Diesel de aviación: rama sin salida o ...?
Durante nuestra transmisión en aviones, se hizo una pregunta sobre aviación motores diesel. El tema es completamente no etéreo, ya que no hay mucho de qué discutir, pero hay momentos interesantes que se han continuado en nuestros días.
Porque - aquí está, un avión diesel.
En general, solo dos países han alcanzado el uso razonable del diésel en la aviación. Alemania y la Unión Soviética. Dios mismo ordenó lo primero, ya que Diesel era alemán y todos los acontecimientos después de su muerte permanecieron en Alemania, pero la URSS es un tema separado y difícil.
De hecho, ambos países comenzaron a desarrollar el tema del diesel no a partir de una buena vida. Hubo problemas con los motores, los alemanes todavía tenían escasez de petróleo y carecíamos de tecnología para su procesamiento normal. Las gasolinas de alto octanaje fueron un sueño incumplido para la URSS; toda la guerra se libró con combustible importado de alto octanaje.
En realidad, los problemas esencialmente diferentes del plan de petróleo han generado interés en los motores diesel. Y fue de qué.
Una gran ventaja del motor diesel fue la capacidad de trabajar no con gas, sino, como dirían ahora, con combustibles alternativos. Es decir, queroseno y combustible diesel. Sí, el queroseno de esa época normalmente podría cargarse en un motor diesel, y el motor lo masticaba perfectamente. Incluso los motores diésel modernos pueden usar queroseno como combustible de invierno a temperaturas muy bajas, solo necesita agregar aditivos para aumentar el cetano.
El queroseno no era tan inflamable como la gasolina de aviación, y no ha habido problemas con su extracción del petróleo desde 1746.
Menos considerar una gran masa de un motor diesel en comparación con una contraparte de gasolina.
Resultó una situación en la que era un pecado no tratar de desarrollar motores para aviones que funcionaran con ese combustible, que es más fácil de expulsar. Lógicamente, ¿no es así? Especialmente cuando hay desarrollo. Los alemanes compartieron sus recetas de manera bastante amigable, y en la URSS el trabajo también comenzó a hervir.
Cada país ha seguido su propio camino.
A medida que avanzaba el trabajo, se hizo evidente que el motor diesel no es para el caza. Fue demasiado pausado, incapaz de responder a la demanda para aumentar rápidamente la velocidad. Sin embargo, esto sigue siendo relevante.
Por lo tanto, los diseñadores soviéticos (comencemos con nosotros) asignaron inmediatamente un nicho para bombarderos pesados y de largo alcance a un motor diesel de aviación. En primer lugar, los aviones en sí eran grandes y no tenían miedo de la masa del motor, y en segundo lugar, la rentabilidad, lo que significa que el alcance fueron los factores determinantes.
A diferencia de los alemanes, a nuestros diseñadores se les encomendó eliminar la máxima potencia posible de 1300-1500 hp de los motores diesel, lo que fue una cifra algo fantástica. En el país en ese momento no podían crear un motor de gasolina de tal potencia, pero aquí el diesel ...
Pero fue precisamente en motores de tal potencia que podrían acelerar un bombardero que pesaba 13-15 toneladas a una velocidad aceptable de 400 km / hy proporcionar un alcance de 2500-3000 km, los diseñadores soviéticos estaban orientados.
Andrei Dmitrievich Charomsky debe considerarse incondicionalmente el principal motor diesel del país.
Bajo su liderazgo, el equipo TsIAM (P.I. Instituto Central de Ingeniería de Motores de Aeronaves Baranov) desarrolló el motor diesel AN-1A con una capacidad de 900 hp, que era completamente inferior a los motores de gasolina a alturas bajas (hasta 2500 m). AN-1A se convirtió en la base para un mayor desarrollo de estos motores, tras haber superado con éxito las pruebas en el bombardero TB-3D.
Luego Charomsky fue arrestado como una plaga, y sobre la base de la AN-1A, se desarrollaron dos motores, el M-40 (el trabajo se llevó a cabo en la planta de Kirov en Leningrado bajo el liderazgo de V. M. Yakovlev) y el M-30 (Sharaga en la fábrica número 82 en Moscú bajo liderazgo de S. I. Zhilin y A. G. Takanayev).
El trabajo se llevó a cabo en un modo de "alto secreto", llegó a la locura: los representantes militares, al ser de otro departamento, no podían acceder a los motores para controlar la calidad del producto. Tolerancias emitidas personalmente por el Comisario del Pueblo de la industria aeronáutica A.I. Shakhurin.
El desarrollo de ambos modelos de motores se llevó a cabo en la dirección de preservar el volumen de trabajo, el diámetro del cilindro y la carrera del pistón para aumentar la potencia de despegue y la altitud del motor. La altura de los motores debería haber sido proporcionada por turbocompresores de dos etapas, TK-88 en el M-40 y TK-82 en el M-30. Se instalaron cuatro turbocompresores en cada motor.
Para 1940, los motores no estaban terminados, pero tampoco había una necesidad particular de ellos. El motor diesel fue considerado exclusivamente como un motor político capaz de proporcionar vuelos alrededor del mundo de un avión récord bajo el control de M. M. Gromov. Hubo tal proyecto.
El vuelo no tuvo lugar porque no pudieron obtener el recurso motor requerido de 100 horas de ambos motores. Las fábricas y los diseñadores recibieron instrucciones de realizar pruebas de banco en agosto de 1940 y en otoño para instalar motores en los aviones TB-7 y DB-240 (el futuro EP-2) para pruebas de vuelo.
TB-7 con motores diesel M-30
Francamente, los motores diesel están sobrevalorados. ¡Parece que el liderazgo de la aviación soviética esperaba algún tipo de milagro de los motores, ya que en 1941 una comisión se reunió en el Instituto de Investigación de la Fuerza Aérea, que determinó los requisitos para un nuevo avión para motores diesel M-40F impulsados hasta 6 kg!
La aeronave que se está desarrollando debería, según la comisión (dirigida por el mayor general Filin), llevar una bomba FAB-2000 en la bahía de bombas, y dos (!) En la eslinga externa!
Es difícil decir lo que estaba sucediendo en el alma del diseñador Eromolaev, pero no creo que todo estuviera radiante de felicidad. Solo cuando se instalaron 8 motores ASH-1944F (4 hp) en el Pe-82 en 1700, solo entonces el Pe-8 pudo tomar 6 kg de bombas en casos excepcionales y en distancias cortas.
Y luego 1941 ...
Además, sin esperar el inicio de las pruebas, el departamento de Shakhurin (NKAP) emitió una orden a la planta de aviones Voronezh No. 18 para la construcción de 90 aviones Er-2 con motores diesel M-40F en 1941, y 800 aviones en 1942.
Está claro que todos estos planes fueron destruidos por la guerra. Pero es mejor así, porque los motores podrían ponerse en marcha justo antes del comienzo de la guerra.
Solo el 23 de julio de 1941, el jefe del NKAP LII, M. M. Gromov, aprobó el acto de prueba del avión Yer-2 con motores M-40F. En las pruebas, un avión con motores diesel mostró una velocidad de 448 km / h con una velocidad de diseño de 480 km / h. Después de eliminar numerosas deficiencias, se dio luz verde a los automóviles, pero estalló una guerra que trajo consigo el fin de los aviones diesel.
Estamos hablando de las famosas redadas en Berlín en agosto de 1941. Ocho aviones TB-10 con motores M-8 iban a participar en la operación el 7 de agosto. De hecho, siete autos participaron en la redada, ya que el octavo se estrelló durante el despegue. De los siete restantes, UNO (!) Avión regresó a su aeródromo en Pushkin. El resto, por desgracia, se vieron obligados a sentarse en diferentes lugares precisamente debido a la falla de los motores M-30.
Bueno, y como de costumbre con nosotros, todas las deficiencias de los motores diesel, a los que el liderazgo de NKAP hizo la vista gorda ante la debacle de Berlín, "de repente" salieron a la luz y se convirtieron en una base suficiente para la reducción casi completa del programa diesel. Es cierto que al principio se decidió rechazar el M-40F, y el M-30 fue "prohibido" un poco más tarde.
Ermolaev luchó por su avión hasta el final. El 5 de agosto de 1941, dirigió una carta a la industria de narcóticos Shakhurin:
"Dadas las necesidades especiales de nuestra defensa en bombarderos de largo alcance, consideramos que es necesario continuar el trabajo de nuestra fábrica para crear bombarderos de largo alcance y le pedimos ... que permita al personal de nuestra planta terminar el desarrollo del avión Er-2 2M-40F".
Sin embargo, el destino del M-40F fue casi decidido por la incursión fallida del TB-7 en Berlín. Además, Jarkov se perdió, pero incluso antes de la pérdida de la ciudad, la Planta de Tractores de Jarkov fue transferida a la producción de motores diesel V-2 y tanques T-34. Y en el otoño de 1941, se hizo imposible realizar trabajos en el M-40F en Leningrado, cuando los alemanes comenzaron el bloqueo.
Si te vuelves a historico documentos, puede ver que el conjunto completo de documentación sobre motores diesel de la Oficina de Diseño de Ermolaev en la primera mitad de 1941 fue transferido a Voronezh. Sin embargo, la planta número 18 ensambló aviones y no construyó motores. Por lo tanto, no era realista establecer rápidamente la producción del M-40F en Voronezh. Y en 1942, también comenzó la evacuación de esta planta.
En general, al comienzo de la guerra, en la URSS se produjeron alrededor de 200 motores diesel para aviones de ambas marcas. En primer lugar, los motores se instalaron en el TB-7, en el segundo, en el EP-2. Los resultados fueron decepcionantes: durante las pruebas, solo el 22% de los motores M-40 y el 10% de los motores M-30 pudieron funcionar durante más de 50 horas, mientras que aproximadamente cada tercer motor diesel falló, sin haber servido ni siquiera 10 horas.
De hecho, el programa de motores diesel de aviones se redujo, los EP-2 liberados se transfirieron a AM-35 y AM-37.
Pero Ermolaev y Charomsky no se rindieron. Realmente querían que la Fuerza Aérea recibiera un bombardero de largo alcance. Y en 1943 fueron presentados a la corte de Er-2 con motores M-30B.
La letra "B" en el nombre del motor significaba que la sobrealimentación se llevaba a cabo de manera combinada: además de los dos turbocompresores restantes, Charomsky suministró al diésel un sobrealimentador del motor AM-38. Esto garantizó el funcionamiento estable del motor a grandes altitudes de vuelo.
El peso de la máquina vacía aumentó a 10325 kg (que es casi una tonelada y media más que el del EP-2 2 AM-37), y el despegue máximo (estimado) - hasta 17650 kg. La tripulación no cambió e incluyó al piloto, navegante, artillero y operador de radio artillero.
Las pruebas fueron realizadas en febrero de 1943 por las fuerzas del Instituto de Investigación de la Fuerza Aérea. El avión fue probado por el ingeniero teniente coronel N.K.Kokorin y los pilotos coronel Alekseev y Major Lisitsin. Según los pilotos, el avión era fácil de pilotar en casi todos los modos. Su velocidad máxima en comparación con la versión con AM-37 disminuyó a 429 km / h, pero el rango de vuelo máximo calculado excedió el establecido originalmente para el EP-2 y alcanzó unos fantásticos 5500 km.
El bombardero se volvió más tenaz, porque el queroseno se incendió en el aire frío de muy mala gana. La masa total de la armadura alcanzó los 180 kg, mientras que el piloto recibió una espalda blindada de 15 mm. La torreta superior estaba equipada con un accionamiento eléctrico, lo que facilitaba el trabajo del tirador. Ahora se realizó una rotación de 360 ° en solo 6 segundos.
En una carta dirigida al jefe del Instituto de Investigación de la Fuerza Aérea, el teniente general P. A. Loskutov, fechada el 1 de junio de 1943, Ermolaev indicó que la nueva versión de su bombardero era dos veces mayor que la cantidad de bombas entregadas al objetivo, IL-4. Además, Er-2 tenía una ventaja sobre los aviones de Ilyushin en términos de velocidad de vuelo, tanto en tierra como en altitud. En particular, con un alcance de vuelo de 3 km, el Il-000 podría llevar 4 kg de bombas a bordo, y el Er-1000 2M-2B - 30 kg.
Hubo, sin embargo, contras. Baja velocidad de ascenso, larga distancia de despegue, incapacidad para volar sin pérdida de altitud en un motor. El auto resultó ser pesado, la potencia del motor nuevamente no fue suficiente.
Sin embargo, hubo tal comentario:
“El mantenimiento de los motores M-ZOB por parte del personal de tierra en invierno y verano es más fácil que el mantenimiento de motores de gasolina debido a la falta de un sistema de encendido y carburadores con equipos de inyección confiables. "El equipo de combustible (bomba de combustible TN-12 y boquillas TF-1) instalado en el M-SCA funcionó de manera confiable y no tuvo defectos durante todo el período de prueba".
En general, debe reconocerse que no se pudo hacer un motor diesel de aviación que funciona normalmente en la URSS. Yer-2 no ocupó su lugar en las filas de aviones de combate, ya que varias docenas de M-30 Yer-2 equipados durante la guerra no hicieron tantas salidas.
Esto no quiere decir que todo el trabajo se desperdicie, ya que el motor M-30 (M-400F-50) con una capacidad de 3 litros se convirtió en el seguidor del M-800. de. y M-401 (turboalimentado) con una capacidad de 1000 litros. de. Estos motores se trasladaron del cielo al agua y se instalaron en los buques de alta velocidad Zarya, Rocket, Voskhod y Meteor.
Por desgracia, el motor diesel de los bombarderos soviéticos no jugó ningún papel importante.
Ahora veamos qué tenían los alemanes.
Y los alemanes tenían Junkers. Profesor Hugo Junkers.
Al final de la Primera Guerra Mundial, Junkers se puso a trabajar en aviones de transporte y de pasajeros. Con la expansión de la producción en Junkers en 1923, se estableció Junkers Motorenbau GmbH, donde se comenzó a trabajar en la creación y producción de motores de aviones, incluidos los motores diesel.
Junkers trabajó en el desarrollo de un motor diesel de aviación durante 20 años y logró los mejores resultados con el motor Jumo.205.
Pero el primer diesel real de aviación fue el Jumo 204, un motor diesel de 740 cilindros con 24 hp. Este motor diesel se instaló en el avión Junkers G1929 y se funcionó con éxito hasta XNUMX.
El diesel Jumo 204 demostró ser un motor exitoso que también se usó en otros aviones. La lista se compone de modelos muy famosos: Junkers F.24kay, Junkers Ju.52, Junkers Ju.86, Junkers G.38, Blohm & Voss BV.138.
Pero el mejor motor de avión diesel realmente puede considerarse Jumo.205, cuyo desarrollo comenzó en 1932. Fue uno de los pocos motores de aviones diesel exitosos en el mundo. Jumo.205 se convirtió en la base para crear una familia completa de motores diesel.
El motor mostró un excelente rendimiento a carga constante, pero reaccionó a un fuerte aumento o disminución de la velocidad, como los motores soviéticos, con una caída de potencia o incluso podría extinguirse. Además, el Jumo.205 no podría llamarse un motor de gran altitud: más de 5000 metros, la potencia del motor cayó bruscamente en un 20-22% o incluso más.
El motor se utilizó en los siguientes modelos de aviones: Blohm & Voss BV.138, Blohm & Voss Ha.139, Blohm & Voss BV.222, Dornier Do.18, Dornier Do.26, Junkers Ju.86.
De hecho, se instalaron motores diesel Junkers en aquellos aviones que estaban garantizados por reuniones con combatientes enemigos. Patrulle los barcos voladores del océano y el mar, exploradores, etc. Es decir, aeronaves que no requerían maniobras vigorosas, pero sí requerían un rango de vuelo máximo.
Sin embargo, a pesar de la excelente eficiencia y, en consecuencia, el excelente rango, los diesels Jumo.205 no estuvieron a la altura de las expectativas. Funcionaron bien bajo carga constante y continua, pero toleraron mal el cambio de velocidad, que era necesario durante las maniobras de combate. Este inconveniente nunca fue superado por completo.
Además, los motores Jumo.205 requerían un servicio extremadamente calificado por parte de personal especialmente capacitado. Y si esto aún podría resolverse en la Luftwaffe, entonces los intentos de "aterrizar" el Jumo.205 y hacer que el motor del tanque fallara por completo. Precisamente porque el motor era innecesariamente exigente en términos de mantenimiento.
A pesar de una lista decente de aviones, varias docenas del total estaban equipados con motores diesel. Y aunque el interés por la Luftwaffe en los motores diesel finalmente disminuyó, los Junkers continuaron mejorando el motor diésel del avión Jumo.205 y en 1939 lanzaron una versión de gran altitud: el Jumo.207 con dos sobrealimentadores centrífugos: el primero con un sistema de escape, el segundo con un mecanismo mecánico y con un intercooler.
La cima del desarrollo de los motores diesel de aviación de Junkers fue una cosa realmente monstruosa llamada Jumo. Este motor, de hecho, era un rombo de cuatro motores Jumo.224. Motor diesel de 207 cilindros, 24 pistones, dos tiempos, refrigerado por líquido con movimiento de contra pistón.
Esta pesadilla pesaba 2 kg y se suponía que produciría 600 hp. en despegue y 4 CV a una altitud de 400 km. El motor no fue ensamblado ni siquiera para pruebas, no tuvo tiempo. Las fotos que nos han llegado son maquetas.
Esto, por así decirlo, la construcción fue muy interesante para nuestros ingenieros después del final de la guerra. Se han llevado a cabo investigaciones y pruebas, pero Jumo.224 es el tema de un artículo separado, aquí solo puedo decir que se presentó un informe a nombre del Viceministro de Industria de Aviación de la Aviación Mayor IAS M. Lukin, en el que, después de describir el motor y analizar las capacidades, Se hacen las siguientes conclusiones:
1. El motor diesel de aviación YuMO-224, construido en forma de rombo de acuerdo con el esquema de Junkers, tiene defectos mayores importantes, tales como: una frente específica grande, complejidad de diseño excepcional, que requiere muchos años de trabajo de refinamiento.
Durante varios años de construcción y refinamiento de YuMO-224, sus datos se retrasarán considerablemente con respecto a todos los motores de gasolina en desarrollo.
2. Los defectos de diseño del proyecto YuMO-224 se derivan del concepto de circuito de alimentación adoptado. Cuellos de botella como manguitos de aterrizaje y sellado, el funcionamiento de un pistón solo para escape, falta de acceso a 48 boquillas, complejidad del cárter, etc. no se puede eliminar sin romper radicalmente el concepto seleccionado.
3. El motor industrial y tecnológico es extremadamente complejo. Un aumento de 4 veces en el número de cilindros conduce a defectos de fabricación en la producción, crea una máquina de varias partes, lo que hace que su funcionamiento no sea confiable.
4. De acuerdo con las conclusiones de los párrafos. Los motores diesel 1, 2, 3 YuMO-224 no se pueden introducir en la producción en masa en las condiciones de la URSS.
5. Para resolver el problema de la construcción de motores diesel para aeronaves YuMO-224, consideramos necesario atraer especialistas altamente autorizados para trabajar, como Ch. Diseñador de la planta No. 500 A.D. Charomsky, cap. Diseñador z-da N 45 V.M. Yakovleva y el comienzo. departamento de diésel TsIAM A.I. Tolstoi.
El principio OKO z-da N 45 Malikov I.N
El principio Oficina de diseño del departamento de diesel TsIAM Yakovlev I.V.
Diseñador líder de la oficina de diseño z-da N 45 Grishin B.M.
Los ingenieros soviéticos estaban familiarizados con los precursores de Jumo.224, ya que Jumo.4 y Jumo.205 fueron comprados y estudiados en los años 30 en la URSS, por lo que nuestros expertos entendieron perfectamente y evaluaron sobriamente sus fuerzas en la producción de tales motores.
Dio la casualidad de que el diesel todavía migraba del cielo a la tierra. Pero la razón fue el progreso técnico elemental que generó los motores turborreactores, que eventualmente reemplazaron a los motores de gasolina y diesel.
Dos países pudieron construir motores diesel de aviación, cada uno tiene algo de lo que estar orgulloso. El motor diesel era un motor interesante para aviones de largo alcance, bien podía transportar aviones de transporte y de pasajeros. Quizás este fue el error inicial: instalar motores diesel en aviones militares, pero no hay nada que hacer.
Es imposible decir que hemos logrado el mismo éxito que los alemanes. Los diseñadores de los dos países tomaron diferentes rutas, los ingenieros alemanes, tal vez, lograron un gran éxito, pero: Diesel los dejó a todos. Nuestros ingenieros siguieron su propio camino, y Charomsky con sus alumnos lo aprobó más que dignamente.
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