Малый авиационный двигатель нового типа Jumo-210. Германия

Авг 27 2013
+
21
-

После ряда различного рода предварительных расчетов и исследований произведённых в научно- исследовательском подразделении фирмы Junkers согласно письменного распоряжения министерства транспорта Рейха L9 № 5791/31 от 31.031931 адресованного профессору Юнкерсу научно-исследовательское подразделение моторостроительного отделения фирмы Junkers (Jumо) официально приступило к разработке авиационного двигателя нового поколения получившего сначала обозначение L99,затем L10 и в конeчном итоге с 1934 года Jumo-210. В заказе министерства предписывалось приступить к разработке данного многоцелевого двигателя мощностью в 800 лс. на заводе фирмы Junkers расположенном в городе Дессау.

Расположенное в Дессау предприятие как ни какое другое в Германии сыграло особую роль в становлении немецкой авиации военной авиации в начале 30-х годов после вынужденной 15-тилетней паузы в развитии авиации в Германии вызванной условиями Версальского договора. Поступивший заказ был очень важен для завода в Дессау, поскольку благодаря ему коллектив фирмы получил возможность получить необходимый ему в будущем опыт в разработке двигателей нового типа которыми уже несколько лет основательно занимались во многих странах и в первую очередь в США и в Великобритании.

Общее руководство разработкой нового двигателя осуществлял профессор Мадер (Mader). Сначала на первом этапе работ было решено разработать более простой карбюраторный вариант двигателя со внешним образованием топливо-воздушной смеси и только получив обнадёживающие результаты перейти к более перспективному варианту двигателя с принудительным впрыском бензина. Мощность, развиваемая двигателем нового типа, и рабочий объём не значительно должны были превосходить мощность ранее разработанных фирмой Junkers карбюраторных двигателей L8 и L88. Несмотря на применение в разработке нового двигателя целого ряда новых технологий эти ранее разработанные фирмой Junkers двигателя можно было сравнить по ряду параметров с новой разработкой. После разрешения ряда проблем организационного характера исследования начали приобретать всё более четкое направление и в итоге уже к концу 1931 года в целом разработка конструкции нового двигателя была завершена. Разработчики хорошо понимали, что подобная разработка неминуемо вела к некоторому риску в плане надёжности нового двигателя, поскольку детали двигателя под влиянием механических и термических нагрузок должны были испытывать (особенно при изменениях режима работы двигателя на уровне моря и на различных высотах) ряд негативных факторов и в первую очередь вибрацию.

В конструкции двигателя применялись новые высокопрочные и в то же время лёгкие материалы. Отдел фирмы Jumo ответственный за внедрение подобных исследований проделал большую работу. Вес двигателя Jumo-210 в 440 кг при гарантированной высокой прочности был значительно ниже чем у ранее разрабатывавшихся фирмой Jumo двигателей примерно равной мощности.

22.10.1932 года тогда еще обозначавшийся как L10 будущий Jumo-210 начали испытывать на испытательном стенде. Из за плохого смесеобразования двигатель сумел развить только разочаровывающую испытателей мощность в 450 л.с. Только после доработки 2-х карбюраторов L5 и еще ряда внесённых в конструкцию улучшений испытателям удалось получить минимально допустимую заказчиком мощность двигателя в 600 л.с. (440 кВт.) что было еще лишком далеко от требовавшихся 800 л.с. RLM тем не менее было удовлетворено этими обнадёживающими результатами. После завершения испытаний на стендах 5.07.1934 года Jumo-210 начали испытывать в воздухе на W 33.

Испытания в целом прошли успешно и с 1935 двигатель начали производить серийно. При 2700 об/мин вариант Jumo-210А развивал 680 л.с. (500 кВт.). С 1936 года начали производиться более совершенные варианты B и C с регуляторами давления нагнетаемого воздуха. Затем варианты Jumo-210D и Jumo-210E развивавшие мощность 720 лс. (530 кВт.). Эти варианты двигателей устанавливали на первые варианты бомбардировщика Ju-87 и истребителя Bf-109. Затем приступили к выпуску варианта с системой впрыска топлива Jumo-210G. Имелись планы по организации производства еще более совершенных вариантов Jumo-210F и Jumo-210H,но к тому времени всем уже стало понятно, что двигателя с таким малым рабочим объёмом развивавшие не большую мощность не имеет смысла совершенствовать и следует сосредоточиться на других двигателях со значительно большим рабочим объёмом и потенциалом и от дальнейших работ по двигателям типа Jumo-210 было решено отказаться. Сравнительно высокую удельную мощность до прекращения работ по этим двигателям удалось получить благодаря довольно совершенному для того времени нагнетателю, удачно выполненному смесеобразованию, эффективному рабочему давлению, сравнительно высоким максимальным оборотам, не большому рабочему объёму одного цилиндра.

К числу особенностей двигателя Jumo-210 следует отнести:

  • V-образное расположение цилиндров перевёрнутого двигателя с висящими (внизу) головками цилиндров с полым валом винта созданных по новой технологии.
  •  Моторный блок, выполненный литым в виде монолита из лёгких сплавов (картер и блок цилиндров) с мокрыми тонкими стенками гильзами из стали.
  •  Головки цилиндров крепящиеся к моторному блоку при помощи болтов. 2 впускных и один выпускной клапаны на каждый цилиндр. Распределительный вал крепящийся на головках цилиндров. Головки цилиндров и газорасределительный механизм выполненный в виде единого блока.
  • Коленчатый вал способный вращаться развивая большие обороты. 6 коренных шеек коленчатого вала с подшипниками скольжения. Переднее расположение зубчатого колеса для привода редуктора воздушного винта. Заднее расположение привода нагнетателя и самого нагнетателя и прочих вспомогательных механизмов.
  • Нагнетание воздуха при помощи одноступенчатого 2-х скоростного нагнетателя Gt 4 разработанного фирмой Jumo: так называемый ящикообразный нагнетатель (Kastenrad). Увеличение давления нагнетаемого воздуха на 30 % в сравнении с ранее разработанными нагнетателями.
  • 4-х камерный карбюратор типа SUM созданный на основе ранее разработанного L5. Начиная с варианта Jumo-210G на двигателе была установлена системы впрыска топлива разработанная фирмой Jumo.
  • Система смазки двигателя под давлением при помощи специального масляного насоса. Масяный фильтр, сухой картер, 2 насоса для откачки масла ,бачок с запасом масла и масляный радиатор.
  • Автоматическое устройство значительно облегчавшее условия работы пилоту которое регулировало смесеобразование, обороты двигателя , работу нагнетателя, давление наддува и угол атаки воздушного винта.

Максимальные обороты в 2700 об/мин. у различных вариантов Jumo-210 значительно превышали обюычные ранее примерно 2000 об/мин. что позволило получить значительно более высокую удельную мощность. Размеры цилиндро-поршневой группы близкие к квадрату (124 мм диаметр цилиндра и 136 мм ход цилиндра). Отработанный еще на L8 и L88 понижающий редуктор гарантировал получение оптимальных оборотов винта. Сравнительно малые размеры и рабочий объём одного цилиндра позволяли получить почти в двое большую удельную мощность чем у L5 и L8. Как уже упоминалось требовавшееся заказчиком применение системы впрыска топлива было внедрено на варианте Jumo-210G, что стало возможным благодаря определённому опыту, полученному фирмой Jumo еще в ходе исследований, ведшихся с 20-х годов. C 1932 года работавший на фирме Jumo доктор А. Лихте (A. Lichte) и далее, с 1934 года профессор Мадер руководили работами по применению на новых авиационных двигателях автоматических систем по регулированию впрыска бензина. Бензин, имевший значительно худшие смазывающие свойства чем дизельное топливо, создавал ряд достаточно серьёзных проблем при разработке систем впрыска топлива для бензиновых двигателей. Несмотря на это научно-иследовательский центр фирмы Jumo лучше и, самое главное, раньше чем фирмы BMW и Daimler-Benz решили эту сложную задачу.

Уже в 1937 году двигатель Jumo-210G был первым в авиационным двигателем с системой впрыска топлива и служил для дальнейшего совершенствования силовых установок бомбардировщика Ju-87 и истребителя Bf-109. Использование системы впрыска топлива лишь не значительно увеличило развиваемую двигателем мощность,но в то же время позволило получить на 8,5% меньший расход топлива чем у карбюраторных двигателей при одновременном значительно лучшем качестве топливо-воздушной смеси независимо от условий и высоты полёта и, что было немаловажно, системы впрыска топлива позволяли двигателю нормально работать при выполнении различных маневров со значительными отрицательными перегрузками, тогда как обычные карбюраторные двигателя просто глохли.

В течении долгого времени эти передовые для своего времени разработки в области авиационного двигателестроения держались в глубокой тайне. Исследования фирмы Jumo в данной области за довольно короткий период времени вывели немецкое авиационное двигателестроение из отстающего в лидеры. Профессор Мадер, доктора А, Лихте и К. Эрфурт (К. Erfuhrth) и возглавляемые ими специалисты сравнительно небольшого по численности научно-исследовательского центра в городе Дессау сыграли в этом большую роль.

Двигатель Jumo-210 был важным шагом в развитии авиационного моторостроения в Германии. Ряд разработок по этому двигателю в дальнейшем нашли своё применение в более совершенных авиационных двигателях. Всего до 1938 года были изготовлены 6515 двигателей типа Jumo-210 различных серий. По мере получения опыта RLM требовало в ближайшем будущем достижения боевыми самолётами скоростей более 500-600 км/ч. Авиационные двигатели с рабочим объёмом порядка 20 литров уже не могли развивать необходимую для достижения подобных скоростей мощность и работы над дальнейшими модификациями Jumo-210 были прекращены в пользу более мощных и перспективных Jumo-211, Jumo-213 и Jumo-222.

 

Jumo-210A

Jumo-210 Da/Ea

Jumo-211 G

Варианты двигателя

12-ти цилиндровый V-образный перевёрнутый

12-ти цилиндровый V-образный перевёрнутый

12-ти цилиндровый V-образный перевёрнутый

Охлаждение

вода

вода

вода

Диаметр цил-в, мм

124

124

124

Ход поршня, мм

136

136

136

Рабочий объём, л

19,7

19,7

19,7

Степень сжатия

7,3

7,3

6,5

(окт. число бензина)

87

87

87

Нагнетатель

одноступенчатый односкоростной

одноступенчатый двухскоростной

одноступенчатый двухскоростной

Редукция винта

0,57

0,57/63

0,57

Размеры

 

 

 

длина, мм

1478

1790

1478

ширина, мм

686

1050

688

высота, мм

960

1185

1014

Сухая масса, кг

н/д

442

445

Стартовая мощность, кВт/л.с.

520/680

530/720

535/730

при об./мин

2700

2700

2700

Давление наддува

1,23

1,27

1,27

Средняя скорость поршня, м/с

12,2

12,2

12,2

Расчетная высота, м

н/д

н/д

3800

Минимальный расход топлива, кг/кВт×ч(кг/л.с.×ч)

319(235)

319(235)

294(216)

Удельная мощность, кг/кВт (кг/л.с.)

0,83(0,61)

0,83(0,61)

0,83(0,61)

кВт/л(л.с./л)

25,3(34,5)

26,8(36,5)

27,7(37,1)

Рис.1. Письмо министерства транспорта Рейха на основании которого моторостроительные фирмы начали исследования по созданию новых авиационных двигателей водяного охлаждения со взлётной мощностью 800 л.с. в конце 1930 года.

Рис.2. Данное письмо министерства транспорта Рейха адресованное руководителю фирмы Junkers профессору Junkers-у и руководителю научно-исследовательского отдела моторoстроительного отделения фирмы Junkers професору Мадеру стало отправной точкой по началу работ по разработке двигателя Jumo-210.

Рис.3-5. Двигатель Jumo-210

Рис.6,7. Схематическое изображение Jumo-210

Рис.8. Одноступенчатые нагнетатели разработанных для авиационных двигателей Jumo-210 и Jumo-211 фирмой Junkers.

Рис.9. Высотно-мощностные характеристики различных вариантов двигателй Jumo-210

Рис.10. Первые варианты истребителя Bf-109 получили двигатель Jumo-210. Затем данный двигатель был заменён на более мощные двигатели. Cначала DB-600, затем более надёжный оборудованный системой впрыска топлива DB-601 и далее большая часть истребителей Bf-109 получила еще более совершенные и мощные DB-605.

Рис.11.Эрнст Удет ocматривает Bf-109.

Рис.12. Символ «Молниеносной войны» пикирующие бомбардировщики Ju-87 первых вариантов так же были оснащены двигателями Jumo-210. Несколько позднее Jumo-210 на этом бомбардировщике были заменены более мощными с большим рабочим объёмом Jumo-211.

Источники:

  • Reinhard Müller: Junkers Flugtriebwerke, AVIATIC Verlag, 2006,;
  • Kyrill von Gersdorff • Helmut Schubert. Stefan Ebert. Flugmotoren und. Strahltriebwerke Entwicklungsgeschichte der deutschen Luftfahrtantriebe von den Anfängen bis zu den internationalen Gemeinschaftsentwicklungen;

Comment viewing options

Выберите нужный метод показа комментариев и нажмите "Сохранить установки".
redstar72's picture
Submitted by redstar72 on ср, 04/09/2013 - 21:28.

+++++

Только у Вас на последнем фото Ju 87D, который уж никак не с Юмо-210. С 210-м был только Ju 87A, который выглядел сильно по-другому:

И нет ли ошибки в таблице, а именно в размерах Jumo-210 Da/Ea? Ладно длина могла увеличиться из-за другого редуктора; высота тоже ещё так-сяк, но вот с какой бы радости он стал в полтора раза шире?

"Мне... больше всего пришёлся по душе самолёт конструкции Яковлева. Это была во всех отношениях великолепная боевая машина" (Е. Савицкий)
 

NF's picture
Submitted by NF on Thu, 05/09/2013 - 17:58.

"Только у Вас на последнем фото Ju 87D, который уж никак не с Юмо-210."

 

Я знаю. Просто более поздние Ju-87 c Jumo-211 выглядят как то более привлекательно что ли. Да и Bf-109 тоже.  Это фото если не ошибаюсь было сделано в Северной Африке в 1942 году. "

 

И нет ли ошибки в таблице, а именно в размерах Jumo-210 Da/Ea? Ладно длина могла увеличиться из-за другого редуктора; высота тоже ещё так-сяк, но вот с какой бы радости он стал в полтора раза шире?"

 

Меня тоже ширина этого варианта двигателя напрягла. Но она была указана в книге von Goesdorf-a. Скорее всего там при составлении таблицы была допущена ошибка. Я просто не стал ничего менять.

Правду следует подавать так, как подают пальто, а не швырять в лицо как мокрое полотенце.

Марк Твен.

redstar72's picture
Submitted by redstar72 on Fri, 06/09/2013 - 18:25.

Да и Bf-109 тоже.  Это фото если не ошибаюсь было сделано в Северной Африке в 1942 году.

Какое фото? Если 10-тое, то тут как раз всё " в тему": это один из ранних вариантов Мессера с Jumo 210. И насчёт 1942 года Вы скорее всего ошибаетесь: вряд ли в это время что-то подобное могло ещё воевать, даже в Северной Африке.

А если 11-тое, то это 1937 год, авиашоу в Цюрихе-Дюбендорфе, в котором Удет принимал участие, пилотируя Bf 109V-14. Именно этот борт и изображён на фото, а двигатель на нём стоял DB-601.

"Мне... больше всего пришёлся по душе самолёт конструкции Яковлева. Это была во всех отношениях великолепная боевая машина" (Е. Савицкий)
 

NF's picture
Submitted by NF on Fri, 06/09/2013 - 19:40.

 "Какое фото?"

 

Прошу прощения. Я не вполне ясно выразился. Речь идёт о последнем фото о Ju-87.

Правду следует подавать так, как подают пальто, а не швырять в лицо как мокрое полотенце.

Марк Твен.

redstar72's picture
Submitted by redstar72 on Sat, 07/09/2013 - 08:01.

Прошу прощения. Я не вполне ясно выразился. Речь идёт о последнем фото о Ju-87.

Понял, спасибо.

"Мне... больше всего пришёлся по душе самолёт конструкции Яковлева. Это была во всех отношениях великолепная боевая машина" (Е. Савицкий)
 

Parafin's picture
Submitted by Parafin on Tue, 27/08/2013 - 21:33.

Всегда со страшной силой жду Ваших "двигательных" статей. На конец то дождался очередной! Прибольшущее спасибо, коллега!

byakin's picture
Submitted by byakin on Tue, 27/08/2013 - 16:37.

++++++++++++++++++++++++++

В словосочетании «альтернативная история» многие авторы упирают на слово «альтернативная», совершенно забывая про слово «история»