместно с «Порше», известен под обозна­че­нием Sla 16.​

Двигатель Sla 16 на испытательном стенде фирмы «Зиммеринг»

Двигатель Sla 16 работал на меньших оборотах, чем HL 230, а его коленвал располагался выше, поэтому конструкторы предусмотрели повышающий редуктор. С ним Sla 16 можно было исполь­зовать с обычными трансмиссиями «Тигров» и «Пантер». Два турбокомпрессора работали от выхлопных газов. Вентиляторы системы охлаждения, маслобак и радиаторы монтировались прямо на двигателе. Как и на многих современных танках, они вынимались единым блоком. Для запуска зимой предусматривалась спираль накаливания, которая за 1–2 минуты прогревала масло, затем двигатель запускался от двух электростартеров. Горячий двигатель стартовал от одного стартера.

Одноцилиндровый макет отработал на стенде 48 часов и выдал 47 л.с. при 2100 об/мин. Затем изготовили два двигателя, которые прошли 300-часовые испытания и показали максимальную мощность 770 л.с. на 2200 об/мин. После успешных стендовых испытаний один Sla 16 установили на «Ягдтигр» на заводе «Нибелунгенверке». Для этого убрали перегородки изолированных отсеков штатной системы жидкостного охлаждения и поставили новую подмоторную раму.

Двигателем Sla 16 можно было оснастить уже произведённые танки в ходе ремонта

Первые испытания выявили перегрев нижних рядов цилиндров, но после переделки системы охлаждения температура пришла в норму. Из-за надвигающегося поражения немцы успели провести испытания лишь по сокращённой программе. Они показали, что в любую «Пантеру» или «Королевский Тигр» можно без серьёзных переделок установить более мощный и экономичный дизель.

Обсуждалось производство нулевой серии из 100 двигателей на мощностях фирмы «Штейр», которые освобождались от выпуска авиамоторов DB 605, но эта затея закончилась ничем. Во-первых, производство Sla 16 могло вестись только за счёт уменьшения выпуска дизелей «Татра» Typ 103, которые требовались в огромных количествах (об этом речь пойдёт далее). Во-вторых, Отдел №6 Управления вооружений и Танковая комиссия под председательством фон Хейдекампфа лоббировали 800-сильный двигатель «Майбах» HL 234 с непосредственным впрыском топлива. К концу войны немцы не успели завершить даже его стендовые испытания, не говоря об установке на танк.

вернуться к меню ↑

Кризисная программа производства танков

В октябре 1944 года Танковая комиссия приняла решение оставить в серийном производстве только три типа шасси: Jagdpanzer 38(t), Panther и Tiger II. Все остальные танки и самоходки должны были выпускаться на их базе в зависимости от весового класса. Эта запоздалая стандарти­зация позволила бы уменьшить «зоопарк» из множества похожих по характеристикам, но несовмес­тимых шасси, упростить их производство и ремонт в тяжелейших условиях конца войны.

Хотя Jagdpanzer 38(t) был своевременным, концептуально очень удачным и простым в производстве, проблем с ним хватало. Мощность форсированного двигателя была недостаточной, трансмиссия работала на пределе, а резервы подвески подошли к концу. Кроме того, конструкция Jagdpanzer 38(t) была плохо приспособлена для производства на немецких заводах, а ведь после окончания выпуска шасси Pz.Kpfw.III и Pz.Kpfw.IV в Германии высвобождались значительные мощности.

Jagdpanzer 38D c 75-мм пушкой L/70 и дизелем «Татра»

Для решения этих проблем фирма «Алькетт» в кратчайшие сроки спроектировала новое шасси 38D на базе чешской конструкции. На нём использовались дизель «Татра» Typ 103 мощностью 220 л.с., коробка передач «Цанрадфабрик» AK 5-80 и более просторный корпус с новой подвеской. Благодаря экономичному дизелю запаса топлива в 380 л должно было хватать на 500 км хода по шоссе или на 300 км по пересечённой местности. На базе шасси 38D планировалось выпускать истребитель танков Jagdpanzer 38D, разведчик Aufklärer 38D, зенитную самоходку Kugelblitz 38D и другую лёгкую бронетехнику. Весной 1945 года немцы строили опытные образцы Jagdpanzer 38D, однако их судьба неизвестна, а многие документы утеряны. Вполне возможно, что из-за сходства с Jagdpanzer 38(t) союзники решили, что они не представляют большого интереса, и распилили их на металл.

Установку дизельных двигателей также примеряли на «Пантеру» и «Королевский Тигр». Помимо уже упомянутого Sla 16 были и другие варианты. Фирма «Клёкнер-Гумбольдт-Дойц» работала над двухтактным V-образным 8-цилиндровым дизелем T8 M118 водяного охлаждения мощностью 800 л.с. Он оценивался как тяговитый и простой в производстве, а его габариты были примерно такими же, как у HL 230. На послевоенном допросе ответственный за разработку новых танков чиновник Управления вооружений Генрих Книпкамп сообщил, что этот двигатель был альтернативой HL 234 и на E-серии. Кроме того, MAN и «Аргус» совместно разрабатывали 16-цилиндровый H-образный дизель LD 220 воздушного охлаждения мощностью 700 л.с., он рассматривался как запасной вариант на случай неудачи со Sla 16.

Дизель «Татра» 103 — сердце программы 38D

Таким образом, в конце войны немцы были в шаге от того, чтобы перейти на выпуск гусеничной техники исключительно с дизельными двигателями воздушного охлаждения. Разумеется, в этом случае рухнула бы монополия фирмы «Майбах», поэтому незадолго до поражения Карл Майбах всеми силами продвигал свои двигатели HL 64 и HL 234 вместо «Татры» Typ 103 и Sla 16. Он даже направил письмо в Танковую комиссию, с беспокойством вопрошая: неужели ситуация с бензином настолько плоха, что необходимо использовать именно дизели? Однако тяжелейшее положение конца войны всё же смогло поколебать монополию «Майбаха», а дизель «Татры» по планам должен был стать самым массовым танковым двигателем вермахта.

вернуться к меню ↑

Вместо заключения

В начале 1930-х годов немцы пытались использовать авиационные двигатели на танках, но результат их не устроил. Тогда они приняли решение разрабатывать специализированные танковые моторы с упором на компактность, высокую литровую мощность и низкий крутящий момент на высоких оборотах. Фирма «Майбах» вовремя представила удачные образцы и при поддержке Отдела №6 Управления вооружений стала монополистом в этой нише. Конечно, монополия крайне затруднила переход на дизельные двигатели: хотя фирма «Майбах» вела работы и по танковым дизелям, похвастать в этой области ей было нечем.

Ключевую роль сыграл и своеобразный подход к созданию танков, при котором Управление вооружений не просто давало фирмам требования на новый танк, но и детально указывало, какие двигатели и трансмиссии должны быть использованы. Дошло до того, что на E-100 вместо реального и проверенного дизеля MB 507 пропихнули некий полумифический двигатель «Майбах» мощностью 1200 л.с., который так и не был создан, а на опытное шасси 140-тонного танка установили… обычный HL 230 на 700 л.с.!

Невозможность синтеза дизельного топлива из угля и его жесточайший дефицит из-за прожорливого флота не более чем мифы, оправдывающие лоббирование «Майбаха». Для нужд вермахта немцы построили более 150 000 дизельных грузовиков, да и неоднократные попытки поставить дизели на танки говорят о многом. Не выдерживают критики и утверждения о том, будто немцы не могли ни создать свой танковый дизель, ни скопировать советский В-2. Выше мы рассмотрели дизельные двигатели разной мощности и габаритов, которые успешно прошли испытания на бронетехнике. Причём эта публикация — вовсе не попытка «наскрести по сусекам» всё, что только можно. Были и другие проекты танков с дизелями, например «Многоцелевого танка» (Mehrzweckpanzer) с дизельным двигателем «Аргус» 12LD330H, но все их рассмотреть в одной статье невозможно.

Напоследок можно процитировать генерал-лейтенанта Эриха Шнайдера — дипломированного инженера, сочетавшего опыт работы по специальности с последующим командованием 4-й танковой дивизией вермахта:

«Вопрос об установке на танках дизелей вызвал в Германии — стране, где впервые был создан этот тип мотора, — большие споры. За применение этого двигателя в танках говорили, между прочим, его более прочная конструкция, меньший расход горючего, приспособленность к самым различным видам горючего и меньшая опасность воспламенения тяжёлого топлива при попаданиях в танк. Своим танком Т-34 русские убедительным образом доказали исключительную пригодность дизеля для установки его на танке. Но если военные специалисты и ведущие фирмы моторостроительной промышленности открыто высказывались за этот двигатель, то его противники постоянно стремились задержать его введение».

Незадолго до своего поражения немцы с большим опозданием всё же начали «дизелировать» танковые войска, но практически ничего не успели, поэтому в массовом сознании вермахт так и остался «бензиновым».

вернуться к меню ↑

Источники и литература:

Протокол допроса Герда Штилера фон Хейдекампфа, 28 июня 1945 года
Протокол допроса Генриха Книпкампа о танках E-серии, 31 августа 1945 года
Промышленность Германии в период войны 1939–1945 гг. Под ред. Согомонян Г.С. — М.: «Иностранная литература», 1956
Karl Ludvigsen. Professor Porsche’s Wars — Wharncliffe, 2015
Thomas L. Jentz, Hilary L. Doyle. Panzerkampfwagen III Umbau (Panzer Tracts Nr. 3-5) — Panzer Tracts, 2011
Thomas L. Jentz, Hilary L. Doyle. Panzerkampfwagen IV (Panzer Tracts Nr. 4-1) — Panzer Tracts, 1997
Thomas L. Jentz, Hilary L. Doyle. Paper Panzers: Panzerkampfwagen & Jagdpanzer (Panzer Tracts Nr. 20-1) — Panzer Tracts, 2001
Thomas L. Jentz, Hilary L. Doyle. Paper Panzers: Aufklaerungs — Beobachtungs and Flak-Panzer (Panzer Tracts Nr. 20-2) — Panzer Tracts, 2002
Thomas L. Jentz, Hilary L. Doyle. Schwere Panzerkampfwagen Maus and E-100 (Panzer Tracts Nr. 6-3) — Panzer Tracts, 2008
Thomas L. Jentz. Bertha’s Big Brother: Karl-Geraet — Panzer Tracts, 2001
Walter J. Spielberger. Der Panzerkampfwagen Panther und seine Abarten — Motorbuch Stuttgart, 1978
Walter J. Spielberger. Panzerkampwagen IV and Its Variants 1935–1945 — Schiffer Pub. Ltd, 2011


источник: https://warspot.ru/14433-kak-zabuksoval-dizelnyy-vermaht

Авиационный двигатель Junkers Jumo-222 — Альтернативная История

В конце 20-х-начале 30-х годов в ряде наиболее развитых стран мира моторостроители пыталась создать мощные перспективные авиадвигатели водяного охлаждения которые значительно превосходили бы по развиваемой ими мощности наиболее распространённые V-образные 12-ти цилиндровые двигателя водяного охлаждения. Проведённые исследования показали, что для современных на то время быстроходных авиадвигателей максимальный диаметр цилиндра ограничивается величиной примерно 156 мм. Тоже самое касалось хода поршня и развиваемых двигателем максимальных оборотов. Из этого следовало, что для этого необходимо было создать двигателя со значительно большим, чем 12 числом цилиндров. Проблему эту можно было решить разными способами Разрабатывались двигателя различных схем. Но все эти попытки усложняли конструкцию двигателя, значительно увеличивали его габариты и вес. И практически все разработчики столкнулись с огромным количеством сложнейших проблем преодоление которых потребовало привлечения наиболее высоко квалифицированных специалистов, годы упорного труда на расчёты, проведение испытаний и доводку двигателей. Специалисты фирмы Юнкерс относились к числу тех не многих наиболее опытных моторостроительных предприятий мира, которые эту проблему всё-таки сумели успешно решить. По крайней мере в отношении того, что касалось приемлемого уровня надёжности двигателей, развиваемой мощности и габаритов двигателей.

Первые упоминания о предложении по разработке новых двигателей водяного охлаждения с количеством цилиндров большим, чем 12 у стандартных V-12 в Германии датируются 4 декабря 1936 года. Разработкой такого двигателя на фирме Юнкерс руководил профессор Мадер (Мader). В этот день фирма Юнкерс предложила RLM рассмотреть вопрос, касающийся разработки нового двигателя который существенно отличался бы от всего того, что в Германии проектировали и производили конструкцией и развиваемой мощностью. 4 мая 1937 года RLM выдало заказ на разработку предложенного фирмой Юнкерс авиадвигателя. Он получил обозначение Р2001. Двигатель должен был развивать взлётную мощность в 1900 л.с. Фирма Юнкерс рассчитывала, что уже первые опытные образцы двигателя смогут развивать мощность 2000 л.с. B апреле 1938 года двигатель получил официальное обозначение Jumo-222 (размерность цилиндро-поршневой группы была принята 135 мм*135 мм). Он должен был иметь диаметр 1160 мм (несколько меньше чем у BMW-801) и сухой вес 1170 кг. Испытания первого одноцилиндрового варианта данного двигателя состоялись в марте 1938 года. Полный ряд из 6-ти цилиндров испытали в июне 1938 года, первый нормальный двигатель с 24-ю цилиндрами испытали на стенде 24 апреля 1939 года. Один двигатель Jumo-222 был смонтирован на месте среднего двигателя на Ju-52. Первый полёт с этим двигателем самолёт совершил 3 декабря 1940 года. Как и ожидалось у двигателя выявились многочисленные «детские болезни». После исправления выявленных дефектов в начале апреля 1941 года состоялись первые 100-е часовые испытания двигателя Jumo-222 V5. Снова выявился ряд дефектов. В ходе дальнейших испытаний было отмечено, что ряд ранее имевшихся дефектов устранены и можно приступить к подготовке серийного производства этого двигателя. Начало серийного производства планировали на середину 1942 года на моторостроительном предприятии фирмы FOW около Вены. Планировалось ежемесячное производство 1000 двигателей.

Не смотря на то, что в ходе испытаний двигателей Jumo-222 появилась надежда на то, что двигатель возможно будет в ближайшее время уже производить серийно в Министерстве авиации имелись сомнения в отношении возможности реализовать эти планы. 30 августа 1941 года состоялась встреча представителей министерства авиации и фирмой изготовителем. В ходе данной встречи представители министерства авиации выразили своё сомнение в отношении сроков начала производства двигателя. Производственники заверяли, что начать серийное производство двигателей Jumo-222 они могут согласно плана в середине 1942 года. 8 октября 1941 года состоялся первый полёт бомбардировщика Ju-288 с двигателями Jumo-222. В конце октября 1941 года RLM решило, что двигатель Jumo-222 еще имеет значительное количество недоработок и, оценивая ранее имевшие место просчёты по срокам доведения до приемлемой кондиции авиадвигателей и времени необходимого на организацию их серийного производства, было принято решение отдать предпочтение авиадвигателю DB-603, поскольку новый, более мощный двигатель был срочно необходим, и DB-603 в отличие от Jumo-222 представлял собой конструкцию, в которой были использованы ранее многократно опробованные на практике технические решения. Да и в изготовлении он был попроще. К тому же в 1941 году уже было произведено 120 двигателей DB-603. Их моторесурс составлял всего 40-50 часов. Концерн Даймлер-Бенц начал исследования по различным вариантам авиадвигателей, созданных на базе DB-603. Рассматривались в общей сложности 36 различных вариантов этого двигателя. Работы по DB-603 позволяли в более короткие сроки получить приемлемое количество мощных авиадвигателей, так как их производство уже разворачивалось. К тому же ограниченное количество самых необходимых материалов и производственных мощностей уже тогда имело место. 24 декабря 1941 года RLM окончательно отказалось от применения на бомбардировщиках Ju-288 двигателей Jumo-222. Работы по двигателю Jumo-222 между тем продолжались, хотя и получили значительно меньший приоритет перед другими проектами. Помимо 24-x цилиндрового варианта рассматривалась возможность к 4-м рядам цилиндров двигателя добавить еще 2-число цилиндров двигателя таким образом увеличилось бы до 36. Рассматривался вариант несколько увеличенного двигателя по отношению к исходному (размеры цилиндро-поршневой группы 140×135 мм и рабочий объём 49,88 л). Кроме этого велись работы по увеличению высотности двигателя, улучшения процесса протекания сгорания и прочие. 26 мая 1942 года на стенде кратковременно была получена мощность в 3000 л.с. В декабре 1942 года при 100 часовых испытаниях двигатель Jumo-222 развивал мощность в 2500 л.с. Испытания прошли без каких либо происшествий. Между тем всё более осложнявшееся положение Германии требовало привлечения всё больших сил для развития в первую очередь истребительной авиации. На заводе фирмы Юнкерс в городе Дессау (на этом заводе и началось в конце 20-начале 30-х годов возрождение авиации Германии после ПМВ) все имевшиеся ресурсы были задействованы на расширении производства двигателей Jumo-213. Кроме того там же велись и основные работы по двигателю Jumo-004. Производственных мощностей, которые можно было бы выделить под Jumo-222, не оставалось. Jumo-222 стали рассматривать как запасной вариант на случай если двигатели DB-606/610 и DB- 613 (сдвоенные DB-601,605 и DB-603) по каким либо причинам не могут быть использованы для тяжелых самолётов. В 1943 году вновь разработали еще более увеличенный и мощный вариант двигателя Jumo-222 C/D. Диаметр цилиндров составил 145 мм, ход поршня 140 мм, рабочий объём составлял 55,5 л. В начале 1945 года первые 2 двигателя Jumo-222 C/D были подготовлены к испытаниям. Провести полный цикл испытаний не представлялось возможным из за потери от бомбардировок части оборудования. На уровне земли двигатель развивал при 3200 об/ мин мощность 3000 л.с. Ожидалось, что примерно такую же мощность двигатель сможет выдавать на высотах до 6 км.

В 1944 году продолжились работы по модельному ряду 3 двигателя с рабочим объёмом 50 л Jumo-222 E/F. Этот двигатель предназначался для действий на больших высотах. В ходе испытаний в специальной камере, создающей условия характерные для полётов на больших высотах, на заводе в Дессау было установлено, что высотные характеристики двигателя Jumo-222 E/F могут быть еще несколько улучшены и вместо расчётной высоты в 9,4 км можно попытаться довести расчетную высоту до 11 км. На уровне земли двигатель Jumo-222 E/F при 3000 об /мин развивал мощность 2500 л.с. При разряжении воздуха в камере до уровня соответствующего высоте 9 км мощность двигателя составляла 1920 л.с. Были проведены и испытательные полёты с этими двигателями, которые подтвердили результаты, полученные в ходе испытаний на заводе в Дессау. В целях дальнейшего увеличения высотных характеристик двигателя Jimo-222 был разработан еще один вариант этого двигателя с рабочим объёмом в 50 л. Jumo-222-Turbo. Он был разработан на основе двигателей Jumo-222 А/В-2 и А/В-3. Двигателя получили турбокомпрессор с приводом от отработанных газов (ATL) и охладитель воздуха. Мощность этого двигателя на уровне земли при 3200 об /мин составляла 2400 л.с. Согласно данных оригинальных документов фирмы Юнкерс на высоте 12,3 км. этот двигатель развивал мощность 2070 л.с. Двигатель был испытан на испытательном стенде (без турбокомпрессора мощность развиваемая двигателем на высоте 12,3 км составляла бы всего 750 л.с.). В ходе 22-x испытаний двигателя в разряженной камере было установлено, что турбокомпрессор работает стабильно без каких либо неполадок.

Последней известной версией двигателя Jumo-222 был двигатель Jumo-225. Еще он известен как Jumo-222 G. Этот двигатель разрабатывался как 36 цилиндровая версия двигателя Jumo-222 А/В-1 рабочий объём 69,57 л. (размер цилиндро-поршневой группы 135 мм*135 мм). Теоретически двигатель должен был развивать мощность до 4000 л.с. Рассматривался проект этого двигателя с размерами цилиндро-поршневой группы 145 мм×140 мм (с рабочим объёмом в 83,2 л). Этот проект не был доработан. Двигатели модификаций A; D; E имели левое направление вращения, двигатели B; C; F — правое.

Модификации двигателей Jumo-222

Первая модификация 1941 года Jumo-222 А/В-1 (135 мм*135 мм), рабочий объём 46,4 л.,2000 л.с. при 3200 об/мин, одноступенчатый двухскоростной нагнетатель, построена нулевая серия. Двигатель испытан на испытательном стенде и в полётах.

Модификация созданная в 1942 году Jumo-222 А/В-2 (140 мм*135 мм),рабочий объём 49,88 л. Клапана большего диаметра,2500 л.с. при 2900 об/мин, построена нулевая серия. Двигатель испытан на испытательном стенде и в полётах.

Модификация Jumo-222 А/В-3 аналогична серии А/В-2, но получила более мощный нагнетатель. C использованием системы МW-50 максимальная взлётная мощность двигателя увеличивалась до 2900 л.с. Двигатель имел расчётную высоту 6 км (испытания проводились на стенде и в полётах). Было запланировано серийное производство этого двигателя, но позднее, ближе к сроку когда было за планировано организовать серийное производство, из-за отсутствия необходимых ресурсов этот двигатель производить уже не представлялось возможным.

Jumo-222 C/D 1943 год. (145 мм×140 мм), рабочий объём 55,5 л, мощность 3000 л.с. при 3100 об /мин. Расчетная высотность двигателя 6 км. К окончанию войны несколько двигателей находились в стадии сборки.

Jumo-222 E/F 1944 год. (140 мм×135 мм), рабочий объём 49,88 л. двигатель представлял собой вариант Jumo-222 А/В-3 с двухступенчатым 3-х скоростным высотным нагнетателем и охладителем нагнетаемого воздуха. Максимальная мощность двигателя достигала 2500 л.с. С использованием системы MW-50 мощность увеличивалась до 2900 л.с. Использование системы GM-1 увеличило мощность двигателей на высотах выше расчетной примерно на 500 л.с. Из 10 изготовленных двигателей опытной партии этого варианта 6 испытаны на стенде и в полётах.

Jumo-222 Turbo (140мм×135 мм). 49,88 л рабочий объём, турбокомпрессор с приводом от отработанных газов (АТЛ) Расчетная высота 12,3 км. Мощность на уровне земли 2400 л.с. Проведены 22 успешных испытания на стенде.

Jumo-222 G/225 — 36 цилиндровый вариант двигателя Jumo-222 (140 мм×135 мм). Рабочий объём 69,57 л. Мощность 3500 л.с. при 3000 об /мин. Предусматривалось увеличение мощности за счет повышения оборотов двигателя и монтажа турбокомпрессора с приводом от oтработанных газов (АТЛ). Разработка проекта была приостановлена в виду не возможности реализации его производства.

В связи с всё ухудшавшимся положением Германии дальнейшие разработки двигателей Jumo-222 в 1944 году шли довольно медленно. Были проведены полётные испытания на 11 различных самолётах с общим налётом 800 часов. Из всех вышеизложенных модификаций модификации Jumo-222 А/В-3 и E/F наиболее соответствовали требованиям предъявляемым к авиадвигателям необходимым для ведения боевых действий в условиях второй половины ВМВ. Из за мощных воздушных налётов союзников на авиазавод в городе Дессау в апреле 1944 год производство перенесли на заводы в городах Оберруссель и Франкфурт на Майне. В середине 1944 года технологическую документацию на производство двигателей Jumo-222 продали Японии.

Несколько двигателей захватили американцы и англичане и подвергли их всесторонним испытаниям. По данным фирмы Юнкерс всего было произведено 289 двигателей Jumo-222 всех модификаций.

Несколько двигателей Jumo-222 выставлены в музеях. Эти фотографии сделаны в Немецком музее в городе Мюнхен.

5. Редуктор двигателя со снятой крышкой. 6,7. Вид сверху головки клапанов.

Первый вариант двигателя Jumo-222 был смонтирован на опытном образце бомбардировщика Ju-288 V5 и совершил свой первый полёт 8 октября 1941 года. Отличительной особенностью является туннель для забора охлаждающего воздуха. Внутри поток охлаждающего воздуха дополнительно прогоняется вентилятором.

Высотные характеристики двигателей. Левый график:Jumo-222 A/B. Правый :Jumo-222 E/F.

Бомбардировщик Ju-288 c двигателями Jumo-222. Максимальная скорость данных опытных и предсерийных вариантов во время проведения многочисленных успешных испытаний в 1943 году составляла 650-670 км /час.

Поперечный разрез двигателя Jumo-222.

В ходе лётных испытаний двигатель Jumo-222 испытывался на 11 образцах самолётов с общим налётом в 800 часов. На данной фотографии двигатель Jumo-222 смонтирован на Ju-52 на месте среднего двигателя. Первый полёт состоялся 3 декабря 1940 года. По фотографии можно сравнить диаметр двигателей Jumo-222 и BMW-132.

Габариты силовых установок бомбардировщиков Ju-88 Ju-288.

36-ти цилиндровый двигатель Jumo-225 представлявший собой вариант Jumo-222 с 2-мя дополнительными рядами цилиндров.

арианты двигателя

 

Jumo-222 A/B

 

Jumo-222 A/B-3

 

Jumo-222 E/F

 

Jumo-222 C/D

Тип

 

24-x цилиндровый звездообразный4-х рядный

 

24-x цилиндровый звездообразный4-х рядный

 

24-x цилиндровый звездообразный4-х рядный

 

24-x цилиндровый звездообразный 4-х рядный

Охлаждение

 

вода+гликоль

 

вода+гликоль

 

вода+гликоль

 

вода+гликоль

Диаметр цил-в,мм

 

135

 

140

 

140

 

145

Ход поршня, мм

 

135

 

135

 

135

 

140

Рабочий объём, л

 

46,4

 

49,8

 

49,8

 

55,5

Степень сжатия

 

6,5

 

6,5

 

6,5

 

Октановое число бензина

 

87

 

87

 

87

 

100

Нагнет-ль

 

одноступ-й 2-х скор-й

 

одноступ-й 2-х скор-й

 

двухступ-й 3-х скор-й

 

одноступ-й 2-х скор-й

Редукция винта

 

0,37

 

0,37

 

0,37

 

0,37

Размеры

       

Длина, мм

 

2208

     

Ширина, мм

 

1160

     

Высота, мм

 

1160

     

Сухая масса, кг

 

1084

   

1370

 

1180

Стартовая мощность кв/л.с.

 

1470/2000

 

1840/2500

 

1840/2500

 

2200/3000

при об/мин.

 

2900

 

2900

 

3000

 

3100

Давление наддува

 

1,42

   

1,5

 

Взлётная и боевая мощн-ть кв/л.с.

 

1455 /1980

   

1285 /1750

 

при об/мин.

 

2900

   

2900

 

на расчетной высоте, м

 

6400

   

9400

 

5300

 

Миним-й расход топлива, кг/квт*час/

кг/лс*час.

     

280/206

 

Удельная мощность, кг/кВт(кг/л.с.)

 

0,73/0,54

   

0,75/0,55

 

0,53/0,39

Удельная мощность, квт/л.(лс/л.)

 

31,5/32,9

   

36,9/50,2

 

39,7/54,0

Прочее

 

С данным вариантом двигателя выполнял полёты один из опытных образцов бомбардировщикаJu-288

 

С системой MW-50 взлётная мощность 2900 л.с.

 

С системой MW-50 взлётная мощность 2900 л.с.

 

Предусматривалась установка турбокомпресcора

Помимо среднего бомбардировщика Ju-288 различные варианты двигателя Jumo-222 предполагалось устанавливать на бомбардировщиках Ju-388 и FW-191, тяжелых бомбардировщиках He-277, Ju-488, истребителе Ta-152, тяжелом 2-х моторном истребителе перехватчике He-219 и на его более совершенном варианте Hüttner Hü-211, который должен был иметь дальность полёта до 8000 км и еще на нескольких типах самолётов.

Источники:

  • Kyrill von Gersdorff • Helmut Schubert. Stefan Ebert. Flugmotoren und. Strahltriebwerke Entwicklungsgeschichte der deutschen Luftfahrtantriebe von den Anfängen bis zu den internationalen Gemeinschaftsentwicklungen ;
  • Reinhard Müller: Junkers Flugtriebwerke, AVIATIC Verlag, 2006,;
  • Holger Lorenz: Kennzeichen Junkers, Druck- und Verlagsgesellschaft Marienberg mbH, 2005;
  • Deutsches Museum München.;
  • Luft Archiv.de.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о