Pirna 014
Pirna 014 | |
---|---|
Silnik odrzutowy Pirna 014 na wiosennych targach w Lipsku w marcu 1958 roku. | |
Typ | silnik turboodrzutowy |
Pochodzenie narodowe | wschodnie Niemcy |
Producent | Industriewerke Ludwigsfelde |
Pierwszy bieg | 11 września 1959 |
Główne zastosowania | Baade 152 |
Opracowany z | Jumo 012 |
Pirna 014 był osiowym silnikiem turboodrzutowym zaprojektowanym w Niemczech Wschodnich (lub NRD) w połowie i pod koniec lat pięćdziesiątych przez byłych inżynierów Junkersa , którzy zostali repatriowani do Niemiec Wschodnich w 1954 roku po przetrzymywaniu ich w areszcie w Związku Radzieckim po II wojnie światowej .
Pochodzenie
Moskwy skoncentrowano pozostałe grupy niemieckich inżynierów technologii lotniczych, tych, których nie zamierzano jeszcze repatriować do domu, rozpoczęto planowanie rozwoju cywilnego samolotu pasażerskiego z czterema silnikami odrzutowymi. Rolę szefa badań i rozwoju silników powierzono (wówczas mgr inż.) Ferdinandowi Brandnerowi , natomiast (wówczas mgr inż.) Brunolfowi Baade powierzono ogólne kierownictwo projektu.
Zanim Brandner ostatecznie wrócił do swojej rodziny w Austrii , po 9 latach przymusowego pobytu w Związku Radzieckim, wybrał swojego zastępcę (wówczas dr inż.) Rudolfa Scheinosta, aby kontynuował jego pracę i kierował rozwojem silnika. Projekt silnika 014 , będący kontynuacją numeracji poprzednich silników odrzutowych Jumo, nosił wówczas nazwę Dwigatel 014 (od reactivnyi dvigatel , dosłownie „napęd odrzutowy”) i otrzymał wysoki priorytet.
Jeśli chodzi o samolot pasażerski, który miał być napędzany przez projekt 014 , był to odrzutowiec pasażerski Baade 152 , który miał zostać opracowany i zbudowany jako samolot przedprodukcyjny w VEB Industriewerke Dresden (Fabryka 803), którego częścią był późniejszy VEB Flugzeugwerke Drezno .
5 lipca 1954 r. do saksońskiego miasta Pirna przybyła ostatnia grupa 200 osób, składająca się głównie z inżynierów, ale w końcu także z czołowych postaci technicznych i umysłów . Podczas gdy tylko niektóre osoby, na przykład Ferdinand Brandner czy Günther Bock, wkrótce potem wyjechały ponownie do swoich ostatecznych miejsc docelowych w Austrii i Berlinie Zachodnim , większość była chętna do kontynuowania rozwoju silników i samolotów w NRD. W części miasta zwanej Sonnenstein (dosłownie kamień słońca , która sama w sobie znajduje się na płaskowyżu między dolinami rzek Łaby na północy i Gottleuba na Zachodzie), prace skupione wokół planowania przyszłych operacji / budowy fabryk i związane z 152 i 014 rozpoczęły się niemal natychmiast.
Początkowo działały one z budynków HV-18 (Hauptverwaltung 18, który powstał wcześniej, w latach 1951–1952), aż do rozpoczęcia prac konstrukcyjnych dla prac rozwojowych silnika latem 1955 r. Nowy budynek projektowo-administracyjny, niemal identyczny z ten w Dreźnie , zlokalizowany w Fabryce 801, został zbudowany. Ukończono dwa duże zakłady montażowo-produkcyjne, kilka stanowisk do prób silników (z charakterystycznymi wieżami), duże podziemne zbiorniki przeznaczone do jazdy próbnej, kolejne hale i zaplecze socjalne oraz mieszkania dla pracowników.
VEB Entwicklungsbau Pirna (Fabryka 802) (przemianowana na VEB Gasturbinenbau und Energiemaschinenentwicklung Pirna w 1961, później w 1970 przekształcona w VEB Strömungsmaschinen Pirna ) została tam oficjalnie założona 1 maja 1955. (Inne prace rozwojowe i fabryki, które później utworzyły przemysł lotniczy NRD były założony w tym samym dniu (patrz Historia wschodnioniemieckiego przemysłu lotniczego.) Dokumentacja projektowa, rozpoczęta jeszcze przed ostatecznym powrotem zaangażowanych inżynierów do Niemiec, została poszerzona o nowy, powiększony zespół znajdujący się obecnie w Pirnie i przygotowany do prototypowania.
Od początków w 1954 r. do ukończenia nowych fabryk w 1957 r. zakład w Pirnie funkcjonował zasadniczo jako duchowe centrum badań, rozwoju i produkcji związanej z lotnictwem w NRD. Dopiero od tego momentu wyższe kierownictwo przeniosło się do nowych biur w Dreźnie.
Projektowanie i rozwój
Projekt
Cytowania: Mewes 1997, s. 36-39. Został zaprojektowany jako jednowałowy, jednoprzepływowy silnik turboodrzutowy. Podstawową koncepcją było dalsze rozwinięcie projektu zastosowanego już z wysoką perfekcją w silnikach Junkers Jumo 004 i Junkers Jumo 012 , a także w silnikach BMW 003 i BMW 018 . W tej konstrukcji sprężarka, komora spalania i turbina są przemieszczane w kierunku osiowym przez powietrze pobierane bezpośrednio z wlotu.
Doświadczenia zdobyte przez kierownictwo techniczne w Związku Radzieckim podczas dalszego rozwoju wspomnianych silników Junkers i BMW, a także zupełnie nowe rozwiązania, takie jak TW-2, NK-2 / NK-4 (radzieckie nazwy programowe rozwoju Jumo 022, prowadzące do -022 i 2TV-2F) wraz z silnikiem turbośmigłowym dużej mocy NK-12 były brane pod uwagę podczas projektowania i budowy komponentów dla tego nowego projektu silnika.
Ta wiedza posłużyła teraz powiększonemu zespołowi Pirny jako podstawa do opracowania nowoczesnego, prostego i solidnego silnika odrzutowego na podstawie już istniejącej dokumentacji projektowej, który byłby odpowiedni dla cywilnego samolotu pasażerskiego zgodnie z określonymi wymaganiami dotyczącymi mocy, prostej obsługi, niezawodności i niskie koszty utrzymania.
- Kompresor
Dwunastostopniowa sprężarka osiowa została połączona bezpośrednio z dwustopniową turbiną, podobnie jak w Jumo 012. Zaowocowało to stosunkowo prostą konstrukcją łożysk i korzystną sterowalnością.
Obudowa sprężarki była konstrukcją spawaną z blachy stalowej, podzieloną na dwie części. W górnej połowie znajdowały się układy sterowania paliwem i silnikiem, później także zautomatyzowane sterowanie rozrusznikiem oraz cewki zapłonowe dla dwóch zapłonników umieszczonych w górnej części komory spalania.
- Kontrola silnika
Sterowanie silnikiem było obsługiwane przez w pełni automatyczną, kompaktową jednostkę komandosów, wykorzystującą sprawdzoną jednoręczną dźwignię Junkersa. W różnych stanach lotu przepustowość paliwa może się znacznie różnić. Dlatego też wtryskiwacze paliwa umieszczone w palnikach otrzymały dwa stopnie, co zaowocowało dobrą wydajnością w dużym zakresie roboczym.
- Komora spalania
Komora miała konstrukcję pierścieniową. Bazując na doświadczeniach z komorami puszkowymi Junkersa (Jumo 004) i komorami pierścieniowymi BMW (BMW 003), ten wybór konstrukcyjny był z powodzeniem stosowany już w okresie sowieckim. Zastosowano 12 puszek palników i 60 kieszeni powietrznych (zintegrowanych z wewnętrzną i zewnętrzną ścianą) oraz kilka innych kanałów powietrznych. Konstrukcja ta wykazała w testach laboratoryjnych sprawność około 98% stopnia wypalenia wewnątrz komory spalania.
Taka konstrukcja zapewniała dookólny przepływ powietrza chłodzącego ściany komory, dzięki czemu były one względnie chronione przed wysokimi temperaturami wewnątrz komory, które w obszarze płomienia dochodziły do 3200°C. W związku z tym wymagania termiczne dla materiałów ścian komory i kieszeni powietrznych zostały początkowo określone jako znacznie niższe. Obliczono, że temperatura na wlocie do silnika wynosiła około 780 ° C (1050 ° K), ponieważ materiały odporne na wyższe temperatury nie były wówczas dostępne.
- Turbina
W przypadku dwustopniowej turbiny reakcyjnej niski efekt chłodzenia tarcz turbiny uzyskano dzięki umiejętnemu przepływowi powietrza, które było kierowane spod komory spalania i kierowane do wewnątrz w kierunku wału. Łopatki turbiny nie były chłodzone, ale łopatki prowadzące pierwszego stopnia turbiny były wydrążone.
Większa część gradientu termicznego spalin rozkładała się równomiernie na obu stopniach turbiny; pozostała część została przekształcona w ciąg 3150 kp przy użyciu stałej dyszy ciągu.
- Rozrusznik / Generator
Zmieniono montaż obu komponentów; nie były już mocowane za pomocą oddzielnego nośnika sprzętu za silnikiem. Zintegrowany w jeden element i włożony do pocisku dolotowego, pracował bezpośrednio na wale, gdzie był sprzężony z silnikiem-wirnikiem za pomocą oddzielnego zespołu przekładni rozrusznika.
- Zbiornik oleju
Pierwotnie montowany pod silnikiem, został przeprojektowany jako pierścieniowy zbiornik oleju. Nowe miejsce montażu znalazło się teraz w obszarze dyfuzora, przed odlewem wlotu powietrza.
- Odlewanie wlotu powietrza
Element ten został wykonany z lekkiego odlewu metalowego. Za pomocą przekładni separatora sprzężonej z wirnikiem sprężarki napędzano górny wspornik osprzętu pompy paliwowej i przekaźnika kontrolno-ciśnieniowego oraz blok pompy olejowej.
- System przedmuchu
Początkowo zainstalowano 4 prostokątne klapy wydmuchowe (zawory); później zmieniono je na 8 okrągłych klap. Ponadto podczas procesu przeprojektowywania, w szczególności począwszy od prototypowego silnika V-07, ta implementacja została zmieniona na inny, lepiej kontrolowany system, który obejmował pierścieniowy pasek zdmuchujący.
Wersja A0
Cytowania: Mewes 1997, s. 39-42. Makieta silnika oznaczona jako V-00 została wykorzystana do testowania montażu i pozycji komponentów, rur i złączek. Po uzgodnieniach z osobami odpowiedzialnymi za budowę płatowca w Klotzsche zostały również określone i dopasowane pozycje połączeń elektrycznych/rurowych.
Równolegle w VEB Entwicklungsbau Pirna skonstruowano pierwszy silnik próbny . Był to silnik V-01, który dopiero w tym czasie przyjął ostateczne oznaczenie programowe „Pirna 014”, wywodzące się zarówno od nazwy miasta, jak i dawnego oznaczenia. Zajęło to dwa lata czasu budowy i montażu; więc w październiku 1956 r. umożliwiono pierwszy proces.
Wersja A1
Cytowania: Mewes 1997, s. 47-49. Wprowadzone zmiany dla rewizji A-1 to:
- Nowo obliczone profile łopatek sprężarki
- Wspomniany już pierścieniowy pas wydmuchowy, który otwierał się i zamykał w sposób ciągły
- Dodatkowy stopień sprężarki, zamontowany przed pierwszym stopniem sprężarki i odlewem wlotu powietrza
- Automatyczne, zależne od obrotów i przyspieszenia sterowanie systemem przedmuchu, zintegrowane z jednostką komandosów
- Układ odladzania dolotu (z towarzyszącym mu dodatkowym, izolowanym prowadzeniem rurociągów oraz wymiennikiem ciepła, który został zamontowany nad turbiną)
Podczas prób sprężarki odkryto, że zakres pracy sprężarki był zbyt wąski dla wysokości przelotowych większych niż 5000m. Dlatego kompresor wersji A-0, który powstał już w Związku Radzieckim, musiał zostać przeprojektowany.
Te zmiany dotyczące łopatek sprężarki i układu przedmuchu zaowocowały cichszą, płynniejszą pracą wirnika, a także lepszą charakterystyką pompy. Powiązane krytyczne obroty były teraz w zakresie lepiej przystosowanym do lotu, co skutkowało szerszym zakresem działania sprężarki.
Zużycie powietrza wzrosło o 5,5 kg / s (52,0 kg / s do 57,5 kg / s), co skutkowało wzrostem ciągu z 30,89 kiloniutonów (6940 funtów siły) do 32,36 kiloniutonów (7270 funtów siły ).
Dzięki tej rewizji odladzanie wlotu za pomocą zintegrowanego systemu odladzania zostało sprawdzone w miesiącach zimowych 1960 r. Ponadto próby zderzenia z ptakami nie zakłóciły pracy silnika. (Zobacz Próby specjalne ).
Próby
Próby ławkowe
Silnik V-01 został po raz pierwszy uruchomiony 12 października 1956 roku na stanowisku do prób silników nr 2 w kompleksie budynków 62 pod zmniejszonym obciążeniem przez około 2,5 godziny. W tym czasie pchanie silnika pod pełnym obciążeniem nie było możliwe, ponieważ zastosowano materiały nieodporne na ciepło, ponieważ nie były one dostępne w kraju.
Pierwotnym zamierzeniem było wykonanie jedynie pomiarów aerodynamicznych potwierdzających poprawność działania stanowiska do prób silników oraz zbadanie obiegu oleju na skompletowanym silniku. Jednak zdecydowano się pozwolić silnikowi swobodnie pracować na własnej mocy. Po pięciu próbach rozruchu osiągnięto zapłon, a odrzutowiec ostrożnie osiągnął 6200 obr./min. Nie odnotowano żadnych zakłóceń.
Pierwszy wypadek miał miejsce 25 lutego 1958 roku. Podczas przejazdu pomiarowego V-01 50 na stanowisku silnikowym 1 doszło do awarii turbiny 2 stopnia, co doprowadziło do częściowego zniszczenia silnika począwszy od komory spalania. (Mewes 1997, s. 42.)
Wszystkie prototypowe silniki od V-02 do V-14 były zasadniczo używane do prób i pomiarów. Takie próby i testy wytrzymałościowe były potrzebne do uzyskania certyfikatu zdatności do lotu silnika. Po pięciu latach prac badawczo-rozwojowych, w drugiej połowie 1959 roku uzyskano certyfikat typu po tym, jak silnik V-017 pomyślnie przeszedł 150-godzinną próbę wytrzymałościową. Tym samym spełniony został ważny warunek rozpoczęcia prób w locie.
Próby lotu
Pierwszą próbę w locie przeprowadzono następnie 11 września 1959 r. Przy użyciu Iljuszyna Ił-28R z silnikiem zamontowanym na spodzie kadłuba.
W drugim prototypie Baade 152 152/II V4 zastosowano cztery silniki A-0.
Koniec programu
Ze względu na decyzje polityczne, które były związane z interesami sowieckimi, program Baade 152 i wszystkie inne programy lotnicze opracowywane w VEB Flugzeugwerke Dresden , która w tamtym czasie była całym przemysłem lotniczym NRD, zostały wstrzymane w 1961 roku. Z wyjątkiem drobnych pozostałości , przemysł lotniczy w NRD został wówczas rozwiązany. Silniki Pirna 014, które były już produkowane seryjnie (wersje A0 i A1) w VEB Industriewerke Ludwigsfelde (fabryka 807), zostały wykorzystane do innych zastosowań, w tym jako awaryjne generatory prądu.
Aplikacje
- Baade 152 – silniki główne (4x), po dwa w każdej gondoli
- Okręty przeciw okrętom podwodnym klasy „Hai” - wersje A2 i A3, silniki produkcyjne, które zostały zmodyfikowane w celu zmiany ich przeznaczenia na generatory gazu napędzające dwie turbiny gazowe (każda o mocy 3677 kW) w celu utworzenia turbiny gazowej. Ta kombinacja nosiła nazwę Pirna 051/1 i była instalowana na 13 z 14 okrętów tej klasy.
Warianty
- Pirna 014-A0 – wersja przedprodukcyjna, 1957 r
- Pirna 014-A1 – wersja do produkcji seryjnej, 1959 rok
- Pirna 014-A2 - zmodyfikowany z istniejących silników produkcyjnych do generatora gazu morskiego, 1961
- Pirna 014-A3 - zmodyfikowany z istniejących silników produkcyjnych do użytku z generatorem gazu morskiego, 1961
- Pirna 014-A5 – generator gazu do współpracy z turbiną gazową w elektrowni szczytowo-gazowej Pirna E-1, 1962
- Pirna 014-C – projekt, wariant A-0, 1960 r
Dalsze wydarzenia
- Pirna 016 – projekt, zintegrowany z nowo skonstruowaną sprężarką, miał zastąpić starszą 014, 1958
- Pirna 018 – projekt, próbny silnik turbośmigłowy do prób sprężarki
- Pirna 020 – projektowy, testowy silnik turboodrzutowy dwustrumieniowy do prób sprężarek
Tabela wariantów
Przeznaczenie | Typ | Układ | Kompresja | Konkretne zużycie paliwa | Zużycie powietrza | Temperatura wlotu turbiny | Pchnięcie lub moc | Suchej masy | Prędkość |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pirna 014-A0 | Silnik turboodrzutowy | 12V2T | 7:1 | 0,85 kg/km/godz | 52,0 kg/s | 1050°K | 3150 kiloponów (30900 N; 6900 funtów · siły ) | 1060 kg (2340 funtów) | 8000 obr./min |
Pirna 014-A1 | Silnik turboodrzutowy | 12V2T+ | 7:1 | 0,86 kg/km/godz | 57,5 kg/s | 1070°K | 3300 kiloponów (32 000 N; 7300 funtów · siły ) | 1050 kg (2310 funtów) | 8200 obr./min |
Pirna 014-C | Silnik turboodrzutowy | 12V2T+ | 7:1 | 0,859 kg/km/h | 57,5 kg/s | 1070°K | 3300 kiloponów (32 000 N; 7300 funtów · siły ) | 1065 kg (2348 funtów) | 8200 obr./min |
Pirna 016 (projekt) | Silnik turboodrzutowy | 12V3T | 11,9:1 | 0,72 kg/km/h | 60,4 kg/s | 1035°K | 3500 kiloponów (34 000 N; 7700 funtów · siły ) | 1050 kg (2310 funtów) | 8700 obr./min |
Układ: V=stopnie sprężarki osiowej, T=stopnie turbiny. (+ oznacza dodatkowy etap)
Dane techniczne (Pirna 014-A0)
Dane z Mewes, Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR.
Charakterystyka ogólna
- Typ: turboodrzutowy
- Długość: 3446 mm (135,7 cala)
- Średnica: 981 mm (38,6 cala)
- Sucha masa: 1060 kg (2340 funtów)
składniki
- Sprężarka: dwunastostopniowy przepływ osiowy
- Komory spalania : rurowa komora spalania, 12 puszek
- Turbina : dwustopniowa
- Rodzaj paliwa: nafta / paliwo do silników odrzutowych (specyfikacja T-1)
Wydajność
- Maksymalny ciąg : 3150 kilopondów (30900 N; 6900 funtów · siły ) przy 8000 obr./min, bez dopalania
- Całkowity stosunek ciśnień : 7:1
- Przepływ masowy powietrza: 52,0 kg/s
- Temperatura na wlocie turbiny: 1050 K
- Jednostkowe zużycie paliwa : 0,85 kg/km/h
- Stosunek ciągu do masy : 2,97
Lista wyprodukowanych silników
Tabela prototypów (Fabryka 802)
Pirna 014
Przeznaczenie | Wariant | Stosowanie |
---|---|---|
V-00 | 0 | --- |
V-01 | A | --- |
V-02 | A0 | --- |
V-03 | A0 | --- |
V-04 | A0 | --- |
V-05 | A0 | --- |
V-06 | A0 | --- |
V-07 | A0 | --- |
V-08 | A0 | --- |
V-09 | A0 | --- |
V-10 | A0 | --- |
V-11 | A0 | --- |
V-12 | A0 | --- |
V-13 | A0 | --- |
V-14 | A0 | --- |
V-15 | A0 | --- |
V-16 | A0 | --- |
V-17 | A0 | --- |
V-18 | A0 | --- |
V-19 | A0 | --- |
V-20 | A1 | --- |
V-21 | A0 | --- |
V-22 | A1 | --- |
V-23 | A0 | --- |
V-24 | A0 | --- |
V-25 | A1 | --- |
V-26 | A1 | --- |
V-27 | A1 | --- |
V-28 | A1 | --- |
V-29 | A1 | --- |
V-30 | A1 | --- |
V-31 | A1 | --- |
V-32 | A1 | --- |
V-33 | A1 | --- |
V-34 | A1 | --- |
V-35 | A1 | --- |
Pirna 014-C
Przeznaczenie | Wariant | Stosowanie |
---|---|---|
V-00 | C | --- |
V-01 | C | --- |
V-02 | C | --- |
Pirna 016
Przeznaczenie | Wariant | Stosowanie |
---|---|---|
V-01 | - | --- |
Pirna 018
Przeznaczenie | Wariant | Stosowanie |
---|---|---|
V-00 | - | --- |
V-01 | A | --- |
V-02 | A | --- |
V-03 | A | --- |
Pirna 020
Przeznaczenie | Wariant | Stosowanie |
---|---|---|
V-01 | A | --- |
Stół do produkcji seryjnej (Fabryka 807)
Przeznaczenie | Wariant | Stosowanie |
---|---|---|
L-1 | 0 | --- |
L-2 | 0 | --- |
L-3 | 0 | --- |
L-4 | 0 | --- |
L-5 | 0 | --- |
000 | A0 | --- |
001 | A0 | --- |
002 | A0 | --- |
003 | A0 | --- |
004 | A0 | --- |
005 | A0 | --- |
006 | A0 | --- |
007 | A0 | --- |
008 | A0 | --- |
009 | A0 | --- |
010 | A0 | --- |
011 | A0 | --- |
012 | A0 | --- |
013 | A0 | --- |
014 | A0 | --- |
015 | A0 | --- |
016 | A0 | --- |
017 | A0 | --- |
018 | A0 | --- |
001 | A1 | --- |
002 | A1 | --- |
003 | A1 | --- |
004 | A1 | --- |
005 | A1 | --- |
006 | A1 | --- |
007 | A1 | --- |
008 | A1 | --- |
Ocaleni
Ocaleni, o których wiadomo, że istnieją:
- Turboodrzutowy Pirna 014 A2 (dawny A0/V-16), przerobiony na generator gazu dla turbiny gazowej Pirna 051/1, jest wystawiony (jako przekrój ) w dziale lotniczym Drezdeńskiego Muzeum Transportu .
- W Deutsches Museum w Monachium Pirna 014 A0/V-05 jest wystawiona w dziale lotniczym (również w przekroju). Został przeniesiony z dawnej lokalizacji na Politechnice Drezdeńskiej, gdzie służył jako obiekt dydaktyczny.
- Jeden odrzutowiec A1 w wersji A1 jest wystawiony w Industrial Museum Chemnitz . Ten konkretny egzemplarz był używany na łodzi motorowej po 1961 roku, jak wyraźnie pokazują modyfikacje hydrauliki w środkowej części. Ponadto brakuje zatem dyszy wydechowej z tyłu.
- Według Mewesa generator gazu Pirna 014 A5 został umieszczony wraz z małą turbiną gazową Pirna 029 w kantynie na terenie Strömungsmaschinenbau Pirna GmbH. Firma, która po prywatyzacji w 1990 roku była następcą VEB Strömungsmaschinen Pirna , już w 1995 roku ogłosiła niewypłacalność i ostatecznie zbankrutowała dwa lata później. Budynek został sprzedany prywatnemu inwestorowi w 2011 roku. Obecna lokalizacja lokomotywy nie została jeszcze ustalona.
- Inny przekrój może nadal być własnością Politechniki Drezdeńskiej na terenie Wydziału Transportu, który mieści się w budynku Gerharta Potthoffa .
Zobacz też
Powiązany rozwój
Porównywalne silniki
Powiązane listy
- Książki
Mewes, Klaus-Hermann (1997). Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR: Entwicklung, Erprobung und Bau von Strahltriebwerken und Propellerturbinen . Aviatic-Verlag. P. 159. ISBN 9783925505393 .
- Cytaty
Linki zewnętrzne
- http://www.skybird-ev.de/152/152.htm (większość tylko w języku niemieckim)
- „Typ 014” opis lotu z 1959 r