Junkers Jumo 004B
 | |
| Dane podstawowe | |
| Typ | |
|---|---|
| Kraj pochodzenia | |
| Producent | |
| Pierwsze testy |
marzec 1940 |
| Zastosowanie | |
| Liczba egzemplarzy |
ok. 6000 |
| Dane techniczne | |
| Średnica |
810 mm |
| Długość |
3860 mm |
| Masa |
719 kg |
| Komponenty | |
| Sprężarka |
8-stopniowa, osiowa |
| Komora spalania |
6 komór puszkowych |
| Turbina |
1-stopniowa, osiowa |
| Paliwo |
J-2 (syntetyczna nafta) |
| Osiągi | |
| Ciąg |
8,8 kN (895 kG) |
| Spręż |
3,14:1 |
| Wydatek masowy powietrza |
23 kg/s |
| Zużycie paliwa |
1,65 kg/(kgf·h) |
Junkers Jumo 004 – pierwszy na świecie seryjnie produkowany i użyty w działaniach bojowych silnik turboodrzutowy ze sprężarką osiową. Zaprojektowany w Niemczech w wytwórni Junkers pod kierownictwem Anselma Franza. Stanowił napęd m.in. pierwszego operacyjnego myśliwca odrzutowego Messerschmitt Me 262 oraz bombowca Arado Ar 234[1].
Do końca II wojny światowej wyprodukowano blisko 6000 egzemplarzy tego silnika. Pomimo rewolucyjnej konstrukcji, z powodu wojennych braków surowcowych (zwłaszcza niklu i chromu), jego żywotność była skrajnie niska i wynosiła średnio zaledwie 25 godzin pracy[2].
Historia rozwoju
Pierwsze udane próby z napędem odrzutowym w Niemczech prowadził Hans von Ohain w firmie Heinkel (silnik HeS 3 napędzający samolot He 178 w 1939 roku)[3]. Jednak Ministerstwo Lotnictwa Rzeszy (RLM) pragnęło zaangażować w rozwój nowej technologii doświadczone zakłady silnikowe.
Pod koniec 1939 roku Anselm Franz, inżynier pracujący dotychczas nad turbosprężarkami w firmie Junkers, otrzymał zadanie zbudowania silnika odrzutowego. W przeciwieństwie do von Ohaina, który stosował sprężarki odśrodkowe, Franz zdecydował się na sprężarkę osiową. Choć była ona trudniejsza w projektowaniu, pozwalała na uzyskanie znacznie mniejszej średnicy czołowej silnika, co miało kluczowe znaczenie dla aerodynamiki samolotów bojowych[4].
Kalendarium prac
- Marzec 1940 roku – pierwsze uruchomienie prototypu oznaczonego jako Jumo 004A. Silnik osiągnął ciąg około 4,3 kN.
- Grudzień 1941 roku– silnik osiągnął pełny planowany ciąg 9,8 kN (1000 kG), jednak pojawiły się poważne problemy z wibracjami łopatek turbiny.
- 18 lipca 1942 roku – prototyp samolotu Messerschmitt Me 262 (V3) wykonał swój pierwszy lot wyłącznie przy użyciu dwóch silników Jumo 004A[5].
- Lato 1943 roku – przeprojektowanie silnika na wersję seryjną Jumo 004B, w której drastycznie ograniczono użycie metali deficytowych.
Opis techniczny i innowacje
Junkers Jumo 004B był silnikiem jednowałowym. Powietrze wpadało przez regulowany chwyt, przechodziło przez 8-stopniową sprężarkę osiową, trafiało do 6 puszkowych komór spalania, a następnie napędzało 1-stopniową turbinę osiową i opuszczało silnik przez dyszę wylotową o regulowanym przekroju (za pomocą charakterystycznego ruchomego stożka, zwanego przez mechaników Zwiebel – cebula)[6].
Problem materiałów deficytowych
Wersja prototypowa (004A) wykorzystywała stopy wolframu, niklu i chromu, co zapewniało jej wysoką trwałość. W 1943 roku gospodarka III Rzeszy cierpiała jednak na krytyczny brak tych surowców. Franz musiał zastąpić je zwykłą stalą węglową.
Aby uchronić stalowe elementy przed stopieniem w temperaturze gazów wylotowych sięgającej 800 °C, wprowadzono rewolucyjną innowację: chłodzenie powietrzem. Zimne powietrze upuszczane ze sprężarki było kierowane do wnętrza wydrążonych w środku łopatek turbiny, chłodząc je od wewnątrz. Rozwiązanie to jest stosowane we współczesnych silnikach odrzutowych do dziś[2].
Rozruch silnika
Z powodu małej elastyczności pracy wczesnych sprężarek osiowych, rozruch silnika odrzutowego był skomplikowany. Pod „cebulą” wlotu powietrza zamontowano dwucylindrowy, dwusuwowy silnik benzynowy Riedel o mocy 10 KM, uruchamiany elektrycznie lub ręcznie za pomocą linki (podobnie jak w kosiarkach spalinowych). Rozrusznik Riedla rozpędzał wał silnika Jumo do 3000 obr./min, po czym następował wtrysk paliwa zasadniczego i zapłon elektryczny[6].
Problemy eksploatacyjne w warunkach bojowych
Wprowadzenie Jumo 004B do produkcji masowej pozwoliło na wdrożenie Me 262 do linii, ale silnik ten był niezwykle kapryśny i niebezpieczny dla niedoświadczonych pilotów:
- Zjawisko pompażu: Zbyt gwałtowne przesunięcie manetki gazu do przodu powodowało zalanie komór paliwem, gwałtowny wzrost temperatury i załamanie przepływu powietrza (pompaż), co prowadziło do pożaru silnika i jego zniszczenia.
- Niska żywotność: Oficjalnie silnik miał pracować 25 godzin, jednak w praktyce wiele jednostek ulegało awarii po 10–15 godzinach z powodu urwania łopatek turbiny indukowanego drganiami rezonansowymi.
- Czas reakcji: Czas potrzebny na przejście z obrotów jałowych do ciągu maksymalnego wynosił kilkanaście sekund, co czyniło samoloty odrzutowe bezbronnymi podczas podchodzenia do lądowania.
Wersje silnika
| Wersja | Ciąg maksymalny | Obroty min. | Masa własna | Status |
|---|---|---|---|---|
| Jumo 004A | 8,2 kN (840 kG) | 8400 obr./min | 850 kg | Prototypy, użyte do testów w locie. |
| Jumo 004B-1 | 8,8 kN (895 kG) | 8700 obr./min | 745 kg | Pierwsza wersja seryjna, łopatki turbiny pełne. |
| Jumo 004B-4 | 8,8 kN (895 kG) | 8700 obr./min | 719 kg | Główna wersja produkcyjna, wprowadzono chłodzone powietrzem łopatki turbiny. |
| Jumo 004C | 9,8 kN (1000 kG) | 8700 obr./min | 720 kg | Prototyp z dopalaczem, nie wszedł do produkcji. |
| Jumo 004D | 10,3 kN (1050 kG) | 10 000 obr./min | 745 kg | Wersja z dwustopniowym wtryskiem paliwa, produkcja rozpoczęta pod koniec wojny. |
Zastosowanie
- Messerschmitt Me 262
- Arado Ar 234
- Horten Ho 229 (prototypy)
- Heinkel He 219 (testy w locie)
- Jak-15 / Jak-17 (powojenne radzieckie kopie jako RD-10)
- Avia S-92 (powojenna czechosłowacka wersja Me 262)
Rozwój powojenny
Po zakończeniu wojny alianci przejęli zakłady Junkersa oraz dokumentację silnika. Technologia Jumo 004 wywarła ogromny wpływ na rozwój powojennego lotnictwa odrzutowego:
- ZSRR: Zakłady w Dessau znalazły się w radzieckiej strefie okupacyjnej. Sowieci zmusili niemieckich inżynierów do wznowienia produkcji pod nadzorem. Silnik został skopiowany jako Klimow RD-10 i posłużył do napędu pierwszych radzieckich myśliwców odrzutowych Jak-15 i Jak-17[7].
- Czechosłowacja: W zakładach Avia montowano silniki z pozostawionych części pod oznaczeniem Avia M-04, napędzające samoloty Avia S-92 (czeski Me 262).
- Francja: Francuzi wykorzystali doświadczenia z Jumo 004 do stworzenia własnego silnika Snecma Atar, który stał się fundamentem napędu powojennych myśliwców Dassault Mirage[6].
Zobacz też
- BMW 003
- Heinkel HeS 011
- Rolls-Royce Welland
Przypisy
- ↑ Walter J. Boyne: The Mustang Story. Icon Books, 2002, s. 102–104. ISBN 1-84046-374-3.
- 1 2 Cyrus B. Meher-Homji: Anselm Franz and the Jumo 004. ASME, 2012-09-10. [dostęp 2026-07-04]. (ang.).
- ↑ Sterling Michael Pavelec: The Jet Race and the Second World War. Praeger Security International, 2007, s. 23–27. ISBN 978-0-275-99355-9.
- ↑ Anselm Franz: Development of the Junkers Jumo 004 Turbojet Engine. SAE Transactions, 1980, s. 12–19.
- ↑ Will Radinger, Walter Schick: Messerschmitt Me 262: Development/Testing/Production. Schiffer Publishing, 1996, s. 33–35. ISBN 0-88740-516-9.
- 1 2 3 Antony L. Kay: Turbojet: History and Development 1930-1960. T. 1. Crowood Press, 2007, s. 71–84. ISBN 978-1-86126-912-6.
- ↑ Yefim Gordon: Early Soviet Jet Fighters. Midland Publishing, 2002, s. 9–14. ISBN 1-85780-139-3.
Bibliografia
- Antony L. Kay: German Jet Engine and Gas Turbine Development 1930-1945. Airlife Publishing, 2002. ISBN 1-84037-294-X.
- Will Radinger, Walter Schick: Messerschmitt Me 262: Development/Testing/Production. Schiffer Publishing, 1996. ISBN 0-88740-516-9.
Linki zewnętrzne
- Muzeum wirtualne silników odrzutowych – sekcja Junkers Jumo 004 (ang.)
- Film prezentujący rozruch silnika Riedel i Jumo 004 w restaurowanym Me 262 (ang.)