Durante la nostra trasmissione sugli aerei, è stata posta una domanda sui motori diesel degli aerei. L'argomento non è affatto etereo, poiché non c'è molto da discutere, ma ci sono momenti interessanti che sono proseguiti ai nostri giorni.
Perché - eccolo qui, un motore diesel per aviazione.
In generale, solo due paesi hanno raggiunto l'uso ragionevole del diesel nell'aviazione. Germania e Unione Sovietica. Dio stesso ha comandato il primo, poiché Diesel era tedesco e tutti gli sviluppi dopo la sua morte sono rimasti in Germania, ma l'URSS è una questione separata e complessa.
In effetti, entrambi i paesi hanno iniziato a sviluppare il tema del diesel non da una buona vita. C'erano problemi con i motori, i tedeschi avevano ancora una carenza di petrolio, non avevamo la tecnologia per la sua normale lavorazione. Le benzine ad alto numero di ottano erano un sogno irrealizzato per l'URSS; hanno combattuto l'intera guerra con carburante ad alto numero di ottani importato.
In realtà, i problemi sostanzialmente diversi del piano petrolifero hanno suscitato l'interesse per i motori diesel. Ed era da cosa.
Un enorme vantaggio di un motore diesel era considerato la capacità di lavorare non a benzina, ma, come direbbero ora, con combustibili alternativi. Cioè, cherosene e gasolio. Sì, il cherosene di quel tempo poteva essere normalmente caricato in un motore diesel e il motore lo masticava perfettamente. Anche i moderni motori diesel possono benissimo utilizzare il cherosene come carburante invernale a temperature molto basse, è sufficiente aggiungere additivi che migliorano il cetano.
Il cherosene non era infiammabile come la benzina per aviazione e dal 1746 non c'erano stati problemi con la sua distillazione dal petrolio.
Lo svantaggio è la grande massa del motore diesel rispetto alla controparte a benzina.
Il risultato fu una situazione in cui era un peccato non cercare di sviluppare motori per aerei che funzionassero con il carburante più facile da scacciare. Ha senso, no? Soprattutto quando ci sono sviluppi. I tedeschi hanno condiviso le loro ricette in modo molto amichevole e anche il lavoro in URSS ha iniziato a bollire.
Ogni paese è andato per la sua strada.
Man mano che il lavoro procedeva, divenne chiaro che un motore diesel non era un motore per un jet da combattimento. Ne è uscito troppo tranquillo, incapace di rispondere alla richiesta di aumentare rapidamente il fatturato. Tuttavia, questo è ancora rilevante ora.
Pertanto, i progettisti sovietici (cominciamo da noi) hanno immediatamente assegnato una nicchia ai bombardieri a lungo raggio e pesanti per il diesel degli aerei. In primo luogo, gli aerei stessi erano grandi e non avevano paura della massa del motore, e in secondo luogo, l'efficienza, il che significa che l'autonomia era il fattore determinante.
A differenza dei tedeschi, i nostri progettisti avevano il compito di rimuovere la potenza massima possibile di 1300-1500 CV dai motori diesel, una cifra alquanto fantastica. A quel tempo, il paese non poteva creare un motore a benzina di tale potenza, ma qui un motore diesel …
Ma era proprio su motori di questa potenza che sarebbero stati in grado di accelerare un bombardiere del peso di 13-15 tonnellate a una velocità accettabile di 400 km / he fornire un'autonomia di 2500-3000 km su cui si concentravano i progettisti sovietici.
Andrei Dmitrievich Charomsky deve essere considerato il principale operatore diesel del Paese.
Sotto la sua guida, il team CIAM (Central Institute of Aviation Motors intitolato a PI Baranov) ha sviluppato un motore diesel AN-1A da 900 CV, che a basse altitudini (fino a 2500 m) non era assolutamente inferiore ai motori a benzina. L'AN-1A è diventato la base per l'ulteriore sviluppo di questi motori, dopo aver superato con successo i test sul bombardiere TB-3D.
Quindi Charomsky fu arrestato come un parassita e sulla base dell'AN-1A svilupparono due motori, l'M-40 (i lavori furono eseguiti nello stabilimento di Kirov a Leningrado sotto la guida di V. M. Yakovlev) e M-30 ("Sharaga" nello stabilimento numero 82 di Mosca sotto la guida di S. I. Zhilin e A. G. Takanaev).
Il lavoro è stato svolto in modalità "top secret", ha raggiunto il punto di follia: i rappresentanti militari, essendo di un altro dipartimento, non potevano accedere ai motori per controllare la qualità dei prodotti. I permessi sono stati rilasciati personalmente dal commissario del popolo dell'industria aeronautica A. I. Shakhurin.
Lo sviluppo di entrambi i modelli di motore è stato effettuato nella direzione di mantenere il volume di lavoro, l'alesaggio del cilindro e la corsa del pistone nella direzione di aumentare la potenza di decollo e l'altitudine del motore. L'altitudine dei motori doveva essere fornita da turbocompressori a due stadi, TK-88 su M-40 e TK-82 su M-30. Su ogni motore sono stati installati quattro turbocompressori.
Nel 1940, i motori non erano finiti, ma c'era anche poco bisogno di loro. Il diesel era visto esclusivamente come un motore politico in grado di fornire un volo intorno al mondo di un aereo da record sotto il controllo di M. M. Gromov. C'era un tale progetto.
Il volo non ha avuto luogo, poiché non è stato possibile raggiungere la risorsa motore richiesta di 100 ore da entrambi i motori. Agli impianti e ai progettisti fu affidato il compito di condurre prove al banco entro agosto 1940 e, entro l'autunno, di installare motori sui velivoli TB-7 e DB-240 (futuro Er-2) per le prove di volo.
Siamo onesti, i diesel sono sopravvalutati. Si ha l'impressione che la leadership dell'aviazione sovietica si aspettasse una sorta di miracolo dai motori, poiché nel 1941 una commissione si riunì presso l'Air Force Research Institute, che determinò i requisiti per un nuovo velivolo con i motori diesel forzati M-40F, un carico di bombe fino a 6.000 kg !!!
L'aereo in fase di sviluppo avrebbe dovuto, secondo la commissione (guidata dal maggiore generale Filin), trasportare una bomba FAB-2000 nel vano bombe e due (!) sull'imbracatura esterna!
È difficile dire cosa stesse succedendo nell'anima del designer Eromolaev, ma non credo che lì tutto fosse raggiante di felicità. Perché solo quando nel 1944 furono installati 4 motori ASh-82F (1700 CV) sul Pe-8, solo allora il Pe-8, in casi eccezionali e su brevi distanze, fu in grado di sopportare 6.000 kg di bombe.
E poi 1941…
Inoltre, senza attendere l'inizio dei test, il dipartimento di Shakhurin (NKAP) ha conferito un incarico all'impianto aeronautico n. 18 di Voronezh con un ordine per la costruzione di 90 velivoli Er-2 con motori diesel M-40F nel 1941 e 800 macchine in 1942.
È chiaro che tutti questi piani sono stati distrutti dalla guerra. Ma è meglio così, perché sono stati in grado di portare i motori in condizioni di volo poco prima dell'inizio della guerra.
Solo il 23 luglio 1941, il capo del LII NKAP M. M. Gromov approvò l'atto sul collaudo dell'aereo Er-2 con motori M-40F. Durante i test, l'aereo con motori diesel ha mostrato una velocità di 448 km / h a una velocità stimata di 480 km / h. Dopo l'eliminazione di numerose carenze, alle macchine venne dato il via libera, ma iniziò la guerra, portando con sé la fine dell'aviazione diesel.
Stiamo parlando delle famose incursioni su Berlino nell'agosto 1941. 8 aerei TB-7 con motori M-30 avrebbero dovuto prendere parte all'operazione il 10 agosto. Al raid hanno preso parte infatti sette vetture, poiché l'ottava si è schiantata in fase di decollo. Dei restanti sette, UN (!) Aereo è tornato al suo aeroporto a Pushkin. Il resto, purtroppo, è stato costretto a sedersi in posti diversi proprio a causa dei guasti dei motori M-30.
Bene, come al solito con noi, tutte le carenze dei motori diesel, su cui la dirigenza del NKAP ha volentieri chiuso un occhio sul fiasco di Berlino, "improvvisamente" sono venute alla luce e sono diventate una ragione sufficiente per la quasi completa riduzione del diesel programma. È vero, all'inizio è stato deciso di rifiutare l'M-40F e l'M-30 è stato "vietato" poco dopo.
Ermolaev ha combattuto fino all'ultimo per il suo aereo. Il 5 agosto 1941 indirizzò una lettera al Commissario del popolo per l'industria aeronautica, Shakhurin:
"Tenendo conto della particolare necessità della nostra difesa nei bombardieri a lungo raggio, riteniamo necessario continuare il lavoro del nostro impianto sulla creazione di aerei - bombardieri a lungo raggio e ti chiediamo … di dare alla squadra del nostro piantare l'opportunità di completare il perfezionamento del velivolo Er-2 2M-40F."
Tuttavia, il destino dell'M-40F fu praticamente deciso dal fallito raid TB-7 su Berlino. Inoltre, Kharkov è stato perso, ma anche prima della perdita della città, l'impianto di trattori di Kharkov è stato trasferito alla produzione di motori diesel V-2 e serbatoi T-34. E nell'autunno del 1941, divenne impossibile eseguire lavori sull'M-40F a Leningrado, poiché i tedeschi iniziarono un blocco.
Se passiamo ai documenti storici, possiamo vedere che l'intero set di documentazione per i motori diesel dell'Ermolaev Design Bureau è stato trasferito a Voronezh nella prima metà del 1941. Tuttavia, l'impianto n. 18 ha assemblato aerei, non motori. Pertanto, era semplicemente irrealistico stabilire rapidamente la produzione dell'M-40F a Voronezh. E nel 1942 iniziò l'evacuazione di questo impianto.
In generale, all'inizio della guerra, in URSS furono prodotti circa 200 aerei diesel di entrambi i marchi. Prima di tutto, i motori sono stati installati sulla TB-7 e, in secondo luogo, sull'Er-2. I risultati sono stati deludenti: durante i test solo il 22% dei motori M-40 e il 10% dei motori M-30 sono riusciti a funzionare per più di 50 ore, mentre circa un motore diesel su tre si è guastato senza aver servito nemmeno 10 ore.
In effetti, il programma diesel dell'aereo è stato ridotto, l'Er-2 rilasciato è stato trasferito all'AM-35 e all'AM-37.
Ma Ermolaev e Charomsky non si sono arresi. Volevano davvero che l'Air Force prendesse un bombardiere a lungo raggio. E nel 1943, presentarono alla corte l'Er-2 con motori M-30B.
La lettera "B" nel nome del motore significava che la sovralimentazione veniva eseguita in modo combinato: oltre ai due turbocompressori di sinistra, Charomsky forniva il diesel con un compressore di trasmissione preso in prestito dal motore AM-38. Ciò ha garantito un funzionamento stabile del motore ad altitudini di volo elevate.
Il peso a vuoto del veicolo è aumentato a 10325 kg (che è quasi una tonnellata e mezza in più rispetto a quello dell'Er-2 2AM-37) e il decollo massimo (calcolato) - fino a 17650 kg. La composizione dell'equipaggio non cambiava e comprendeva pilota, navigatore, mitragliere e mitragliere-operatore radio.
I test furono effettuati nel febbraio 1943 dall'Air Force Research Institute. L'aereo è stato testato dal tenente colonnello ingegnere N. K. Kokorin e dai piloti colonnello Alekseev e dal maggiore Lisitsin. Secondo i piloti, l'aereo era facile da pilotare in quasi tutte le modalità. La sua velocità massima, rispetto alla versione AM-37, è scesa a 429 km / h, ma il raggio di volo massimo calcolato ha superato quello originariamente specificato per Er-2 e ha raggiunto i fantastici 5500 km.
Il bombardiere divenne più tenace, perché il cherosene si accese nell'aria fredda con estrema riluttanza. La massa totale dell'armatura ha raggiunto i 180 kg, mentre il pilota ha ricevuto un dorso corazzato da 15 mm. La torretta superiore era dotata di un azionamento elettrico, che facilitava il lavoro del tiratore. Ora una svolta a 360° è stata eseguita in soli 6 secondi.
In una lettera al capo dell'Air Force Research Institute, il tenente generale PA Loskutov, datata 1 giugno 1943, Ermolaev ha indicato che la nuova versione del suo bombardiere era due volte più grande dell'Il-4 in termini di numero di bombe consegnate al bersaglio. Inoltre, l'Er-2 aveva un vantaggio sugli aerei di Ilyushin in termini di velocità di volo, sia a terra che in quota. In particolare, con un raggio di volo di 3.000 km, l'IL-4 potrebbe trasportare 1.000 kg di bombe e l'Er-2 2M-30B potrebbe trasportare 2.000 kg.
C'erano, tuttavia, anche degli svantaggi. Basso rateo di salita, lunga distanza di decollo, incapacità di volare senza perdita di quota su un motore. L'auto si è rivelata sovrappeso, la potenza del motore non è stata ancora sufficiente.
Tuttavia, c'era anche un'osservazione del genere:
“La manutenzione dei motori M-ZOB da parte del personale di terra in inverno e in estate è più semplice rispetto alla manutenzione dei motori a benzina a causa dell'assenza di un sistema di accensione e carburatori in presenza di apparecchiature di iniezione funzionanti in modo affidabile. L'attrezzatura del carburante (pompa del carburante TN-12 e iniettori TF-1) installata sull'M-ZOB ha funzionato in modo affidabile e non ha avuto difetti durante l'intero periodo di prova."
In generale, si dovrebbe ammettere che non potevano realizzare un motore diesel per aviazione normalmente funzionante in URSS. Er-2 non ha mai preso posto nei ranghi degli aerei da combattimento, poiché diverse dozzine equipaggiate con M-30 Er-2 non hanno effettuato così tante sortite durante la guerra.
Non si può dire che tutto il lavoro sia stato vano, poiché il motore M400 (M-50F-3) con una capacità di 800 CV è diventato il seguace dell'M-30. insieme a. e M-401 (turbo) con una capacità di 1000 litri. insieme a. Questi motori si spostarono dal cielo all'acqua e furono installati su navi ad alta velocità "Zarya", "Raketa", "Voskhod" e "Meteor".
Il motore diesel sui bombardieri sovietici, purtroppo, non ha svolto alcun ruolo significativo.
Ora vediamo cosa avevano i tedeschi.
E i tedeschi avevano Junkers. Professor Hugo Junkers.
Dopo la fine della prima guerra mondiale, Junkers passò al lavoro su aerei da trasporto e passeggeri. Con l'espansione della produzione di Junkers nel 1923, fu fondata Junkers Motrenbau GmbH, dove iniziò il lavoro sulla creazione e produzione di motori per aerei, compresi i motori diesel.
Junkers lavora da 20 anni sul diesel degli aerei e ha ottenuto i migliori risultati con il motore Jumo.205.
Ma il primo vero diesel per aerei è stato il Jumo 204, un motore diesel a dodici cilindri da 740 CV. Questo motore diesel è stato installato sugli aerei Junkers G24 ed è stato utilizzato con successo fino al 1929.
Il diesel Jumo 204 si è rivelato un motore di successo utilizzato anche su altri velivoli. L'elenco è composto da modelli molto famosi: Junkers F.24kay, Junkers Ju.52, Junkers Ju.86, Junkers G.38, Blohm & Voss BV.138.
Ma il miglior motore per aerei diesel può davvero essere considerato il Jumo.205, il cui sviluppo è iniziato nel 1932. Era uno dei pochi motori aerei diesel di successo al mondo. Jumo.205 è diventata la base per la creazione di un'intera famiglia di motori diesel.
Il motore si è mostrato in modo eccellente sotto carico costante, tuttavia, ha reagito a un forte aumento o diminuzione della velocità, come i motori sovietici, con un calo di potenza o addirittura potrebbe bloccarsi. Inoltre, il Jumo.205 non può essere definito un motore ad alta quota: oltre 5000 metri, la potenza del motore è scesa bruscamente del 20-22% e anche di più.
Il motore è stato utilizzato sui seguenti modelli di aerei: Blohm & Voss BV.138, Blohm & Voss Ha.139, Blohm & Voss BV.222, Dornier Do.18, Dornier Do.26, Junkers Ju.86.
In effetti, i diesel Junkers erano installati su quegli aerei che erano garantiti contro gli scontri con i caccia nemici. Pattugliare idrovolanti oceanici e marittimi, scout e così via. Cioè, aerei che non richiedevano manovre vigorose, ma richiedevano la massima autonomia di volo.
Tuttavia, nonostante l'eccellente economia e, di conseguenza, l'eccellente autonomia, i diesel Jumo.205 non sono stati all'altezza delle aspettative. Funzionavano bene sotto carico costante e prolungato, ma non tolleravano il cambiamento di velocità, necessario per le manovre di combattimento. Questa mancanza non è stata completamente superata.
Inoltre i motori Jumo.205 richiedevano una manutenzione estremamente qualificata da parte di personale appositamente addestrato. E se la Luftwaffe potesse ancora risolvere questo problema, i tentativi di "atterrare" il Jumo.205 e rendere il motore un motore a carro armato fallirono completamente. Proprio perché il motore richiedeva inutilmente in termini di manutenzione.
Nonostante un discreto elenco di velivoli, diverse dozzine del totale erano dotate di motori diesel. E sebbene alla fine l'interesse della Luftwaffe per i motori diesel sia svanito, Junkers ha continuato a lavorare sul miglioramento del motore diesel dell'aereo Jumo.205 e nel 1939 ha rilasciato una versione ad alta quota - Jumo.207 con due compressori centrifughi: il primo con un azionamento di scarico, il secondo con un azionamento meccanico e con un intercooler.
Il picco di sviluppo dei motori diesel degli aerei Junkers era una cosa davvero mostruosa chiamata Jumo.224. Questo motore era, infatti, un rombo di quattro motori Jumo.207. Motore diesel a 24 cilindri, 48 pistoni, due tempi, raffreddato a liquido con movimento del pistone opposto.
Questo incubo pesava 2.600 kg e, secondo i calcoli, avrebbe dovuto produrre 4.400 CV. al decollo e 3.500 CV. ad un'altitudine di 15 km. Il motore non è stato assemblato nemmeno per i test, non hanno avuto tempo. Le foto che ci sono pervenute sono dei prototipi.
Questo, se così posso dire, il design era molto interessato ai nostri ingegneri dopo la fine della guerra. Sono stati effettuati studi e test, ma Jumo.224 è oggetto di un articolo separato, ma qui dirò solo che è stato presentato un memorandum al viceministro dell'industria aeronautica, il maggiore generale IAS MM Lukin, in cui, dopo aver descritto il motore e analizzando le possibilità, sono state tratte le seguenti conclusioni:
Gli ingegneri sovietici avevano familiarità con i precursori di Jumo.224, poiché Jumo.4 e Jumo.205 sono stati acquistati e studiati negli anni '30 in URSS, quindi i nostri specialisti hanno compreso perfettamente e valutato in modo sobrio i loro punti di forza nella produzione di tali motori.
È successo che il diesel continuava a migrare dal cielo alla terra. Ma la ragione di ciò era il progresso tecnico elementare, che ha dato origine ai motori a turbogetto, che alla fine hanno sostituito i motori a benzina e diesel.
Due paesi sono stati in grado di costruire motori diesel per aerei, ognuno dei quali ha qualcosa di cui essere orgoglioso. Il diesel era un motore interessante per gli aerei a lungo raggio, poteva benissimo trasportare aerei da trasporto e passeggeri. Forse questo è stato l'errore iniziale: installare motori diesel su aerei da combattimento, ma non c'è niente che tu possa fare al riguardo.
Non si può dire che abbiamo ottenuto lo stesso successo dei tedeschi. I designer dei due paesi hanno seguito strade diverse, ingegneri tedeschi, forse, hanno ottenuto un grande successo, ma: Diesel ha lasciato loro tutto. I nostri ingegneri sono andati per la loro strada, e Charomsky e i suoi studenti l'hanno superata più che degnamente.
