Junkers Jumo 004

Предсерийная модель Jumo 004 A, авиационный музей Лаатцен-Ганновер

Jumo-004— (Jumo 109—004) первый в мире крупносерийный турбореактивный авиационный двигатель.

Конструкторы двигателя — Ансельм Франц и Отто Мадер из моторного отдела фирмы «Юнкерс», (Junkers Motorenbau) сокращенно «Jumo».

Двигатель Jumo-004 не планировалось устанавливать на новый реактивный перехватчик (самолет конструировался как перехватчик) «Мессершмитт» Ме. 262, перехватчик проектировался под ТРД BMW P 3302 (BMW-003), но двигатель БМВ не удалось довести до заданных характеристик в необходимые сроки и новый реактивный самолёт было решено снабжать уже доведёнными до серийного производства ТРД Jumo-004.

Модификации

Существовало значительное количество модификаций двигателя различавшихся техническими характеристиками, комплектацией, установкой дополнительного оборудования. Часть модификаций устанавливалась на серийные самолеты, а часть проходила испытания. Первый двигатель носил индекс Jumo-004A.

Двигатели Jumo-004B и −004D — серийные, строились большой серией^[1]. Jumo-004B-1 а затем и Jumo-В-2 и Jumo-В-3 оснащался пусковым двухтактным бензиновым стартером «Riedel». Jumo-004E — двигатель с камерой дожигания (форсажной камерой).

Основные технические характеристики

Junkers Jumo 004 на изучении в Aircraft Engine Research Laboratory, США, 1946 год.

• Тяга на взлетном режиме, кгс

Jumo-004A −840; Jumo-004В −900; Jumo-004D — 1050; Jumo-004Е −1200; Jumo-004F −1200; Jumo-004G −1693; Jumo-004H −1805;

• Расход воздуха на взлетном режиме, кг/c

Jumo-004 −23,0; Jumo-004В −21,2; Jumo-004F -

• Удельный расход топлива, кг/кгс х ч

Jumo-004 −1,48 ; Jumo-004В −1,4 ; Jumo-004F −0,55

• Частота вращения ротора на взлетном режиме, об/мин

Jumo-004 — ; Jumo-004В −8700 ; Jumo-004F −9000; Jumo-004H −6700

• Температура газов на входе в турбину, градусов Цельсия

Jumo-004 — ; Jumo-004В −775 ; Jumo-004E — 870; Jumo-004H -

• Материал рабочих лопаток турбины

Jumo-004 — Тинидур (монолитные); Jumo-004В2 − Тинидур (полые); Jumo-004В4 − Cromadur (полые)

• Длина, м

Jumo-004 −3,96; Jumo-004В −3,86; Jumo-004F −3,8; Jumo-004H −3,95

• Диаметр, м

Jumo-004 −0,81; Jumo-004В −0,76; Jumo-004F −0,76; Jumo-004H −0,87

• Вес, кг

Jumo-004 −720; Jumo-004В −745; Jumo-004F — ; Jumo-004H −1130

• Число ступеней компрессора

Jumo-004 −8; Jumo-004В −8; Jumo-004F −8; Jumo-004H −11

• Число ступеней турбины

Jumo-004 −1; Jumo-004В −1; Jumo-004F −1; Jumo-004H −2

• Степень повышения давления

Jumo-004 −3,0; Jumo-004В −3,14; Jumo-004F -

• Компрессор осевой

• Турбина осевая

• Камер сгорания 6 шт. (Jumo-004H 8 шт. камер сгорания)

• Регулирование тяги осуществлялось изменением подачи горючего и площади проходного сечения сопла при перемещении в сопле подвижного конуса («цвибеля»-луковицы) . Компрессор нерегулируемый.

• Рабочий ресурс к 1944 г, −25 часов.

При изготовлении камер сгорания и лопаток турбины из материалов с достаточным количеством легирующих элементов рабочий ресурс более 100 часов (изготовлении двигателей в СССР)

• Рабочее топливо J-2 (тяжелый керосин) или К1 (дизельное топливо). Пусковое топливо бензин В-4.

Данные по двигателю Jumo-004В

• Макс. диаметр двигателя 698 мм.
• Компрессор осевой.
  • Диски ротора компрессора (8 ступеней) — из алюминиевого сплава
  • Лопатки статора компрессора (9 ступеней) — 3 первые ступени из алюминиевого сплава; 6 остальных из тонколистовой стали.
• Турбина (одноступенчатая) осевая.
  • Диск турбины диаметром 476 мм. Материал хромистая сталь (магнитная): 3,0 Cr-0,72 V-0,45 Mn-0,45 Mo-0,4 W-0,3 Si-0,2 C
  • Рабочие лопатки длиной 110 мм (61 шт.) — лопатка DVL полая DVL-Hohlschaufel, охлаждаемая с открытым торцом, без крутки, конструкции Шмидта F.A. Schmidt. Ресурс лопатки 50 час.
  • Сопловые лопатки (35 шт. немагнитные) — охлаждаемые из жаропрочной Cr-Mn стали, толщина стенки 1,15 мм

История

Первые двигатели под индексом Jumo-004A прошли испытания на стенде в марте 1942 г. Всего было построено около 30 двигателей первой модификации. До конца войны было произведено около 6500 шт. различных модификаций двигателей Jumo-004.

1942 г. — 30 шт.

1943 г. — 41 шт.

1944 г. — 1201 шт.

1945 г. — 5182 шт.

Прототип советского реактивного моторостроения

После окончания Второй мировой войны большое количество неиспользованных двигателей Jumo-004 попало в руки союзников. Заключение специалистов Ф. Уиттла из Великобритании гласило, что: «Этот двигатель не представляет ценности с точки зрения дальнейшего развития газотурбинных двигателей». Такого же мнения придерживались специалисты из США уже знакомые с английскими двигателями Уиттла. Такое мнение англо-американских специалистов было отчасти неверным. Jumo-004 с самого начала проектировался как простой двигатель который можно было освоить в серии в условиях недостатка материалов и инструмента, квалифицированных рабочих, то есть в военных условиях и в кратчайшие сроки. На первых серийных модификациях двигателя Jumo-004В1 устанавливались монолитные рабочие и сопловые лопатки из жаропрочной стали Тинидур, содержащей 30 % никеля. В модификации Jumo-004В2 мотор уже имел полые, охлаждаемые воздухом лопатки турбины из стали Тинидур, которые на последующих модификациях были заменены менее дефицитной сталью Cromadur, что позволило практически полностью отказаться от использования дефицитного для Третьего рейха никеля, расход же хрома сократился до 2,2 кг на один мотор. Здесь Cromadur-марка жаропрочной стали фирмы Крупп состава: 17-19 %Mn; 11-14 %Cr; 0,7-0,8 %Mo; 0,6-0,7 %Si. Сталь Cromadur крипоустойчива при температурах 600—630 градусов Цельсия. При охлаждении воздухом лопатка из стали Cromadur выдерживала температуру 770 градусов.

У непрофессионалов считается, что Jumo-004 отличался плохим управлением, но мнение отца отечественного автоматического управления космических кораблей Б. Е. Чертока не совпадает с таким мнением. Б. Е. Черток считал, что для того времени управление двигателем осуществлялось на высоком уровне. Такого же мнения придерживались составители первых описаний систем управления двигателем инженеры И. Ф. Козлов и С. П. Кувшинников:..Действительно, это оказалась сложная, многофункциональная система, которая обеспечивала дозировку топлива на разных режимах работы двигателя в полете. Она отличалась оригинальными решениями которые учли при разработке отечественных двигателей..

Немцы были прекрасно осведомлены о недостатках в управлении двигателем, возможностях его помпажа при некоторых условиях и тому подобных недоделках не влияющих на его характеристики при правильном управлении и совершении рекомендованных маневров летательного средства на которое установлен двигатель. Двигатель работал, развивал необходимую тягу, управлялся достаточно хорошо для первого серийного ТРД. И в том, что истребители Ме 262 не смогли переломить ход войны вины конструкторов двигателя Jumo-004 не было.

Иного мнения придерживались в СССР. Серийный немецкий двигатель, произвел неизгладимое впечатление на наших авиационных специалистов. Пример воспоминания Е. Г. Адлера (заместитель А. С. Яковлева. «В ЦИАМЕ нас встретил инженер по испытаниям ТРД Jumo-004, представившийся Локштовским. Он привел нас к стенду, где стояла какая-то толстая фигурная труба. Общая длина на глаз показалась около трех метров. Над стендом висела схема мотора. Странный двигатель вскоре был запущен. Когда рев двигателя смолк, Локштовский толково объяснил его устройство, изложив характеристики. Я был потрясен…. При весе менее 800 кг Jumo-004 развивал тягу 900 кгс, что соответствовало примерно 2500 л.с. …»^[2]

В результате в городок ГАЗ-19 под г. Куйбышевым (сегодня г. Самара) на завод № 2 МАП (Министерства Авиационной промышленности СССР) (сегодня ОАО «Моторостроитель»), были практически полностью вывезены заводы фирмы Юнкерс из г. Дессау и г. Бернбург вместе с 1000 немецких и австрийских авиационных специалистов. Под руководством Николая Дмитриевича Кузнецова немецкие специалисты организовали зимой 1946—1947 гг, выпуск советской копии Jumo-004 под названием РД-10. На заводе № 16 в г. Казани производились ТРД фирмы «БМВ» BMW-003 под названием РД-20 и BMW-003С под названием РД-21. Кроме того на вывезенном из Германии оборудования других немецких авиационных заводов были организованы три новых завода реактивных двигателей № 36 в г. Рыбинске (ныне НПО «Сатурн») , № 478 в Запорожье (ОАО «Мотор Сич»), № 466 в Ленинграде. Немецкие специалисты вывезенные в СССР продолжили работы и над множеством других немецких поршневых бензиновых, дизельных и турбореактивных двигателей не доведенными до серийного производства в Германии.

Специалисты группы главного конструктора ОКБ-1 доктора Альфреда Шайбе (бывшего главного конструктора воздушно-реактивных двигателей фирмы «Юнкерс», работавший на фирме ещё с 1928 г. и имевшего несколько ключевых патентов на двигатели) доводили перспективные ТРД «Юнкерса».

Специалисты группы главного конструктора ОКБ-2 доктора Престеля доводили перспективные ТРД «БМВ». Группа доктора Шайбе при Н. Д. Кузнецове спроектировала и построила мощный турбовинтовой двигатель (ТВД) Jumo-022 названный НК-2М. Продолжив работы над Jumo-022 его форсировали, сдвоили и присвоив название 2ТВ-2Ф и установили на Ту-95. После катастрофы с Ту-95, было решено сделать новый мотор. Двигатель ТРД НК-12 был последней работой немецких специалистов в СССР. В конце 1953 г, немцев отпустили в Восточную Германию.

Двигатели Jumo-004 (РД-10) устанавливались на истребителях ЯК-15; Як-17; Як-19; Су-9. Двигатели BMW-003С (РД-21) устанавливались на истребителе Миг-9 Двигатели Jumo-022 (НК-2М) устанавливались на АН-8; Ту-91. Двигатели группы Шайбе (НК-12) устанавливались на Ту-95 и служат до сих пор.

См. также

• BMW-003 РД-20
• ВК-1

Примечания

1. ↑ Vogelsang C.W. Die Geschichte der Flugzeugturbine und des Turbinenflugzeuges. Astra, 1955
2. ↑ Указанные параметры дают коэффициент тяговооруженности= 1,125. Для английского двигателя Rolls-Royce Nene (1944 г.) этот показатель составлял 3,125. Иначе говоря, при собственном сухом весе = 700 кг Nene развивал тягу более 2000 кг. Возможно именно этим обстоятельством объясняется отсутствие интереса англичан к немецкой разработке. Английский двигатель также был скопирован в СССР (ВК-1)и ставился на многие модели советских самолетов, таких как МиГ-15, МиГ-17 и другие.

Литература

• Евтифьев М. Огненные крылья (история создания реактивной авиации СССР Москва.: Вече, 2005.
• Широкорад А. Тевтонский меч и русская броня Москва.: Вече, 2004.
• Черток Б. Ракеты и люди. Фили-Подлипки-Тюратам Москва.: 1996.
• Кузьмина Л. Огненное сердце Москва.: 1988.