Podczas naszej transmisji na samolotach padło pytanie o samolotowe silniki diesla. Temat wcale nie jest zwiewny, ponieważ nie ma o co się spierać, ale są ciekawe momenty, które są kontynuowane w naszych czasach.
Ponieważ - oto jest lotniczy silnik wysokoprężny.
Ogólnie tylko dwa kraje osiągnęły sensowne wykorzystanie oleju napędowego w lotnictwie. Niemcy i Związek Radziecki. Sam Bóg dowodził pierwszym, ponieważ Diesel był Niemcem i wszystkie wydarzenia po jego śmierci pozostały w Niemczech, ale ZSRR to osobna i złożona kwestia.
W rzeczywistości oba kraje zaczęły rozwijać temat diesla nie z dobrego życia. Były problemy z silnikami, u Niemców wciąż brakowało oleju, nie mieliśmy technologii do jego normalnej obróbki. Wysokooktanowe benzyny były niespełnionym marzeniem ZSRR, który całą wojnę toczył na importowanym wysokooktanowym paliwie.
Właściwie zasadniczo różne problemy planu olejowego spowodowały zainteresowanie silnikami wysokoprężnymi. I to było z czego.
Ogromną zaletą silnika wysokoprężnego była możliwość pracy nie na benzynie, ale, jak powiedzieliby teraz, na paliwach alternatywnych. To znaczy nafta i olej napędowy. Tak, naftę z tamtych czasów można było normalnie ładować do silnika wysokoprężnego, a silnik doskonale ją przeżuwał. Nawet nowoczesne silniki wysokoprężne mogą używać nafty jako paliwa zimowego w bardzo niskich temperaturach, wystarczy dodać dodatki zwiększające poziom cetanu.
Nafta nie była tak łatwopalna jak benzyna lotnicza, a od 1746 roku nie było problemów z jej destylacją z ropy.
Minusem jest duża masa silnika wysokoprężnego w porównaniu do odpowiednika benzynowego.
Skutkiem tego była sytuacja, w której grzechem było nie próbować opracowywać silników do samolotów, które byłyby zasilane paliwem łatwiejszym do wypędzenia. To ma sens, prawda? Zwłaszcza, gdy pojawiają się zmiany. Niemcy bardzo przyjaźnie dzielili się swoimi przepisami, a praca w ZSRR też zaczęła się gotować.
Każdy kraj poszedł własną drogą.
W miarę postępu prac stało się jasne, że silnik wysokoprężny nie jest silnikiem do myśliwca. Wyszedł zbyt niespiesznie, nie mogąc odpowiedzieć na żądanie szybkiego zwiększenia obrotów. Jednak jest to nadal aktualne.
Dlatego radzieccy (zacznijmy od nas) projektanci natychmiast wyznaczyli niszę dla dalekiego zasięgu i ciężkich bombowców dla samolotów z silnikiem Diesla. Po pierwsze same samoloty były duże i nie bały się masy silnika, a po drugie wydajność, co oznacza, że decydującym czynnikiem był zasięg.
W przeciwieństwie do Niemców nasi konstruktorzy mieli za zadanie usunąć maksymalną możliwą moc 1300-1500 KM z silników wysokoprężnych, co było dość fantastyczną liczbą. W tym czasie kraj nie mógł stworzyć silnika benzynowego o takiej mocy, ale tutaj silnik wysokoprężny …
Ale to właśnie na silnikach o tej mocy byłyby w stanie rozpędzić bombowiec ważący 13-15 ton do akceptowalnej prędkości 400 km/h i zapewnić zasięg 2500-3000 km, na którym skupili się radzieccy projektanci.
Andrei Dmitrievich Charomsky należy uznać za głównego operatora diesla w kraju.
Pod jego kierownictwem zespół CIAM (Centralny Instytut Silników Lotniczych im. PI Baranowa) opracował silnik wysokoprężny AN-1A o mocy 900 KM, który na niskich (do 2500 m) wysokościach nie był absolutnie gorszy od silników benzynowych. AN-1A stał się podstawą do dalszego rozwoju tych silników, po pomyślnym przejściu testów na bombowcu TB-3D.
Następnie Charomsky został aresztowany jako szkodnik i na podstawie AN-1A opracowali dwa silniki, M-40 (prace prowadzono w fabryce Kirowa w Leningradzie pod kierownictwem V. M. Jakowlew) i M-30 („Sharaga” w zakładzie nr 82 w Moskwie pod kierownictwem S. I. Zhilina i A. G. Takanaeva).
Praca była prowadzona w trybie „ściśle tajnym”, doszła do punktu szaleństwa: przedstawiciele wojskowi, będący z innego działu, nie mogli uzyskać dostępu do silników w celu kontroli jakości produktów. Zezwolenia zostały wydane osobiście przez Ludowego Komisarza Przemysłu Lotniczego AI Shakhurina.
Rozwój obu modeli silników prowadzono w kierunku utrzymania objętości roboczej, średnicy cylindra i skoku tłoka w kierunku zwiększania mocy startowej i wysokości silnika. Wysokość silników miała zapewniać dwustopniowa turbosprężarka TK-88 na M-40 i TK-82 na M-30. W każdym silniku zainstalowano cztery turbosprężarki.
Do 1940 r. silniki nie zostały ukończone, ale też nie było ich zbytnio. Diesel był postrzegany wyłącznie jako silnik polityczny zdolny do zapewnienia przelotu dookoła świata rekordowego samolotu pod kontrolą M. M. Gromova. Był taki projekt.
Lot nie odbył się, ponieważ nie mogli osiągnąć wymaganego zasobu motorycznego 100 godzin z obu silników. Zakłady i projektanci otrzymali zadanie przeprowadzenia prób na stanowisku do sierpnia 1940 r., a do jesieni zamontowania silników na samolotach TB-7 i DB-240 (przyszły Er-2) do prób w locie.
Bądźmy szczerzy, diesle są przeszacowane. Odnosi się wrażenie, że radzieckie kierownictwo lotnictwa oczekiwało od silników jakiegoś cudu, ponieważ w 1941 r. w Instytucie Badawczym Sił Powietrznych spotkała się komisja, która określiła wymagania dla nowego samolotu z wymuszonymi silnikami wysokoprężnymi M-40F, a ładunek bomby aż 6000 kg !!!
Opracowywany samolot miał według komisji (kierowanej przez generała dywizji Filina) przewozić jedną bombę FAB-2000 w przedziale bombowym i dwie (!) na zewnętrznym zawiesiu!
Trudno powiedzieć, co działo się w duszy projektanta Eromolaeva, ale nie sądzę, aby wszystko promieniowało tam szczęściem. Tylko wtedy, gdy w 1944 r. na Pe-8 zainstalowano 4 silniki ASz-82F (1700 KM), dopiero wtedy Pe-8, w wyjątkowych przypadkach i na krótkich dystansach, był w stanie przenosić 6000 kg bomb.
A potem 1941 …
Dodatkowo, nie czekając na rozpoczęcie testów, wydział Szachurina (NKAP) wydał zadanie w Woroneżskiej fabryce samolotów nr 18 z zamówieniem na budowę 90 samolotów Er-2 z silnikami wysokoprężnymi M-40F w 1941 roku i 800 maszyn w 1942.
Oczywiste jest, że wszystkie te plany zostały zniszczone przez wojnę. Ale tak jest lepiej, ponieważ byli w stanie doprowadzić silniki do stanu lotu tuż przed wybuchem wojny.
Dopiero 23 lipca 1941 r. Szef LII NKAP M. M. Gromov zatwierdził ustawę o testowaniu samolotu Er-2 z silnikami M-40F. Na testach samolot z silnikami wysokoprężnymi wykazywał prędkość 448 km/h przy szacowanej prędkości 480 km/h. Po wyeliminowaniu licznych niedociągnięć maszyny dostały zielone światło, ale rozpoczęła się wojna, niosąc ze sobą koniec lotnictwa z silnikami Diesla.
Mówimy o słynnych nalotach na Berlin w sierpniu 1941 r. 8 samolotów TB-7 z silnikami M-30 miało wziąć udział w operacji 10 sierpnia. W rzeczywistości w nalocie wzięło udział siedem samochodów, ponieważ ósmy rozbił się podczas startu. Z pozostałych siedmiu JEDEN (!) Samolot powrócił na swoje lotnisko w Puszkinie. Reszta, niestety, została zmuszona do siedzenia w różnych miejscach właśnie z powodu awarii silników M-30.
Otóż, jak zwykle u nas, wszystkie mankamenty silników diesla, na które kierownictwo NKAP chętnie przymykało oko na berlińskie fiasko, „nagle” wyszły na jaw i stały się wystarczającym powodem do niemal całkowitego ograniczenia diesla program. To prawda, że początkowo postanowiono odrzucić M-40F, a M-30 został „zbanowany” nieco później.
Ermolaev walczył o swój samolot do końca. 5 sierpnia 1941 r. wystosował list do Ludowego Komisarza Przemysłu Lotniczego Szachurina:
„Biorąc pod uwagę szczególną potrzebę naszej obrony w bombowcach dalekiego zasięgu, uważamy za konieczne kontynuowanie prac naszego zakładu nad tworzeniem samolotów – bombowców dalekiego zasięgu i prosimy… o przekazanie zespołowi naszego zasadzić możliwość dokończenia udoskonalania samolotu Er-2 2M-40F."
O losie M-40F zadecydował jednak praktycznie nieudany nalot TB-7 na Berlin. Ponadto Charków został utracony, ale jeszcze przed utratą miasta Charkowska Fabryka Traktorów została przeniesiona do produkcji silników Diesla V-2 i czołgów T-34. A jesienią 1941 roku niemożliwe stało się prowadzenie prac nad M-40F w Leningradzie, ponieważ Niemcy rozpoczęli blokadę.
Jeśli spojrzymy na dokumenty historyczne, zobaczymy, że komplet dokumentacji silników Diesla przez Biuro Projektowe Ermolaev został przeniesiony do Woroneża w pierwszej połowie 1941 roku. Jednak Zakład nr 18 montował samoloty, a nie silniki. Dlatego szybkie rozpoczęcie produkcji M-40F w Woroneżu było po prostu nierealne. A w 1942 roku rozpoczęła się ewakuacja tego zakładu.
Ogólnie rzecz biorąc, do początku wojny w ZSRR wyprodukowano około 200 samolotów Diesla obu marek. Po pierwsze silniki zostały zainstalowane na TB-7, a po drugie na Er-2. Wyniki były rozczarowujące: podczas testów tylko 22% silników M-40 i 10% silników M-30 było w stanie pracować dłużej niż 50 godzin, podczas gdy mniej więcej co trzeci silnik wysokoprężny uległ awarii bez przepracowania nawet 10 godzin.
W rzeczywistości program diesla samolotów został skrócony, wydany Er-2 został przeniesiony do AM-35 i AM-37.
Ale Ermolaev i Charomsky nie poddali się. Naprawdę chcieli, aby Siły Powietrzne zdobyły bombowiec dalekiego zasięgu. A w 1943 roku zaprezentowali na dworze Er-2 z silnikami M-30B.
Litera „B” w nazwie silnika oznaczała, że doładowanie odbywało się w sposób łączony: oprócz dwóch lewych turbosprężarek Charomsky zaopatrywał diesla w doładowanie napędu zapożyczone z silnika AM-38. Zapewniło to stabilną pracę silnika na dużych wysokościach lotu.
Masa własna pojazdu wzrosła do 10325 kg (o prawie półtora tony więcej niż w Er-2 2AM-37), a maksymalna masa startowa (obliczona) - do 17650 kg. Skład załogi nie uległ zmianie i obejmował pilota, nawigatora, działonowego i działonowego radiooperatora.
Testy zostały przeprowadzone w lutym 1943 r. przez Instytut Badawczy Wojsk Lotniczych. Samolot został przetestowany przez inżyniera-porucznika pułkownika N. K. Kokorina oraz pilotów pułkownika Aleksiejewa i majora Lisitsina. Według pilotów samolot był łatwy do latania w prawie wszystkich trybach. Jego maksymalna prędkość w porównaniu z wersją AM-37 spadła do 429 km/h, ale obliczony maksymalny zasięg lotu przekroczył pierwotnie określony dla Er-2 i osiągnął fantastyczne 5500 km.
Bombowiec stał się bardziej wytrwały, ponieważ nafta bardzo niechętnie zapalała się w zimnym powietrzu. Całkowita masa pancerza sięgała 180 kg, a pilot otrzymał 15-milimetrowy pancerny tył. Górna wieża została wyposażona w napęd elektryczny, co ułatwiało pracę strzelca. Teraz obrót o 360 ° został wykonany w zaledwie 6 sekund.
W liście do szefa Instytutu Badawczego Sił Powietrznych generała porucznika PA Łoskutowa z 1 czerwca 1943 r. Ermolajew wskazał, że nowa wersja jego bombowca była dwukrotnie większa niż Ił-4 pod względem liczby dostarczonych bomb. do celu. Ponadto Er-2 miał przewagę nad samolotami Iljuszyna pod względem prędkości lotu - zarówno na ziemi, jak i na wysokości. W szczególności, przy zasięgu lotu 3000 km, Ił-4 mógł przenosić 1000 kg bomb, a Er-2 2M-30B mógł unieść 2000 kg.
Były jednak również wady. Niska prędkość wznoszenia, długa odległość startu, niemożność lotu bez utraty wysokości na jednym silniku. Samochód okazał się mieć nadwagę, moc silnika znów była niewystarczająca.
Była jednak i taka uwaga:
„Konserwacja silników M-ZOB przez personel naziemny zimą i latem jest łatwiejsza niż serwisowanie silników benzynowych ze względu na brak układu zapłonowego i gaźników w obecności niezawodnie działającego sprzętu wtryskowego. Wyposażenie paliwowe (pompa paliwa TN-12 i wtryskiwacze TF-1) zainstalowane w M-ZOB pracowało niezawodnie i nie wykazywało żadnych usterek przez cały okres testowy.”
Ogólnie należy przyznać, że nie mogli zrobić normalnie działającego lotniczego silnika wysokoprężnego w ZSRR. Er-2 nigdy nie znalazł się w szeregach samolotów bojowych, gdyż kilkadziesiąt wyposażonych w M-30 Er-2 nie wykonało w czasie wojny tylu lotów bojowych.
Nie można powiedzieć, że cała praca poszła na marne, ponieważ silnik M400 (M-50F-3) o mocy 800 KM stał się następcą M-30. z. oraz M-401 (turbodoładowany) o pojemności 1000 litrów. z. Silniki te przeniosły się z nieba do wody i zostały zainstalowane na szybkich statkach „Zarya”, „Raketa”, „Voskhod” i „Meteor”.
Niestety, silnik wysokoprężny w radzieckich bombowcach nie odgrywał żadnej znaczącej roli.
Zobaczmy teraz, co mieli Niemcy.
A Niemcy mieli Junkerów. Profesor Hugo Junkers.
Po zakończeniu I wojny światowej Junkers przeszedł do pracy przy samolotach transportowych i pasażerskich. Wraz z rozszerzeniem produkcji w Junkers w 1923 roku powstała Junkers Motrenbau GmbH, gdzie rozpoczęto prace nad stworzeniem i produkcją silników lotniczych, w tym silników Diesla.
Junkers od 20 lat pracuje nad samolotowym silnikiem wysokoprężnym i osiąga najlepsze wyniki z silnikiem Jumo.205.
Ale pierwszym prawdziwym samolotowym silnikiem wysokoprężnym był Jumo 204, 12-cylindrowy silnik wysokoprężny o mocy 740 KM. Ten silnik wysokoprężny był montowany na samolotach Junkers G24 i był z powodzeniem eksploatowany do 1929 roku.
Diesel Jumo 204 okazał się być udanym silnikiem stosowanym również w innych samolotach. Lista składa się z bardzo znanych modeli: Junkers F.24kay, Junkers Ju.52, Junkers Ju.86, Junkers G.38, Blohm & Voss BV.138.
Ale za najlepszy silnik Diesla można uznać Jumo.205, którego rozwój rozpoczął się w 1932 roku. Był to jeden z niewielu odnoszących sukcesy silników Diesla na świecie. Jumo.205 stał się podstawą do stworzenia całej rodziny silników Diesla.
Silnik doskonale sprawdzał się pod stałym obciążeniem, jednak na gwałtowny wzrost lub spadek prędkości reagował, podobnie jak silniki radzieckie, spadkiem mocy lub nawet gaśnięciem. Ponadto Jumo.205 nie można nazwać silnikiem wysokogórskim: powyżej 5000 metrów moc silnika gwałtownie spadła o 20-22%, a nawet więcej.
Silnik był używany w następujących modelach samolotów: Blohm & Voss BV.138, Blohm & Voss Ha.139, Blohm & Voss BV.222, Dornier Do.18, Dornier Do.26, Junkers Ju.86.
W rzeczywistości diesle Junkers były instalowane na tych samolotach, które miały gwarancję na starcia z wrogimi myśliwcami. Patroluj oceaniczne i morskie latające łodzie, zwiadowcy i tak dalej. To znaczy samoloty, które nie wymagały energicznego manewrowania, ale wymagały maksymalnego zasięgu lotu.
Jednak pomimo doskonałej ekonomii i, co za tym idzie, doskonałego zasięgu, diesle Jumo.205 nie spełniły oczekiwań. Działały dobrze pod stałym i długotrwałym obciążeniem, ale nie tolerowały zmiany prędkości, która była wymagana do manewrowania bojowego. Ta wada nie została w pełni usunięta.
Dodatkowo silniki Jumo.205 wymagały niezwykle wykwalifikowanej konserwacji przez specjalnie przeszkolony personel. A jeśli Luftwaffe nadal potrafiłoby rozwiązać ten problem, próby „lądowania” Jumo.205 i przekształcenia silnika w silnik czołgowy całkowicie się nie powiodły. Właśnie dlatego, że silnik był niepotrzebnie wymagający pod względem konserwacji.
Pomimo przyzwoitej listy samolotów, kilkadziesiąt z nich było wyposażonych w silniki wysokoprężne. I choć w końcu zainteresowanie Luftwaffe silnikami wysokoprężnymi osłabło, Junkers kontynuował prace nad udoskonaleniem samolotowego silnika wysokoprężnego Jumo.205, a w 1939 roku wypuścił wersję wysokogórską - Jumo.207 z dwiema sprężarkami odśrodkowymi: pierwsza z z napędem wydechowym, drugi z napędem mechanicznym oraz z intercoolerem.
Szczytem rozwoju samolotowych silników wysokoprężnych Junkers była naprawdę potworna rzecz o nazwie Jumo.224. Ten silnik był w rzeczywistości rombem czterech silników Jumo.207. 24-cylindrowy, 48-tłokowy, dwusuwowy, chłodzony cieczą silnik wysokoprężny o przeciwnym ruchu tłoka.
Koszmar ten ważył 2600 kg i według obliczeń powinien wytwarzać 4400 KM. na starcie i 3500 KM. na wysokości 15 km. Silnik nie został zmontowany nawet do testów, nie mieli czasu. Zdjęcia, które do nas dotarły, to prototypy.
To, jeśli mogę tak powiedzieć, po zakończeniu wojny bardzo zainteresowało naszych inżynierów projektem. Przeprowadzono badania i testy, ale Jumo.224 jest tematem osobnego artykułu, ale tutaj powiem tylko, że do wiceministra przemysłu lotniczego gen. dyw. silnika i analizując możliwości, wyciągnięto następujące wnioski:
Radzieccy inżynierowie byli zaznajomieni z poprzednikami Jumo.224, ponieważ Jumo.4 i Jumo.205 zostały zakupione i przebadane w latach 30. w ZSRR, więc nasi specjaliści doskonale rozumieli i trzeźwo oceniali ich mocne strony w produkcji takich silników.
Tak się złożyło, że diesel nadal migrował z nieba na ziemię. Powodem tego był jednak elementarny postęp techniczny, który dał początek silnikom turboodrzutowym, które ostatecznie zastąpiły zarówno silniki benzynowe, jak i wysokoprężne.
Dwa kraje zdołały zbudować samolotowe silniki wysokoprężne, z których każdy ma się czym pochwalić. Diesel był ciekawym silnikiem dla samolotów dalekiego zasięgu, mógł z powodzeniem przewozić samoloty transportowe i pasażerskie. Być może to był początkowy błąd - zainstalować silniki wysokoprężne w samolotach bojowych, ale nic nie można na to poradzić.
Nie można powiedzieć, że osiągnęliśmy taki sam sukces jak Niemcy. Projektanci obu krajów poszli różnymi drogami, być może niemieccy inżynierowie osiągnęli wielki sukces, ale: Diesel zostawił im wszystko. Nasi inżynierowie poszli własną drogą, a Charomsky i jego uczniowie przeszli ją bardziej niż godnie.
