Пирна 014 - Pirna 014

Пирна 014
Bundesarchiv Bild 183-53500-185, Лейпциг, Frühjahrsmesse, Strahltriebwerk.jpg
Реактивный двигатель Pirna 014 на весенней Лейпцигской ярмарке в марте 1958 года.
Типтурбореактивный
национальное происхождениеВосточная Германия
ПроизводительIndustriewerke Ludwigsfelde
Первый забег11 сентября 1959 г.
Основные приложенияБааде 152
Разработано изJumo 012

В Пирна 014 был осевой турбореактивный разработан в Восточная Германия (или ГДР) в середине-конце 1950-х годов бывшими Юнкерс инженеров, репатриированных в Восточную Германию в 1954 г. содержится под стражей в Советский союз следующий Вторая Мировая Война.[1]

Источник

После того как оставшиеся группы немецких инженеров-авиастроителей, которые еще не собирались репатриировать на родину, были сосредоточены в Савелово к северу от г. Москва В декабре 1953 года началось планирование разработки гражданского авиалайнера с четырьмя реактивными двигателями. Роль руководителя отдела исследований и разработок двигателей была возложена на (в то время дипл. Инж.) Фердинанд Бранднер, тогда как (затем дипл. инж.) Брунольф Бааде было дано генеральное руководство проектом.

Прежде чем Бранднер наконец вернулся к своей семье в Австрия после того, как его заставили оставаться в Советском Союзе в течение 9 лет, он выбрал своего заместителя (тогда доктора технических наук) Рудольфа Шейноста, который продолжил свою работу и возглавил разработку двигателя. Проект двигателя 014, продолжение нумерации предыдущих реактивных двигателей Jumo, в то время назывался Двигатель 014 (из реактивный двигатель, буквально «реактивный двигатель») и уделяется первоочередное внимание.

Что касается авиалайнера, который планировалось использовать по проекту 014, это было Бааде 152 пассажирский самолет, который должен был быть разработан и построен как опытный самолет в г. VEB Industriewerke Dresden (Завод 803),[2] часть из которых была более поздней VEB Flugzeugwerke Dresden.

5 июля 1954 года последняя группа из 200 человек, в основном инженеров, но, наконец, и ключевых технических руководителей и умов, прибыла в саксонский город Пирна. В то время как только некоторые люди, например Фердинанд Бранднер или Гюнтер Бок, вскоре после этого снова уехали в свои конечные пункты назначения в Австрии и Западный Берлин большинство стремились продолжить разработку двигателей и самолетов в ГДР. В части города под названием Зонненштейн (в прямом смысле солнечный камень, который расположен на плато между долинами рек Эльба на Севере и Готтлеуба на Западе), работа была сосредоточена на планировании будущих операций / строительства заводов и связанной с 152 и 014 началось практически мгновенно.

Сначала они действовали из зданий HV-18 (Hauptverwaltung 18, который был основан ранее, в 1951/1952), пока летом 1955 года не начались строительные работы по разработке двигателей. Новое проектно-административное здание, почти идентичное тому, что было в Дрезден расположенный на заводе 801, был построен. Были построены два крупных сборочных и производственных завода, несколько стендов для испытаний двигателей (с характерными башнями), большие подземные резервуары, предназначенные для испытаний, другие цеха и социальные объекты, а также жилье для рабочих.

VEB Entwicklungsbau Pirna (Завод 802) (переименован VEB Gasturbinenbau und Energiemaschinenentwicklung Pirna в 1961 г., позже в 1970 г. преобразован в VEB Strömungsmaschinen Pirna) был официально основан там 1 мая 1955 года. (В тот же день были основаны другие опытно-конструкторские предприятия и заводы, которые позже сформировали авиационную промышленность Восточной Германии. См. История авиационной промышленности Восточной Германии.) Проектная документация, которая была начата еще до окончательного возвращения задействованных инженеров в Германию, была расширена новой, расширенной командой, которая сейчас находится в Пирне и готовится к созданию прототипа.

С момента основания в 1954 году до завершения строительства новых заводов в 1957 году предприятие в Пирне в основном служило духовным центром авиационных исследований, разработок и производства в ГДР. Только после этого высшее руководство переехало в свои новые офисы в Дрездене.

Дизайн и развитие

Дизайн

Цитирование: Mewes 1997, p. 36-39.
Он был разработан как одновальный однопоточный турбореактивный двигатель. Основная концепция была дальнейшим развитием дизайна, уже примененного с высоким уровнем совершенства на Юнкерс Юмо 004 и Юнкерс Юмо 012, так же хорошо как BMW 003 и BMW 018 двигатели. В этой конструкции компрессор, камера сгорания и турбина пересекаются в осевом направлении воздухом, забираемым непосредственно из впускного отверстия.

Опыт, приобретенный техническим руководством в Советском Союзе в ходе дальнейшей разработки упомянутых двигателей Junkers и BMW, а также совершенно новых разработок, таких как TW-2, NK-2 / NK-4 (советские программные названия разработок Jumo 022, ведущие к телевидению -022 и 2ТВ-2Ф) наряду с мощными турбовинтовой НК-12 учитывались при проектировании и производстве компонентов для этого нового проекта двигателя.

Эти знания теперь служили основой для расширенной команды Pirna для разработки современного, простого и надежного реактивного двигателя из уже существующей проектной документации, который подходил бы для гражданского авиалайнера в соответствии с конкретными потребностями в отношении требований к мощности, простоте управления и надежности. и низкие эксплуатационные расходы.

Компрессор

Двенадцатиступенчатый осевой компрессор был соединен непосредственно с двухступенчатой ​​турбиной, как и на Jumo 012. Это привело к относительно простой конструкции подшипников и хорошей управляемости.

Корпус компрессора представлял собой сварную конструкцию из стального листа, разделенную на две части. Верхняя половина содержала системы управления топливом и двигателем, а позже также автоматизированное управление стартером и катушки зажигания для двух воспламенителей, расположенных в верхней части камеры сгорания.

Контроль двигателя

Управление двигателем осуществлялось полностью автоматическим компактным блоком коммандос с использованием проверенного механизма управления одной рукой Junkers. В разных режимах полета расход топлива может сильно различаться. Таким образом, топливные форсунки, расположенные в горелках, имеют две ступени, что дает хороший КПД в большом рабочем диапазоне.

Камера сгорания

Камера имела баночно-кольцевую конструкцию. Основываясь на опыте с камерами баночного типа Junkers (Jumo 004) и кольцевыми камерами BMW (BMW 003), этот выбор конструкции был успешно применен уже в советский период. Было использовано 12 баллонов с горелками и 60 воздушных ящиков (встроенных во внутреннюю и внешнюю стенку), а также еще несколько воздушных каналов. Эта конструкция доказала эффективность выгорания внутри камеры сгорания около 98% во время стендовых испытаний.

Эта конструкция обеспечивала обтекание охлаждающим воздухом стенок камеры, поэтому они были относительно защищены от высоких температур внутри камеры, достигавших 3200 ° C в зоне пламени. Таким образом, сначала было определено, что тепловые требования к материалам стенок камеры и воздушных карманов значительно ниже. Температура на входе в двигатель была рассчитана примерно на 780 ° C (1050 ° K), поскольку в то время не было материалов, устойчивых к более высоким температурам.

Турбина

Для двухступенчатой ​​реакционной турбины низкий эффект охлаждения для дисков турбины был достигнут за счет искусного воздушного потока, который отводился из-под камеры сгорания и направлялся внутрь к валу. Лопатки турбины не охлаждались, но направляющие лопатки первой ступени турбины были изготовлены полыми.

Основная часть теплового градиента выхлопных газов распределялась равномерно по обеим ступеням турбины; остальная часть преобразована в тягу 3150 л.с. с помощью неподвижного сопла.

Стартер / Генератор

Изменилась сборка обоих компонентов; они больше не крепились с помощью отдельного держателя оборудования позади двигателя. Интегрированный в единый компонент и вставленный во впускную пулю, он работал непосредственно на валу, где он соединялся с двигателем-ротором с помощью отдельного узла трансмиссии для стартера.

Масляный бак

Изначально он устанавливался под двигателем, но был перепроектирован как кольцевой масляный бак. Новое место крепления теперь находилось в зоне диффузора, перед отливкой воздухозаборника.

Отливка воздухозаборника

Этот компонент был изготовлен из литого легкого металла. Используя трансмиссию сепаратора, соединенную с ротором компрессора, приводился в движение установленный наверху держатель оборудования для топливного насоса и датчика контрольного давления, а также блок масляного насоса.

Система продувки

Изначально были установлены 4 прямоугольные продувочные заслонки (клапана); позже их заменили на 8 круглых закрылков. Далее во время процесса перепроектирования, в частности, начиная с прототипа двигателя V-07, эта реализация была изменена на другую, более управляемую систему, которая включала кольцевой обдувной ремень.

Редакция A0

Цитирование: Mewes 1997, p. 39-42.
Модель двигателя V-00 использовалась для тестирования сборки и расположения компонентов, труб и фитингов. Позиции электрических / трубных соединений также были определены и согласованы после согласования с людьми, ответственными за строительство планера в Клоче.

Параллельно с этим был построен первый опытный двигатель в г. VEB Entwicklungsbau Pirna. Это был двигатель В-01, который только в это время принял окончательное обозначение программы «Пирна 014», которое образовалось как от названия города, так и от прежнего обозначения. На строительство и монтаж ушло два года; так в октябре 1956 г. стало возможным первое испытание.

Редакция A1

Цитирование: Mewes 1997, p. 47-49.
В ревизию A-1 внесены следующие изменения:

  • Новые рассчитанные профили лопаток компрессора
  • Уже упоминавшаяся кольцевая продувочная лента, которая непрерывно открывается и закрывается.
  • Дополнительная ступень компрессора, установленная перед первой ступенью компрессора и отливкой воздухозаборника.
  • Автоматическая, зависящая от оборотов и ускорения система управления продувкой, интегрированная в блок коммандос
  • Система защиты от обледенения на впуске (с дополнительным изолированным управлением трубопроводом и теплообменником, установленным над турбиной)

Во время испытаний компрессора было обнаружено, что рабочий диапазон компрессора был слишком узким для крейсерских высот более 5000 м. Поэтому компрессор ревизии А-0, задуманный еще в Советском Союзе, пришлось переработать.

Эти изменения, касающиеся лопаток компрессора и системы продувки, привели к более тихой и плавной работе ротора, а также к лучшим характеристикам насоса. Соответствующие критические обороты теперь находились в диапазоне, лучше подходящем для полета, что привело к более широкому рабочему диапазону компрессора.

Расход воздуха был увеличен на 5,5 кг / с (с 52,0 кг / с до 57,5 ​​кг / с), в результате чего тяга увеличилась с 30,89 килоньютон (6940 фунтов).ж) до 32,36 килоньютон (7270 фунтовж).

В этой модификации противообледенительная система на впуске с использованием интегрированной противообледенительной системы была проверена зимой 1960 года. Кроме того, испытания на столкновение с птицами не нарушили работу двигателя. (Видеть Специальные испытания раздел.)

Испытания

Судовые испытания

Двигатель В-01 впервые был запущен 12 октября 1956 г. на стенде № 2 строительного комплекса 62 при пониженной нагрузке в течение около 2,5 ч.[3] В то время толкать двигатель с полной нагрузкой было невозможно по причине использования нетермостойких материалов, поскольку они не были доступны внутри страны.

Первоначальное намерение состояло в том, чтобы просто выполнить аэродинамические измерения, подтверждающие правильную работу испытательного стенда двигателя, а также проверить циркуляцию масла на готовом двигателе. Тем не менее, было принято решение позволить двигателю свободно работать на собственной мощности. После пяти попыток запуска было достигнуто зажигание, жиклер осторожно достиг 6200 об / мин. Никаких сбоев не зафиксировано.

Первая авария произошла 25 февраля 1958 года. Во время замера В-01 № 50 на стенде 1 для испытания двигателей вышла из строя 2-я ступень турбины, что привело к частичному разрушению двигателя, начиная с камеры сгорания. (Mewes 1997, стр. 42.)

Все прототипы двигателей от В-02 до В-14 в основном использовались для экспериментальных и измерительных запусков. Такие испытания, а также испытания на долговечность были необходимы для получения сертификата летной годности двигателя. После пяти лет исследований и разработок во второй половине 1959 года была получена сертификация типа после того, как двигатель V-017 успешно прошел 150-часовые испытания на выносливость. Таким образом, была соблюдена важная предпосылка для начала летных испытаний.

Летные испытания

Затем 11 сентября 1959 г. были проведены первые летные испытания с использованием Ильюшин Ил-28Р с двигателем, установленным на днище фюзеляжа.

Во втором прототипе Baade 152 152 / II V4 использовались четыре двигателя А-0.

Специальные испытания

Производство

Конец программы

Из-за политических решений, которые были связаны с советскими интересами, программа Baade 152 и все другие программы самолетов, разрабатываемые в VEB Flugzeugwerke Dresden, которая в то время была всей авиационной промышленностью ГДР, была остановлена ​​в 1961 году. За исключением незначительных остатков, авиастроительная промышленность в ГДР была затем ликвидирована. Двигатели Pirna 014, которые уже выпускались серийно (ревизии A0 и A1) на VEB Industriewerke Ludwigsfelde (Завод 807)[4] были использованы для других целей, в том числе в качестве аварийных генераторов энергии.

Приложения

  • Бааде 152 - главные двигатели (4x), по два в каждой гондоле
  • Противолодочные корабли класса «Хай» - модификации А2 и А3, серийные двигатели, которые были модифицированы для их перепрофилирования в качестве газогенераторов, приводящих в действие две газовые турбины (по 3677 кВт каждая) для создания газотурбинной двигательной установки. Эта комбинация получила название Пирна 051/1 и установлен на 13 из 14 кораблей этого класса.[5]

Варианты

  • Пирна 014-A0 - предсерийный вариант, 1957 г.
  • Пирна 014-A1 - серийная версия, 1959 г.
  • Пирна 014-A2 - модифицирован из существующих серийных двигателей для использования в судовых газогенераторах, 1961 г.
  • Пирна 014-A3 - модифицирован из существующих серийных двигателей для использования в судовых газогенераторах, 1961 г.
  • Пирна 014-А5 - газогенератор для использования в сочетании с газовой турбиной в газотурбинной установке пиковой нагрузки Пирна Е-1, 1962
  • Пирна 014-C - проект, вариант А-0, 1960 г.

Дальнейшие разработки

  • Пирна 016 - проект, включающий недавно построенный компрессор, предназначался для замены старого компрессора 014, 1958 г.
  • Пирна 018 - проект, турбовинтовой двигатель для испытаний компрессора
  • Пирна 020 - проект, двухпоточный турбореактивный двигатель для испытаний компрессора

Таблица вариантов

ОбозначениеТипМакетСжатиеУдельный расход топливаРасход воздухаТемпература на входе в турбинуТяга или мощностьСухой весСкорость
Пирна 014-A0Турбореактивный12V2T7:10,85 кг / км / ч52.0 кг / с1050 ° К3150 килопонд (30900 Н; 6900 фунтовж)1060 кг (2340 фунтов)8000 об / мин
Пирна 014-A1Турбореактивный12В2Т +7:10,86 кг / км / ч57,5 кг / с1070 ° К3300 килопондов (32000 Н; 7300 фунтовж)1050 кг (2310 фунтов)8200 об / мин
Пирна 014-CТурбореактивный12В2Т +7:10,859 кг / км / ч57,5 кг / с1070 ° К3300 килопондов (32000 Н; 7300 фунтовж)1065 кг (2348 фунтов)8200 об / мин
Пирна 016 (проект)Турбореактивный12V3T11.9:10,72 кг / км / ч60,4 кг / с1035 ° К3500 килопонд (34000 Н; 7700 фунтовж)1050 кг (2310 фунтов)8700 об / мин

Схема: V = ступени компрессора с осевым потоком, T = ступени турбины. (+ указывает на дополнительную ступень)

Технические характеристики (Pirna 014-A0)

Данные из Мьюз, Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR.

Общие характеристики

  • Тип: турбореактивный
  • Длина: 3446 мм (135,7 дюйма)
  • Диаметр: 981 мм (38,6 дюйма)
  • Сухой вес: 1060 кг (2340 фунтов)

Составные части

  • Компрессор: двенадцатиступенчатый осевой поток
  • Камеры сгорания: канюльный камера сгорания, 12 банок
  • Турбина: два этапа
  • Тип топлива: керосин / авиакеросин (спецификация Т-1)

Спектакль

Список выпускаемых двигателей

Таблица прототипов (Завод 802)

Пирна 014

ОбозначениеВариантиспользование
V-000---
V-01А---
V-02A0---
V-03A0---
V-04A0---
V-05A0---
V-06A0---
V-07A0---
V-08A0---
V-09A0---
V-10A0---
V-11A0---
V-12A0---
V-13A0---
V-14A0---
V-15A0---
V-16A0---
V-17A0---
V-18A0---
V-19A0---
V-20A1---
V-21A0---
V-22A1---
V-23A0---
V-24A0---
V-25A1---
V-26A1---
V-27A1---
V-28A1---
V-29A1---
V-30A1---
V-31A1---
V-32A1---
V-33A1---
V-34A1---
V-35A1---

Пирна 014-C

ОбозначениеВариантиспользование
V-00C---
V-01C---
V-02C---

Пирна 016

ОбозначениеВариантиспользование
V-01----

Пирна 018

ОбозначениеВариантиспользование
V-00----
V-01А---
V-02А---
V-03А---

Пирна 020

ОбозначениеВариантиспользование
V-01А---

Таблица серийного производства (Завод 807)

ОбозначениеВариантиспользование
L-10---
L-20---
L-30---
L-40---
L-50---
000A0---
001A0---
002A0---
003A0---
004A0---
005A0---
006A0---
007A0---
008A0---
009A0---
010A0---
011A0---
012A0---
013A0---
014A0---
015A0---
016A0---
017A0---
018A0---
001A1---
002A1---
003A1---
004A1---
005A1---
006A1---
007A1---
008A1---

Выжившие

Известные выжившие:

  • На выставке представлен турбореактивный двигатель Pirna 014 A2 (бывший A0 / V-16), переоборудованный в газогенератор для газотурбинной установки Pirna 051/1 (как визитка ) в секции самолетов Дрезденский музей транспорта.
  • На Немецкий музей в Мюнхен, Pirna 014 A0 / V-05 отображается в разделе самолетов (также в разрезе). Он был перенесен с прежнего места в Дрезденский технологический университет, где использовался в качестве учебного объекта.
  • Один реактивный самолет ревизии A1 выставлен на выставке в Промышленный музей Хемниц.[6] Этот конкретный пример использовался на быстроходном катере после 1961 года, что ясно показывают изменения, внесенные в гидравлику в средней части. Кроме того, отсутствует выхлопное сопло на заднем конце.
  • По словам Мевеса, газогенератор Pirna 014 A5 был размещен вместе с небольшой газовой турбиной. Пирна 029 в столовой на территории Strömungsmaschinenbau Pirna GmbH. Компания, которая была преемницей VEB Strömungsmaschinen Pirna после приватизации в 1990 году он объявил о несостоятельности уже в 1995 году и окончательно обанкротился два года спустя. Здание было продано частному инвестору в 2011 году.[7] Текущее местоположение двигателя пока не определено.
  • Другая модель в разрезе все еще может принадлежать Дрезденский технологический университет, на территории факультета транспортных наук, который находится в Герхарт Поттхофф строительство.

  • Pirna 014 A0 / V-16 в Дрезденском музее транспорта

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - вид спереди

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - подробный вид

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - подробный вид

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее в Мюнхене - подробный вид

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - компрессор

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - компрессор

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - вид сбоку

  • Pirna 014 A0 / V-05 в Немецком музее Мюнхена - вид сзади

Смотрите также

Связанная разработка

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Рекомендации

Книги

Mewes, Клаус-Германн (1997). Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR: Entwicklung, Erprobung und Bau von Strahltriebwerken und Propellerturbinen. Авиатик-Верлаг. п. 159. ISBN  9783925505393.

Цитаты
  1. ^ «Das Triebwerk-Entwicklungswerk Pirna (Werk 802)», www.flugzeug-lorenz.de Дата обращения: 26 июля 2012.
  2. ^ "Das Flugzeug-Serienwerk 803", www.flugzeug-lorenz.de Дата обращения: 27 июля 2012.
  3. ^ "Das Triebwerk-Entwicklungswerk Pirna (Werk 802)", www.flugzeug-lorenz.de Дата обращения: 26 июля 2012.
  4. ^ "Aus der DDR-Luftfahrtindustrie", www.gerdspriess.de Дата обращения: 26 июля 2012.
  5. ^ «Гастурбина Пирна 014», www.parow-info.de Дата обращения: 21 июля 2012.
  6. ^ "Turbostrahltriebwerk Pirna 014," В архиве 4 марта 2016 г. Wayback Machine www.saechsisches-industriemuseum.de Дата обращения: 2 августа 2012.
  7. ^ "Kaufvertrag zum Speisehaus unterzeichnet", www.pirna.de Дата обращения: 2 августа 2012.

внешняя ссылка