Junkers Jumo 004

Jumo 004
Motorvisning
Eksplodert utsikt over Jumo 004 på US Air Force National Museum , Wright-Patterson AFB , Ohio.
Bygger Junkers Motorenwerke
Første fly 15. mars 1942
bruk • Messerschmitt Me 262
• Horten Ho 229
• Arado Ar 234
Kjennetegn
Type Enflyt turbojet med aksial kompressor
Lengde 3.860 mm
Diameter 810 mm
Masse 719 kg
Komponenter
Kompressor Aksial, 8-lags
Forbrenningskammer 6 separate flammerør
Turbin Aksial, 1-trinns
Opptreden
Maksimal tørr thrust 8,8 kN
Kompresjonsforhold 3.14: 1
Luftstrøm 8,14 kg / s
Spesifikt tørt forbruk 141,7 kg / (kN⋅h)
Vekt / trykkforhold 0,0122 kg / kN

Den Jumo 004 var den første turbojet produseres i serier og som brukes i operasjoner, så vel som den første ved hjelp av en aksial kompressor . Junkers produserte 8000 i Tyskland under andre verdenskrig for å utstyre jagerflyene Messerschmitt Me 262 , Horten Ho 229 og Arado Ar 234 . Østeuropeiske land produserte også derivater.

Utviklingshistorie

Muligheten for jetfremdrift ble demonstrert i Tyskland allerede i 1937 av Hans von Ohain , ingeniør for Heinkel- selskapet , men de fleste tjenestemenn i Reichsluftfahrtministerium (RLM) var ikke interessert i det, med unntak av Helmut Schelp og Hans. Mauch, som oppfordret motorprodusenter til å delta i utviklingen av slike motorer; uten særlig suksess, inntil i 1939 valgte Otto Mader, direktør for Junkers Motoren (Jumo), på jakt etter en ingeniør for prosjektet sitt, på anbefaling av Schelp, Anselm Franz , som var ansvarlig for design av kompressorer og turboladere hos Junkers. . Franz startet utviklingen av prosjekt 109-004 i slutten av 1939 . Prefikset "109-" ble tildelt av RLM til alle jetmotorprosjekter i denne tiden.

Franz velger en nyskapende tilnærming: den aksiale kompressoren, i stedet for sentrifugalkompressoren som brukes på von Ohain-prototypene, basert på arbeidet til Göttingen Aerodynamics Test Center . Denne typen kompressor forble effektiv mens den reduserte frontdelen av det utstyrte flyet, noe som garanterte lav aerodynamisk motstand mot sistnevnte.

På den annen side designet han en motor som var lettere å utvikle og produsere, selv om det betydde å være under den teoretiske effektiviteten. Spesielt valgte han et forbrenningskammer med seks injektorer og separate rør, snarere enn et ringkammer. Han involverte AEG- selskapet sterkt i Berlin og satset på å bygge den første prototypen i full størrelse. Den beste responsen på den mange kritikken av disse valgene var inngangen til produksjon av Jumo 004 lenge før konkurrenten, BMW 003 .

Fokus

Den første prototypen 004A , bygd for å kjøre på diesel , begynte sine tester i oktober 1940 , uten en utkastelse dyse . FraJanuar 1941, den leverte en skyvekraft på 430  kg (4,22  kN ); arbeidet fortsatte å oppfylle RLM-spesifikasjonene, som krevde en skyvekraft på 600  kg (5,88  kN ).

Kompressor blad vibrasjonsproblemer forsinket utvikling, og ble løst ved en ny stator designet av Max Bentele, som brukte stålblader . Med denne nye statoren klarte motoren å nå 5,9  kN innstøtAugust 1941, og besto en ti timers utholdenhetstest på 9,8  kN skyvekraft i desember. Den første flytesten fant sted den15. mars 1942, med en 004A festet over skroget til en Messerschmitt Bf 110 .

Siden 18. julineste, en prototype av Messerschmitt Me 262 fløy med sine to 004 motorer; RLM bestilte deretter en første serie på 80 motorer.

Industrialisering

De første 004A-motorene ble utviklet uten å ta hensyn til kostnadene eller knappheten på metallene som ble brukt: nikkel , kobolt og molybden viste seg å være for sjeldne for masseproduksjon. Franz måtte derfor studere hele den varme delen basert på standardstål beskyttet av et aluminiumsbelegg , og brukte Cromadur-stål (inneholdende 12% krom og 18% mangan ) for de hule bladene (inneholdende 12% krom og 18% mangan ) som ble utviklet. av Krupp. , kniver som ble avkjølt av trykkluften som kom fra kompressoren. Motorens levetid ble redusert, men produksjonen ble lettere.

Den første produksjonsmodellen 004B veide 100  kg mindre enn 004A og overgikk i 1943 100 driftstimer på testbenken, inkludert 50 timer før vedlikehold.

Nye vibrasjonsproblemer dukket opp, som ble løst i slutten av 1942 takket være Max Bentele  (en) ved å spille på bladets resonansfrekvens og redusere motorhastigheten til 8700  o / min . Som et resultat startet ikke masseproduksjonen før i begynnelsen av 1944 , noe som ytterligere forsinket innføringen av Me 262.

Idriftsettelse

På grunn av den dårligere kvaliteten på stål som ble brukt i 004B, var levetiden lav, knapt 10 timer, til og med 25 med erfarne piloter (fortsatt lenger enn den gjennomsnittlige forventede levetiden til en pilot på dette tidspunktet i historien). Pilotene aksepterte ikke den langsomme responsen på akselerasjon sammenlignet med stempelmotoren, og hadde en tendens til å ønske å akselerere for hardt, med risiko for å overopphetes turbinen.

Til tross for disse ulempene besto den første gruppen av jetfly av April 1944 og ble operativ i september samme år.

Spesielle egenskaper

Starten på turbojetmotoren ble levert av en motorsykkelmotor to ganger på 10  hk (7  kW ) integrert i luftinntaket. Den ble startet som en gressklipper, med en snor!

004 kunne bruke tre typer drivstoff:

Produksjon etter krigen

Etter andre verdenskrig ble små mengder Jumo 004 bygget av Malešice i Tsjekkoslovakia , under navnet M-04 , for å drive Avia S-92 , en kopi av Me 262. Sovjetunionen produserte den under navnet Toumanski RD- 10 RD-10 , som utstyrte Yakovlev Yak-15 i tillegg til mange prototyper.

Den France brukes Jumo 004 til å drive SNCASO SO.6000 Triton og Arsenal VG 70 .

Bruk i Tyskland

I tillegg til seriell bruk på Me 262 og Arado Ar 234 , ble Jumo 004 brukt til Junkers Ju 287 , Horten Ho 229 og Heinkel He 280 prototyper .

Varianter

Flere varianter var under utvikling på slutten av krigen: Type 004C la til en etterbrenner, men ble ikke bygget. 004D- typen reduserte forbruket takket være to-trinns injektorer og innarbeidet en gassregulering som unngår å oversvømme reaktoren under sterk akselerasjon. 004D var klar til å gå i produksjon da krigen tok slutt. En annen utvikling var i gang, 004E , hvor utkastingsdelen ble redesignet for bedre drift i høyden.

En dobbel-fat-versjon, typen Jumo 012 , ble også undersøkt, som skulle gi betydelig forbedret effektivitet (15%).

Versjoner

RLM betegnelse Type Sammensetning Kraft eller kraft Vekt Rotasjonsfart
109-004B Turbojet 8ax 6in 1tu 8,8  kN 745  kg 8700  o / min
109-004C Turbojet 8ax 6in 1tu 10,0  kN 720  kg 8700  o / min
109-004D Turbojet 8ax 6in 1tu 10,3  kN 745  kg 10.000  o / min
109-004H Turbojet 11ax 8in 2tu 17,7  kN 1200  kg ( 2646  lb ) 6600  o / min
109-012 Turbojet 11ax 6in 2tu 27,3  kN 2000  kg ( 4410  pund ) 5.300  o / min
109-022 Turboprop 11ax 8in 2tu 4600  hk (3,4  MW ) 2600  kg 5000  o / min

Sammensetning: øks = kompresjonstrinn, i = forbrenningskamre, tu = turbintrinn.

Merknader og referanser

  1. (in) Pavelec 2007 .
  2. (in) Cyrus B. Meher-Homji, "  Anselm Franz and the Jumo 004  " , Mekanisk ingeniør ASME ,September 1997.
  3. (en) Mjr. Ernst Englander , sammendrag av debriefing av den tyske piloten Hans Fey om operasjonell ytelse og sen krigsutplassering av jetfighter Me 262 , Zenos 'Warbird Video Drive-In,våren 1945, 9  s. ( les online [PDF] ) , s.  4.

Se også

Relaterte artikler

Turbojet fra samme periode

Bibliografi