Германский авиационный двигатель Jumo-213
Военные постоянно стремились и стремятся получать все более высокие летные характеристики самолетов. Основным способом добиться успеха в данном направлении является разработка и использование авиационных силовых установок большей мощности. Чтобы упростить разработку и сократить время на проектирование и организацию производства, конструкторы и изготовители авиационных двигателей опираются на разработанные ранее и хорошо себя зарекомендовавшие конструкции. Такой подход был использован и при создании двигателя Jumo-213, для которого в качестве исходной базы использовался его предшественник Jumo-211. Габариты двигателя и V-образное расположение 12-ти цилиндров не изменились. Прежним остался и рабочий объем — 35 литров. Доработки, которые касались увеличения возможных термических, кинематических и механических нагрузок деталей двигателя, увеличение максимальных оборотов, разработка нагнетателей большей производительности и некоторые другие улучшения позволили увеличить мощность двигателя Jumo-213 на 25% в сравнении с Jumo-211.
Общее руководство по разработке двигателя Jumo-213 осуществлялось доктором Lichte. Доктор Lichte руководил и разработкой двигателя, и доведением его до необходимого уровня надежности, а также организацией серийного производства после получения первого готового к серийному производству варианта «А». Руководитель работ доктор Lichte говорил: «Изначально Jumo-213 проектировался из расчета достижения максимальных механических и термических нагрузок и представлял собой наивысшую ступень развития четырехтактных двигателей внутреннего сгорания которые работали по циклу Отто». Это заявление характеризует двигатель как весьма серьезное достижение в области авиационного двигателестроения. Первый предсерийный вариант двигателя в середине 1942 года развивал при 3250 об/мин мощность 1750 л.с. (1285 кВт). Данный показатель на 30% превышал мощность серийно двигателя Jumo-211F, выпускавшегося в то время. При этом в сравнении с Jumo-211F новый двигатель имел меньший удельный расход топлива. О более ранних испытаниях двигателя Jumo-213 каких-либо документов не сохранилось.
Первые идеи разработки авиационного двигателя объемом 35 литров с повышенной мощность появились осенью 1936 — зимой 1937 годов, после начала испытаний двигателя Jumo-211. Начать испытания Jumo-213 планировалось весной 1938 года, после проектирования, доработки и сборки первых опытных образцов. В документе RLM от 21 июня 1939 года говорится, что испытания опытных двигателей Jumo-213 начались в августе 1938 года. В еще одном документе от 04 ноября 1939 года, составленном по итогам совещания представителей Jumo и RLM, сообщается, что во время испытаний данного двигателя на испытательных стендах (проводились в течение года) Jumo-213 удалось развить мощность в 1500 л.с. Данный показатель не превышал мощности опытных образцов Jumo-211, однако, как уже указывалось, расход топлива был меньше, чем у предшественника, хотя несколько ниже ожидаемого. В связи с этим пришлось дорабатывать системы газообменного процесса и впрыска топлива.
Из написанного выше следует, что стендовые испытания двигателя Jumo-213 проходили с проблемами, а устранение возникших неполадок потребовало много времени, которого в годы войны катастрофически не хватало. Однако в январе 1940 года, несмотря на проблемы, для летных испытаний Jumo-213, имеющего сниженную мощность, подготовили Ju-52. По итогам данных испытаний был составлен подробный отчет по двигателю. Планировалось выпустить 30 двигателей Jumo-213 нулевой серии. Оптимистические планы в отношении двигателя на практике так быстро реализовать не удалось, поскольку в ходе стендовых испытаний возникали все новые проблемы, устранение которых требовало времени. Как говорилось выше, принципиально Jumo-213 мало чем отличался от своего предшественника Jumo-211. В основном это касалось моторного блока и расположения цилиндров. В соответствии с требованиями увеличения мощности и полученного во время работ опыта, опытный образец получил некоторые улучшения в части конструкции и эксплуатации. Новыми разработками и важнейшими изменениями, использованными в двигателе Jumo-213, являлись:
Головки цилиндров, имеющие водяное охлаждение; регулировка газораспределительного механизма; на каждый цилиндр 1 выпускной и 2 впускных клапана; впрыск специальных смесей, обеспечивающих дополнительное охлаждения цилиндров и отвод от них тепла.
Распределительные валы нового типа, которые опирались на 7 коренных шеек; противовесы на обеих оконечностях распредвалов; шариковые подшипники; дополнительный вал для отбора мощности топливному насосу.
Коленчатый вал нового типа, имеющий 7 коренных шеек и одну дополнительную спереди для шкива, отвечающих требованиям достижения максимальных оборотов; отбор мощности для привода механизмов в задней части коленчатого вала; противовесы; спереди — понижающий редуктор воздушного винта.
Воздушный винт регулируемого шага, имеющий систему смазки под давлением через полый вал; в передней части моторного блока — специальные подшипники, которые воспринимают аксиальные и радиальные нагрузки и задний шкив.
Использование высотных нагнетателей DVL в одноступенчатое и двухступенчатое исполнение с двумя и тремя скоростями, а также регулируемым положением лопаток на входе в нагнетатель; увеличение давления нагнетаемого воздуха на 50% при различных высотах (до 10 км).
Система впрыска топлива, выполненная в виде сдвоенного насоса, подающего топливо из баков; топливный насос высокого давления; спиралевидный воздушный фильтр; датчик замера расхода топлива; использование форсунок топливного насоса высокого давления; возможность использования обычного авиационного бензина В4 (октановое число 87) или специального дефицитного для Германии С2 (получали перегонкой нефти) и синтетического С3 с октановым числом 95-100.
Двухконтурная система охлаждения под давлением (максимальная рабочая температурой охлаждающей жидкости 120 °C).
Система смазки под давлением с применением нескольких зубчатых насосов, которые подают и забирают моторное масло; центробежный масляный фильтр; основной и дополнительные масляные потоки; масляный радиатор; теплообмен с охлаждающей системой.
«Коммандогерет» — механический «компьютер», который регулировал некоторые параметры работы силовой установки; подача топлива регулировалась пилотом; обороты двигателя, скорость нагнетателя, давление наддува, воспламенение в цилиндрах топливовоздушной смеси, угол установки винта регулировались автоматически.
В ходе войны увеличение мощности силовой установки достигалось за счет увеличения максимальных оборотов двигателя, увеличения его рабочего объема, увеличения давления наддува, а также за счет более совершенного внутреннего или внешнего охлаждения. Для улучшения внутреннего охлаждения использовалась система MW-50.
Все эти инновации основывались на высоких параметрах различных процессов двигателя и дали возможность получить высокие характеристики двигателя Jumo-213. Таким образом, ближе к окончанию Второй мировой войны был получен еще один довольно совершенный для того времени поршневой авиадвигатель. Однако прежде чем его удалось довести, потребовалось определенное время, и дату начала серийного производства несколько раз переносили на более поздние сроки. Директор моторостроительного производства Jumo Cambeis каждый раз объяснял RLM причины переноса сроков начала производства. После 7 успешных 100-часовых испытаний двигателя JUMO и RLM в октябре 1942 года наконец получили возможность приступить к серийному производству. Для этого под руководством доктора Lichte в Dessau была организована «большая труппа Jumo-213», которая в течение многих недель круглосуточно занималась подобными испытаниями. Однако во время пробных полетов истребителей Fw-190, оснащенных Jumo-213, появлялась мощная вибрация двигателя, передающаяся на корпус самолета и не позволяющая пилоту наблюдать за приборами и использовать прицел бортового вооружения. Вибрация сначала была незначительной, однако затем, во время испытаний, когда в двигательном отсеке смонтировали всё полагающееся оборудование, вибрация Jumo-213 увеличилась значительно. После продолжительных испытаний во время многочисленных полетов и некоторых доработок летом 1943 г. удалось снизить вибрацию до величины, позволявшей использовать двигатель на самолетах. Для этого изготовили новый коленвал. Это вновь потребовало временных затрат, и лишь в октябре 1943 г. можно было начать серийное производство двигателя Jumo-213. Производство двигателей было довольно медленным: до конца 1942 г. изготовили всего 74 двигателя. В течение 1943 года ежемесячное производство нередко составляло 1-2 двигателя. И только в январе 1944 г. произвели 100 двигателей. Уже в марте количество произведенных двигателей составило более 500 шт.
Максимальный объем производства был достигнут в феврале 1945 года — 994 шт. Двигатель оснастили разработанным компанией Junkers специальным Motor Bediensgerät (MBG) — аналогом разработанного BMW Kommandogerät, который значительно упрощал регулировку параметров работы двигателя в зависимости от его режима работы и высоты полета самолета. Двигатель при старте развивал около 3250 оборотов в минуту. Во время набора высоты и на боевом режиме скорость составляла 3000 об/мин. Экономичный режим работы — 2100-2700 оборотов в минуту. Максимальные обороты на взлете более совершенного варианта авиадвигателя — Jumo-213J — составляли 3700 оборотов в минуту. Набор высоты и боевой режим — 3400 оборотов в минуту, экономичный режим — 3000 оборотов в минуту. Большой срок, затраченный на разработку и организацию серийного производства (7 лет!) двигателя Jumo-213 и катастрофическая нехватка необходимых для этого материалов не дали возможности в конце войны осуществить выпуск данного двигателя в значительных объемах. Кроме этого, не удалось осуществить доработку более совершенных вариантов двигателя Jumo-213. Неблагоприятное развитие событий для Германии всё больше требовало истребителей, оснащенных мощными двигателями, которые базировались на одном варианте.
Основные модификации и проекты двигателя Jumo-213:
Jumo-213А
Модификация двигателя Jumo-213, предназначавшаяся для установки на бомбардировщики. В Jumo-213А отсутствовала возможность установки автоматической пушки в развале цилиндров. Предсерийную партию модификации Jumo-213 А выпустили в 1942 году. В августе 1944 года было начато крупносерийное производство. Взлетная мощность составляла 1750 лошадиных сил (1285 кВт), высотность 5500 м. Нагнетатель 2-скоростной одноступенчатый. При оснащении двигателя системой MW-50 двигатель мог развивать мощность 2100 л.с. (1540 кВт) в течение 10 минут. После этого двигатель должен не менее чем пять минут работать на нормальном режиме. Если система MW-50 включена, давление наддува увеличивается на 0,28 атмосферы. На высоте 5000 м развиваемая двигателем мощность равнялась 1900 л.с. (1395 кВт). Предполагалось, что данная модификация будет устанавливаться на бомбардировщиках Ju-88 и Ju-188.
Jumo-213 AG
Вариация двигателя Jumo-213A, оснащенная более производительным нагнетателем. Взлетная мощность двигателя Jumo-213 AG — 1900 л.с. (1400 кВт). Данный двигатель устанавливался на истребителях FW-190 серии D-9. Система MW-50 позволяла увеличить мощность двигателя до 2240 л.с. на 10 минут. При этом высотность снижалась до 4750 м с 5500 м. С системой GM-1 на высоте 10000 м FW-190 серии D-9 развивали скорость в 700 км/час. Это позволяло самолетам успешно уничтожать высотные истребители противника. Данная скорость превышала скорость FW-190 D-11, оснащенного высотным двигателем Jumo-213 F без применения системы GM-1. Правда, имелся и значительный недостаток — 105 кг смеси для GM-1, размещавшейся на борту, обеспечивали всего 15-17 минут полета. Jumo-213AG для истребителей FW-190 D-9 на авиасборочные предприятия поставлялся в комплекте с винтом компании Junkers VS 111, радиатором с бронированием, моторной рамой, реактивными выхлопными патрубками, регулятором температуры охлаждающей жидкости, распределительным устройством, которое использовалось для подвода теплого воздуха для обогрева к бортовому вооружению, а также датчиками для замера температуры и высоты. Вариант для двухмоторных самолетов имел некоторые отличия от двигателя, планировавшегося для одномоторных истребителей. Данный вариант выполнялся как «единая силовая установка» и был взаимозаменяем с силовой установкой DB-603, имевшей несколько большие габаритны, но примерно такую же массу. Двигатель Jumo-213 AG дополнительно комплектовался системой забора теплого воздуха, используемого для обогрева крыльев и кабины пилота, а также 3000-ваттным генератором.
Jumo-213 В
Специальная модификация с большей степенью сжатия. Взлетная мощность данного двигателя составляла 2000 л.с. (1470 кВт). Jumo-213 В разрабатывался для бензина, имеющего октановое число 95 единиц. Двигатель прошел стендовые испытания, однако в связи с острым недостатком высокооктанового авиационного топлива серийное производство данного двигателя налажено не было.
Jumo-213С
Вариация двигателя Jumo-213А. Jumo-213С предназначался для оснащения истребителей. Имелась возможность монтажа автоматической пушки в развале цилиндров. Систему регулировки угла лопастей винта изменили. Двигатель имел фланец, к которому крепили автоматическую пушку. Серийное производство начали в сентябре 1944 г.
Jumo-213Е
Эта модификация изначально представляла собой двигатель Jumo-213А/C, который работал на бензине с октановым числом 95. Высотность данного двигателя — 9800 м. Нагнетатель двухступенчатый трехскоростной со встроенным охладителем нагнетаемого воздуха. Вариант Jumo-213Е1, работавший на бензине В4 (октановое число 87), развивал взлетную мощность 1750 л.с. (1285 кВт). Первоначально предполагалось наладить серийное производство более мощного варианта Jumo-213Е0 с взлетной мощностью 1870 л.с. (1375 кВт.), для работы которого использовался бензин С3 (октановое число 95). В дальнейшем разработчиками ожидалось увеличение взлетной мощности до 2000 л.с. (1470 кВт). Однако уже к середине 1943 г. объемы производства бензина С3 не обеспечивали в полной мере потребности Люфтваффе, в связи с чем было принято решение разработать и наладить серийное производство Jumo-213Е1 с несколько меньшей мощностью. Для варианта Е1 требовался бензин В4 (октановое число 87), производимый в большом количестве. Система MW-50 при использовании на высотах ниже расчетной увеличивала мощность двигателя Jumo-213 Е1 на 300 л.с. При этом расход водометаноловой смеси составлял 150 литров в час. Продолжительность работы в таком режиме составляла не более 10 минут, с последующим отключением системы минимум на 5 минут. На высотах выше расчетной использование системы GM-1 позволяло добиться кратковременного увеличения мощности на 400 л.с. Подаваемая системой GM-1 смесь в зависимости от режима могла расходоваться со скоростью 60, 100 или 150 граммов в секунду.
Jumo-213ЕВ
Вариант двигателя Jumo-213Е с большей взлетной мощностью — 1900 л.с. (1400 кВт). Увеличение мощности было достигнуто путем использования более производительного нагнетателя, предназначенного для обеспечения высоких характеристик на малых высотах. Были проведены стендовые испытания двигателя. В начале 1945 г. осуществлялась подготовка к серийному производству модификации Jumo-213Е. Высотность данного варианта составляла 9000 м против 9800 м у Jumo-213Е1.
Jumo-213F
Данная модификация представляла собой двигатель Jumo-213E без промежуточного охлаждения нагнетаемого воздуха. Его функции выполнялись системой впрыска смеси, состоящей из воды и метанола (MW-50). Данный двигатель на уровне земли развивал мощность до 2120 л.с. (1560 кВт). Высотность двигателя Jumo-213 F — 9500 м. Данный вариант подготавливали к серийному производству в 1945 году. Около десяти двигателей предсерийной партии было отправлено на авиасборочные предприятия компании Focke-Wulf. Их использовали в истребителях Fw-190 D-11, которые принимали участие в боях. Небольшое количество истребителей Fw-190 D-11, поставленных в войска, какого-либо серьезного воздействия на противника не оказали, хотя машины и успели хорошо себя зарекомендовать.
Jumo-213J
Данная модификация представляет собой значительно переработанный вариант высотного двигателя. В данном двигателе диаметр цилиндров увеличили до 155 миллиметров по сравнению со 150 миллиметрами у исходного варианта. Сохранился ход поршня — 165 миллиметров. Рабочий объем двигателя увеличился до 37,36 литра. Также увеличились максимальные обороты двигателя, которые теперь составляли 3700 оборотов в минуту. Каждая новая головка цилиндров получила 4 клапана вместо 3. В дополнение двигатель оснастили более производительным нагнетателем и более совершенной системой охлаждения. Двигатель к концу войны доработали и крайне спешно начали испытывать на стенде при отсутствии необходимого для него нагнетателя, а также ряда других агрегатов. Провести полный цикл стендовых испытаний не удалось. Взлетная мощность должна была составить 2250 л.с. (1655 кВт). Система MW-50 повышала мощность до 2600 л.с. (1910 кВт). Крайне высокие параметры работы двигателя ограничивали моторесурс всего 40-50 часами, что позволяло применять двигатель Jumo-213J главным образом на истребителях. Высотность данной модификации составляла 11000 м.
Jumo-213S
Данный двигатель разрабатывался специально для Восточного фронта, где основные воздушные бои велись на высотах ниже средних. Взлетная мощность двигателя равнялась 2400 л.с. Высотность — 4500 метров. Работы над Jumo-213S к концу войны были близки к завершению, поскольку он был довольно простым по исполнению.
Jumo-213Т
Данная модификация представляла собой высотный двигатель, оснащенный турбокомпрессором (ATL). На уровне земли мощность двигателя Jumo-213Т должна была равняться мощности вариантов А, С или Е — 1750 л.с. (1285 кВт). Расчетная мощность на высоте 11400 м должна была равняться 1600 л.с. (1160 кВт).
Все перечисленные выше модификации двигателя Jumo-213 разрабатывались в последние годы и месяцы Второй мировой войны параллельно. Дефицит необходимых материалов и постоянно усиливающиеся бомбардировки союзников значительно замедляли ход работ. В конце войны не все проекты были испытаны, однако некоторое количество двигателей серии Jumo-213 изготовили и использовали. Например, некоторое количество высотных модификаций двигателя Jumo-213 (Е и ЕВ) собрали в конце 1944 — начале 1945 годов. Около десяти предсерийных образцов модификации F передали на авиасборочные предприятия.
Основная цель работ по данному типу двигателей заключалась в том, чтобы получить небольшие по габаритам и массе силовые установки. Переход от производства двигателей Jumo-211 к Jumo-213, который был более совершенным во всех отношениях, являлся довольно сложной задачей. Вначале взлетная мощность различных вариантов двигателей была близкой к мощности первого серийного Jumo-213А, при этом увеличивалась высотность, а также мощность, развиваемая на больших высотах. Последний малосерийный вариант Jumo-213ЕВ имел несколько увеличенную взлетную мощность. Однако уже к 1943 г. мощности двигателей в 2000 л.с. было недостаточно для противостояния западным союзникам, имеющим в своем распоряжении большие ресурсы и уже начавшим производство во всё возрастающих объемах совершенных поршневых авиадвигателях, мощность которых на большом диапазоне высот составляла более 2000-2200 л.с.
RLM в условиях крайней спешки пыталось найти выход из сложившейся крайне тяжелой ситуации. Некоторые ранее заброшенные проекты и исследования попытались реанимировать. Предпринимались попытки соединять воедино уже разболтанные или производившиеся серийно двигатели, а также более интенсивно исследовать область турбореактивных двигателей.
Значительное увеличение мощности в сравнении с ранее разработанными модификациями предполагалось получить на модификации Jumo-213J. Данный вариант двигателя Jumo-213 представлял собой новый тип авиадвигателя с высотностью 11000 м. Связанные с данной модификацией основательные изменения в конструкции дали возможность получить больший рабочий объем, увеличить максимальные обороты. Разработка нового нагнетателя от сотрудников компании Jumo потребовали приложить значительные усилия и использовать весь накопленный к тому времени опыт в области разработки поршневых авиадвигателей. Если бы разработчики имели необходимое на разработку данной модификации время, от Jumo-213J можно было бы ожидать появления наиболее совершенного по ряду основных параметров поршневого авиационного двигателя. Тяжелое положение немецкой промышленности и крайне малые сроки, имевшиеся в распоряжении разработчиков двигателя, не позволили своевременно организовать производство этого двигателя, а также основательным образом испытать такие необходимые для Люфтваффе двигатели. Первые серийные варианты двигателей Jumo-213 развивали максимум 3250 оборотов в минуту. Данный показатель был очень высоким, как и связанная с этим средняя скорость поршня 17,9 м/сек, что было максимальным, если рассматривать реально производившиеся в то время поршневые авиадвигатели. Jumo-213J с его 3700 оборотами в минуту и средней скоростью поршня 20,35 м/сек превысил эти и без того высокие параметры.
Средняя скорость поршня самых совершенных авиадвигателей мира для того времени редко превышала 15-16 м/сек. Уже при этих показателях начинали давать о себе знать большие динамические и кинематические нагрузки на коленвал двигателя. Динамические нагрузки на шатуны и поршни, ускорения клапанов и огромные нагрузки на подшипники и коренные шейки были практически в 2 раза выше, чем у двигателей производившихся ранее. Возникающие при этом нагрузки приводили к увеличению вибрации и повышенному износу, которые для подобных авиадвигателей были выше среднего. Вне всякого сомнения, это создавало множество проблем при конструировании и производстве и приводило к значительному сокращению ресурса двигателей в процессе эксплуатации. Сокращение моторесурса у модификации Jumo-213J, предназначавшегося для истребителей, до 40-50 моточасов в ситуации, сложившейся во второй половине войны, когда на карту поставили всё, что имелось в распоряжении авиастроителей, было оправданным. Подобное сокращение ресурса двигателя за счет получения высоких мощностных характеристик в гражданской авиации просто не могло иметь место.
Каких-либо данных о ходе стендовых испытаний двигателя Jumo-213J не сохранилась. По данным компании фирмы Jumo (довольно скудным) только 14 марта 1945 года 6 двигателей Jumo-213Е передали в соответствующее отделение компании для модификации в Jumo-213J. Первую переделанную модель, получившую обозначение Jumo-213JV1, вновь использовали для стендовых испытаний. Во время испытания был выявлен повышенный износ уплотнений клапанов и посадочных гнезд клапанов. Больше о ходе дальнейших работ по двигателю Jumo-213J ничего не известно. В связи с этим по данному двигателю дать полную оценку работ не представляется возможным.
То же самое можно сказать о нагнетателе и системе охлаждения нагнетаемого воздуха, разработанных специально для Jumo-213J, отсутствуют данные и о производительности теплообменника и нагнетателя. Радиальные нагнетатели, которые применялись на авиадвигателях, также имели определенные сложности, связанные с механическими ограничениями, вызванными высокой угловой скоростью, достигавшей 400 м/сек. Данная величина была предельной, и превышать ее было нельзя. Новый двухступенчатый нагнетатель двигателя Jumo-213J, имевший регулируемую производительность в зависимости от ступени и должный иметь большую производительность, чем все применявшиеся ранее, необходимо было еще довести (это скорее всего тоже потребовало бы много времени), и получить его в кратчайшие сроки было невозможно. Это не позволяло сразу получить высокие характеристики всей силовой установки. Кроме того, было необходимо увеличить 30% эффективность работы системы охлаждения двигателя.
Ранее полученный опыт показывал, что охлаждение-рекуперация при использовании принципа «воздух-воздух» уже у Jumo-211 была мало эффективной. В связи с этим в двигателе Jumo-213Е использовался теплообмен не с помощью воздуха, а благодаря системе охлаждения самого двигателя.
Благодаря большей эффективности система охлаждения по принципу «воздух-жидкость-рекуперация» могла выполняться меньшей по габаритам, иметь меньшие потери давления, а также не создавала набегающему потоку воздуха дополнительного сопротивления. В более совершенном образце высотного двигателя Jumo-213F внешнее охлаждение подаваемого нагнетателем воздуха заменили иным принципом охлаждения нагнетаемого воздуха. Принцип охлаждения основывался на внутреннем охлаждении благодаря системе впрыска смеси воды и метанола MW-50, в которой смесь спирта и воды, подаваемая в цилиндры двигателя, содержала по 50% этих компонентов. При испарении смеси в цилиндрах двигателя охлаждение двигателя протекало без рекуперации. У двигателя Jumo-213J предположительно было решено использовать такой же принцип охлаждения.
Разработка новых силовых установок большей мощности была связана с возникновением все больших проблем. При этом ряд основных параметров нельзя было превышать. Это значительно увеличивало время доведения силовых установок до приемлемого уровня надежности. В это же время двигатель Jumo-213 показывал, что принципы работы поршневых авиадвигателей вплотную приблизились к пределу, превышение которого становилось крайне опасным. Достижение предельных величин некоторых параметров негативно сказывалось на времени доведения силовых установок, освоении их массового производства, техническом обслуживании и ремонте.
На примере Jumo-213 видно, что ситуация с разработкой поршневых двигателей и принцип их работы, в независимости от условий, связанных с активными боевыми действиями, подошла к тому пределу, за которым дальнейшее улучшение характеристик поршневых двигателей при существовавшем в то время уровне развития уже не было возможно.
В 1943-1945 годах двигатель Jumo-213 часто устанавливался на большом количестве боевых самолетов Германии для улучшения их тактико-технических характеристик как замена двигателю Jumo-211: Ta-152, Ta-154, Fw-190D, Ju-88G, Ju-188, Ju-388, Me-309, He-111H, He-219. Недостаточное количество производившихся двигателей Jumo-213 сказалось на объемах производства большей части этих самолетов: они были не особенно велики. Летом 1943 г., когда двигатель Jumo-213 уже довели до необходимого уровня надежности, все силы были брошены на организацию серийного их производства в максимально большом количестве. Причиной этому послужило то, что боевые действия в небе Германии проходили все более и более остро. Применение истребителей Ta-152 и Fw-190D, оснащенных двигателями Jumo-213, дало бы возможность в некоторой степени парировать увеличивающееся качественное и количественное превосходство военно-воздушных сил союзников над Люфтваффе.
Двигатели Jumo-213 постепенно начали вытеснять устанавливавшиеся на истребителях Fw-190 двигатели воздушного охлаждения BMW-801, имевшие большие габариты и массу. Двигатель Jumo-213 на моторостроительных предприятиях компании Jumo в плане серийного производства отодвинул на второй план перспективные 24-цилиндровые многорядные двигатели Jumo-222, которые имели даже большую мощность. Причинами этому послужили долгое доведение двигателей Jumo-222 (середина 1942 года), а также отсутствие свободных производственных мощностей и оборудования для организации серийного производства Jumo-222 в возможно короткие сроки. Для изготовления двигателей Jumo-213 возможным было использовать некоторое оборудование и оснастку, применявшиеся для производства двигателя Jumo-211.
Как уже отмечалось ранее, специалисты компании Jumo предприняли огромные усилия для увеличения объемов производства Jumo-213. В городе Magdeburg на моторостроительном предприятии смонтировали автоматическую линию по производству головок цилиндров для двигателей Jumo-213. Для обработки одного цилиндра затрачивалось не более 2 минуты. На данной установке в течение дня обрабатывались около 600 головок цилиндров. Рационализации также подверглось изготовление прочих деталей двигателя: клапанов, коленчатого вала и прочих. Испытательные стенды компании Jumo, несмотря на уменьшение продолжительность испытаний двигателей, продолжали работать круглосуточно. Согласно документам компании Jumo, изготовили всего 9163 двигателя Jumo-213 различных модификаций.
Незначительные объемы производства Jumo-213 были обусловлены не только вышеперечисленными причинами, но и необходимостью уделить внимание разработке и организации серийного производства реактивного двигателя Jumo-004. Работы над этим двигателем, столь необходимым для Люфтваффе, велись в Dessau.
Модификация Е двигателя Jumo-213 стала вершиной развития немецкого авиационного двигателестроения. Однако, кроме различных вариантов Jumo-213, имелось немало планов компании Jumo, которые были связаны с попытками разработать более мощные двигателя на его основе. Из переговоров между представителями RLM и фирмы Jumo от 10 и 11 ноября 1938 г. следует, что уже в то время имелись планы по производству опытной партии двигателей Jumo-212. Jumo-212 представлял собой спаренные и объединенные общим понижающим редуктором двигатели Jumo-213. Данная силовая установка рассматривалась как один из вариантов оснащения тяжелого бомбардировщика Не-177. Еще одним новым двигателем являлся двигатель Jumo-214, ставший в дальнейшем Jumo-213С. В развалах цилиндров данного двигателя можно было смонтировать автоматическую пушку. Jumo-215 — спаренный Jumo-214 который, как и двигатель Jumo-212 имел общий редуктор на 2 двигателя. Разработка Jumo-215 была начата после того, как двигатель Jumo-212 успешно прошел стендовые испытания. После окончания Второй мировой войны работы над Jumo-212продолжились во Франции. При этом над Jumo-215 больше не работали.
Подготовлено по материалам:
http://alternathistory.org.ua/aviatsionnyi-dvigatel-bolshoi-moshchnosti-jumo-213-germaniya
http://de.academic.ru
http://airspot.ru
http://bronay.ru
Jumo-211
Общее руководство по разработке двигателя Jumo-213 осуществлялось доктором Lichte. Доктор Lichte руководил и разработкой двигателя, и доведением его до необходимого уровня надежности, а также организацией серийного производства после получения первого готового к серийному производству варианта «А». Руководитель работ доктор Lichte говорил: «Изначально Jumo-213 проектировался из расчета достижения максимальных механических и термических нагрузок и представлял собой наивысшую ступень развития четырехтактных двигателей внутреннего сгорания которые работали по циклу Отто». Это заявление характеризует двигатель как весьма серьезное достижение в области авиационного двигателестроения. Первый предсерийный вариант двигателя в середине 1942 года развивал при 3250 об/мин мощность 1750 л.с. (1285 кВт). Данный показатель на 30% превышал мощность серийно двигателя Jumo-211F, выпускавшегося в то время. При этом в сравнении с Jumo-211F новый двигатель имел меньший удельный расход топлива. О более ранних испытаниях двигателя Jumo-213 каких-либо документов не сохранилось.
Первые идеи разработки авиационного двигателя объемом 35 литров с повышенной мощность появились осенью 1936 — зимой 1937 годов, после начала испытаний двигателя Jumo-211. Начать испытания Jumo-213 планировалось весной 1938 года, после проектирования, доработки и сборки первых опытных образцов. В документе RLM от 21 июня 1939 года говорится, что испытания опытных двигателей Jumo-213 начались в августе 1938 года. В еще одном документе от 04 ноября 1939 года, составленном по итогам совещания представителей Jumo и RLM, сообщается, что во время испытаний данного двигателя на испытательных стендах (проводились в течение года) Jumo-213 удалось развить мощность в 1500 л.с. Данный показатель не превышал мощности опытных образцов Jumo-211, однако, как уже указывалось, расход топлива был меньше, чем у предшественника, хотя несколько ниже ожидаемого. В связи с этим пришлось дорабатывать системы газообменного процесса и впрыска топлива.
Jumo-213
Из написанного выше следует, что стендовые испытания двигателя Jumo-213 проходили с проблемами, а устранение возникших неполадок потребовало много времени, которого в годы войны катастрофически не хватало. Однако в январе 1940 года, несмотря на проблемы, для летных испытаний Jumo-213, имеющего сниженную мощность, подготовили Ju-52. По итогам данных испытаний был составлен подробный отчет по двигателю. Планировалось выпустить 30 двигателей Jumo-213 нулевой серии. Оптимистические планы в отношении двигателя на практике так быстро реализовать не удалось, поскольку в ходе стендовых испытаний возникали все новые проблемы, устранение которых требовало времени. Как говорилось выше, принципиально Jumo-213 мало чем отличался от своего предшественника Jumo-211. В основном это касалось моторного блока и расположения цилиндров. В соответствии с требованиями увеличения мощности и полученного во время работ опыта, опытный образец получил некоторые улучшения в части конструкции и эксплуатации. Новыми разработками и важнейшими изменениями, использованными в двигателе Jumo-213, являлись:
Головки цилиндров, имеющие водяное охлаждение; регулировка газораспределительного механизма; на каждый цилиндр 1 выпускной и 2 впускных клапана; впрыск специальных смесей, обеспечивающих дополнительное охлаждения цилиндров и отвод от них тепла.
Распределительные валы нового типа, которые опирались на 7 коренных шеек; противовесы на обеих оконечностях распредвалов; шариковые подшипники; дополнительный вал для отбора мощности топливному насосу.
Коленчатый вал нового типа, имеющий 7 коренных шеек и одну дополнительную спереди для шкива, отвечающих требованиям достижения максимальных оборотов; отбор мощности для привода механизмов в задней части коленчатого вала; противовесы; спереди — понижающий редуктор воздушного винта.
Воздушный винт регулируемого шага, имеющий систему смазки под давлением через полый вал; в передней части моторного блока — специальные подшипники, которые воспринимают аксиальные и радиальные нагрузки и задний шкив.
Использование высотных нагнетателей DVL в одноступенчатое и двухступенчатое исполнение с двумя и тремя скоростями, а также регулируемым положением лопаток на входе в нагнетатель; увеличение давления нагнетаемого воздуха на 50% при различных высотах (до 10 км).
Система впрыска топлива, выполненная в виде сдвоенного насоса, подающего топливо из баков; топливный насос высокого давления; спиралевидный воздушный фильтр; датчик замера расхода топлива; использование форсунок топливного насоса высокого давления; возможность использования обычного авиационного бензина В4 (октановое число 87) или специального дефицитного для Германии С2 (получали перегонкой нефти) и синтетического С3 с октановым числом 95-100.
Двухконтурная система охлаждения под давлением (максимальная рабочая температурой охлаждающей жидкости 120 °C).
Система смазки под давлением с применением нескольких зубчатых насосов, которые подают и забирают моторное масло; центробежный масляный фильтр; основной и дополнительные масляные потоки; масляный радиатор; теплообмен с охлаждающей системой.
Jumo 211
«Коммандогерет» — механический «компьютер», который регулировал некоторые параметры работы силовой установки; подача топлива регулировалась пилотом; обороты двигателя, скорость нагнетателя, давление наддува, воспламенение в цилиндрах топливовоздушной смеси, угол установки винта регулировались автоматически.
В ходе войны увеличение мощности силовой установки достигалось за счет увеличения максимальных оборотов двигателя, увеличения его рабочего объема, увеличения давления наддува, а также за счет более совершенного внутреннего или внешнего охлаждения. Для улучшения внутреннего охлаждения использовалась система MW-50.
Все эти инновации основывались на высоких параметрах различных процессов двигателя и дали возможность получить высокие характеристики двигателя Jumo-213. Таким образом, ближе к окончанию Второй мировой войны был получен еще один довольно совершенный для того времени поршневой авиадвигатель. Однако прежде чем его удалось довести, потребовалось определенное время, и дату начала серийного производства несколько раз переносили на более поздние сроки. Директор моторостроительного производства Jumo Cambeis каждый раз объяснял RLM причины переноса сроков начала производства. После 7 успешных 100-часовых испытаний двигателя JUMO и RLM в октябре 1942 года наконец получили возможность приступить к серийному производству. Для этого под руководством доктора Lichte в Dessau была организована «большая труппа Jumo-213», которая в течение многих недель круглосуточно занималась подобными испытаниями. Однако во время пробных полетов истребителей Fw-190, оснащенных Jumo-213, появлялась мощная вибрация двигателя, передающаяся на корпус самолета и не позволяющая пилоту наблюдать за приборами и использовать прицел бортового вооружения. Вибрация сначала была незначительной, однако затем, во время испытаний, когда в двигательном отсеке смонтировали всё полагающееся оборудование, вибрация Jumo-213 увеличилась значительно. После продолжительных испытаний во время многочисленных полетов и некоторых доработок летом 1943 г. удалось снизить вибрацию до величины, позволявшей использовать двигатель на самолетах. Для этого изготовили новый коленвал. Это вновь потребовало временных затрат, и лишь в октябре 1943 г. можно было начать серийное производство двигателя Jumo-213. Производство двигателей было довольно медленным: до конца 1942 г. изготовили всего 74 двигателя. В течение 1943 года ежемесячное производство нередко составляло 1-2 двигателя. И только в январе 1944 г. произвели 100 двигателей. Уже в марте количество произведенных двигателей составило более 500 шт.
Максимальный объем производства был достигнут в феврале 1945 года — 994 шт. Двигатель оснастили разработанным компанией Junkers специальным Motor Bediensgerät (MBG) — аналогом разработанного BMW Kommandogerät, который значительно упрощал регулировку параметров работы двигателя в зависимости от его режима работы и высоты полета самолета. Двигатель при старте развивал около 3250 оборотов в минуту. Во время набора высоты и на боевом режиме скорость составляла 3000 об/мин. Экономичный режим работы — 2100-2700 оборотов в минуту. Максимальные обороты на взлете более совершенного варианта авиадвигателя — Jumo-213J — составляли 3700 оборотов в минуту. Набор высоты и боевой режим — 3400 оборотов в минуту, экономичный режим — 3000 оборотов в минуту. Большой срок, затраченный на разработку и организацию серийного производства (7 лет!) двигателя Jumo-213 и катастрофическая нехватка необходимых для этого материалов не дали возможности в конце войны осуществить выпуск данного двигателя в значительных объемах. Кроме этого, не удалось осуществить доработку более совершенных вариантов двигателя Jumo-213. Неблагоприятное развитие событий для Германии всё больше требовало истребителей, оснащенных мощными двигателями, которые базировались на одном варианте.
Основные модификации и проекты двигателя Jumo-213:
Jumo-213А
Модификация двигателя Jumo-213, предназначавшаяся для установки на бомбардировщики. В Jumo-213А отсутствовала возможность установки автоматической пушки в развале цилиндров. Предсерийную партию модификации Jumo-213 А выпустили в 1942 году. В августе 1944 года было начато крупносерийное производство. Взлетная мощность составляла 1750 лошадиных сил (1285 кВт), высотность 5500 м. Нагнетатель 2-скоростной одноступенчатый. При оснащении двигателя системой MW-50 двигатель мог развивать мощность 2100 л.с. (1540 кВт) в течение 10 минут. После этого двигатель должен не менее чем пять минут работать на нормальном режиме. Если система MW-50 включена, давление наддува увеличивается на 0,28 атмосферы. На высоте 5000 м развиваемая двигателем мощность равнялась 1900 л.с. (1395 кВт). Предполагалось, что данная модификация будет устанавливаться на бомбардировщиках Ju-88 и Ju-188.
Jumo-213 AG
Вариация двигателя Jumo-213A, оснащенная более производительным нагнетателем. Взлетная мощность двигателя Jumo-213 AG — 1900 л.с. (1400 кВт). Данный двигатель устанавливался на истребителях FW-190 серии D-9. Система MW-50 позволяла увеличить мощность двигателя до 2240 л.с. на 10 минут. При этом высотность снижалась до 4750 м с 5500 м. С системой GM-1 на высоте 10000 м FW-190 серии D-9 развивали скорость в 700 км/час. Это позволяло самолетам успешно уничтожать высотные истребители противника. Данная скорость превышала скорость FW-190 D-11, оснащенного высотным двигателем Jumo-213 F без применения системы GM-1. Правда, имелся и значительный недостаток — 105 кг смеси для GM-1, размещавшейся на борту, обеспечивали всего 15-17 минут полета. Jumo-213AG для истребителей FW-190 D-9 на авиасборочные предприятия поставлялся в комплекте с винтом компании Junkers VS 111, радиатором с бронированием, моторной рамой, реактивными выхлопными патрубками, регулятором температуры охлаждающей жидкости, распределительным устройством, которое использовалось для подвода теплого воздуха для обогрева к бортовому вооружению, а также датчиками для замера температуры и высоты. Вариант для двухмоторных самолетов имел некоторые отличия от двигателя, планировавшегося для одномоторных истребителей. Данный вариант выполнялся как «единая силовая установка» и был взаимозаменяем с силовой установкой DB-603, имевшей несколько большие габаритны, но примерно такую же массу. Двигатель Jumo-213 AG дополнительно комплектовался системой забора теплого воздуха, используемого для обогрева крыльев и кабины пилота, а также 3000-ваттным генератором.
Jumo-213 В
Специальная модификация с большей степенью сжатия. Взлетная мощность данного двигателя составляла 2000 л.с. (1470 кВт). Jumo-213 В разрабатывался для бензина, имеющего октановое число 95 единиц. Двигатель прошел стендовые испытания, однако в связи с острым недостатком высокооктанового авиационного топлива серийное производство данного двигателя налажено не было.
Jumo-213С
Вариация двигателя Jumo-213А. Jumo-213С предназначался для оснащения истребителей. Имелась возможность монтажа автоматической пушки в развале цилиндров. Систему регулировки угла лопастей винта изменили. Двигатель имел фланец, к которому крепили автоматическую пушку. Серийное производство начали в сентябре 1944 г.
Jumo-213Е
Эта модификация изначально представляла собой двигатель Jumo-213А/C, который работал на бензине с октановым числом 95. Высотность данного двигателя — 9800 м. Нагнетатель двухступенчатый трехскоростной со встроенным охладителем нагнетаемого воздуха. Вариант Jumo-213Е1, работавший на бензине В4 (октановое число 87), развивал взлетную мощность 1750 л.с. (1285 кВт). Первоначально предполагалось наладить серийное производство более мощного варианта Jumo-213Е0 с взлетной мощностью 1870 л.с. (1375 кВт.), для работы которого использовался бензин С3 (октановое число 95). В дальнейшем разработчиками ожидалось увеличение взлетной мощности до 2000 л.с. (1470 кВт). Однако уже к середине 1943 г. объемы производства бензина С3 не обеспечивали в полной мере потребности Люфтваффе, в связи с чем было принято решение разработать и наладить серийное производство Jumo-213Е1 с несколько меньшей мощностью. Для варианта Е1 требовался бензин В4 (октановое число 87), производимый в большом количестве. Система MW-50 при использовании на высотах ниже расчетной увеличивала мощность двигателя Jumo-213 Е1 на 300 л.с. При этом расход водометаноловой смеси составлял 150 литров в час. Продолжительность работы в таком режиме составляла не более 10 минут, с последующим отключением системы минимум на 5 минут. На высотах выше расчетной использование системы GM-1 позволяло добиться кратковременного увеличения мощности на 400 л.с. Подаваемая системой GM-1 смесь в зависимости от режима могла расходоваться со скоростью 60, 100 или 150 граммов в секунду.
Jumo-213ЕВ
Вариант двигателя Jumo-213Е с большей взлетной мощностью — 1900 л.с. (1400 кВт). Увеличение мощности было достигнуто путем использования более производительного нагнетателя, предназначенного для обеспечения высоких характеристик на малых высотах. Были проведены стендовые испытания двигателя. В начале 1945 г. осуществлялась подготовка к серийному производству модификации Jumo-213Е. Высотность данного варианта составляла 9000 м против 9800 м у Jumo-213Е1.
Jumo-213F
Данная модификация представляла собой двигатель Jumo-213E без промежуточного охлаждения нагнетаемого воздуха. Его функции выполнялись системой впрыска смеси, состоящей из воды и метанола (MW-50). Данный двигатель на уровне земли развивал мощность до 2120 л.с. (1560 кВт). Высотность двигателя Jumo-213 F — 9500 м. Данный вариант подготавливали к серийному производству в 1945 году. Около десяти двигателей предсерийной партии было отправлено на авиасборочные предприятия компании Focke-Wulf. Их использовали в истребителях Fw-190 D-11, которые принимали участие в боях. Небольшое количество истребителей Fw-190 D-11, поставленных в войска, какого-либо серьезного воздействия на противника не оказали, хотя машины и успели хорошо себя зарекомендовать.
Jumo-213J
Данная модификация представляет собой значительно переработанный вариант высотного двигателя. В данном двигателе диаметр цилиндров увеличили до 155 миллиметров по сравнению со 150 миллиметрами у исходного варианта. Сохранился ход поршня — 165 миллиметров. Рабочий объем двигателя увеличился до 37,36 литра. Также увеличились максимальные обороты двигателя, которые теперь составляли 3700 оборотов в минуту. Каждая новая головка цилиндров получила 4 клапана вместо 3. В дополнение двигатель оснастили более производительным нагнетателем и более совершенной системой охлаждения. Двигатель к концу войны доработали и крайне спешно начали испытывать на стенде при отсутствии необходимого для него нагнетателя, а также ряда других агрегатов. Провести полный цикл стендовых испытаний не удалось. Взлетная мощность должна была составить 2250 л.с. (1655 кВт). Система MW-50 повышала мощность до 2600 л.с. (1910 кВт). Крайне высокие параметры работы двигателя ограничивали моторесурс всего 40-50 часами, что позволяло применять двигатель Jumo-213J главным образом на истребителях. Высотность данной модификации составляла 11000 м.
Jumo-213S
Данный двигатель разрабатывался специально для Восточного фронта, где основные воздушные бои велись на высотах ниже средних. Взлетная мощность двигателя равнялась 2400 л.с. Высотность — 4500 метров. Работы над Jumo-213S к концу войны были близки к завершению, поскольку он был довольно простым по исполнению.
Jumo-213Т
Данная модификация представляла собой высотный двигатель, оснащенный турбокомпрессором (ATL). На уровне земли мощность двигателя Jumo-213Т должна была равняться мощности вариантов А, С или Е — 1750 л.с. (1285 кВт). Расчетная мощность на высоте 11400 м должна была равняться 1600 л.с. (1160 кВт).
Все перечисленные выше модификации двигателя Jumo-213 разрабатывались в последние годы и месяцы Второй мировой войны параллельно. Дефицит необходимых материалов и постоянно усиливающиеся бомбардировки союзников значительно замедляли ход работ. В конце войны не все проекты были испытаны, однако некоторое количество двигателей серии Jumo-213 изготовили и использовали. Например, некоторое количество высотных модификаций двигателя Jumo-213 (Е и ЕВ) собрали в конце 1944 — начале 1945 годов. Около десяти предсерийных образцов модификации F передали на авиасборочные предприятия.
Основная цель работ по данному типу двигателей заключалась в том, чтобы получить небольшие по габаритам и массе силовые установки. Переход от производства двигателей Jumo-211 к Jumo-213, который был более совершенным во всех отношениях, являлся довольно сложной задачей. Вначале взлетная мощность различных вариантов двигателей была близкой к мощности первого серийного Jumo-213А, при этом увеличивалась высотность, а также мощность, развиваемая на больших высотах. Последний малосерийный вариант Jumo-213ЕВ имел несколько увеличенную взлетную мощность. Однако уже к 1943 г. мощности двигателей в 2000 л.с. было недостаточно для противостояния западным союзникам, имеющим в своем распоряжении большие ресурсы и уже начавшим производство во всё возрастающих объемах совершенных поршневых авиадвигателях, мощность которых на большом диапазоне высот составляла более 2000-2200 л.с.
RLM в условиях крайней спешки пыталось найти выход из сложившейся крайне тяжелой ситуации. Некоторые ранее заброшенные проекты и исследования попытались реанимировать. Предпринимались попытки соединять воедино уже разболтанные или производившиеся серийно двигатели, а также более интенсивно исследовать область турбореактивных двигателей.
Jumo-213 AG
Значительное увеличение мощности в сравнении с ранее разработанными модификациями предполагалось получить на модификации Jumo-213J. Данный вариант двигателя Jumo-213 представлял собой новый тип авиадвигателя с высотностью 11000 м. Связанные с данной модификацией основательные изменения в конструкции дали возможность получить больший рабочий объем, увеличить максимальные обороты. Разработка нового нагнетателя от сотрудников компании Jumo потребовали приложить значительные усилия и использовать весь накопленный к тому времени опыт в области разработки поршневых авиадвигателей. Если бы разработчики имели необходимое на разработку данной модификации время, от Jumo-213J можно было бы ожидать появления наиболее совершенного по ряду основных параметров поршневого авиационного двигателя. Тяжелое положение немецкой промышленности и крайне малые сроки, имевшиеся в распоряжении разработчиков двигателя, не позволили своевременно организовать производство этого двигателя, а также основательным образом испытать такие необходимые для Люфтваффе двигатели. Первые серийные варианты двигателей Jumo-213 развивали максимум 3250 оборотов в минуту. Данный показатель был очень высоким, как и связанная с этим средняя скорость поршня 17,9 м/сек, что было максимальным, если рассматривать реально производившиеся в то время поршневые авиадвигатели. Jumo-213J с его 3700 оборотами в минуту и средней скоростью поршня 20,35 м/сек превысил эти и без того высокие параметры.
Средняя скорость поршня самых совершенных авиадвигателей мира для того времени редко превышала 15-16 м/сек. Уже при этих показателях начинали давать о себе знать большие динамические и кинематические нагрузки на коленвал двигателя. Динамические нагрузки на шатуны и поршни, ускорения клапанов и огромные нагрузки на подшипники и коренные шейки были практически в 2 раза выше, чем у двигателей производившихся ранее. Возникающие при этом нагрузки приводили к увеличению вибрации и повышенному износу, которые для подобных авиадвигателей были выше среднего. Вне всякого сомнения, это создавало множество проблем при конструировании и производстве и приводило к значительному сокращению ресурса двигателей в процессе эксплуатации. Сокращение моторесурса у модификации Jumo-213J, предназначавшегося для истребителей, до 40-50 моточасов в ситуации, сложившейся во второй половине войны, когда на карту поставили всё, что имелось в распоряжении авиастроителей, было оправданным. Подобное сокращение ресурса двигателя за счет получения высоких мощностных характеристик в гражданской авиации просто не могло иметь место.
Каких-либо данных о ходе стендовых испытаний двигателя Jumo-213J не сохранилась. По данным компании фирмы Jumo (довольно скудным) только 14 марта 1945 года 6 двигателей Jumo-213Е передали в соответствующее отделение компании для модификации в Jumo-213J. Первую переделанную модель, получившую обозначение Jumo-213JV1, вновь использовали для стендовых испытаний. Во время испытания был выявлен повышенный износ уплотнений клапанов и посадочных гнезд клапанов. Больше о ходе дальнейших работ по двигателю Jumo-213J ничего не известно. В связи с этим по данному двигателю дать полную оценку работ не представляется возможным.
То же самое можно сказать о нагнетателе и системе охлаждения нагнетаемого воздуха, разработанных специально для Jumo-213J, отсутствуют данные и о производительности теплообменника и нагнетателя. Радиальные нагнетатели, которые применялись на авиадвигателях, также имели определенные сложности, связанные с механическими ограничениями, вызванными высокой угловой скоростью, достигавшей 400 м/сек. Данная величина была предельной, и превышать ее было нельзя. Новый двухступенчатый нагнетатель двигателя Jumo-213J, имевший регулируемую производительность в зависимости от ступени и должный иметь большую производительность, чем все применявшиеся ранее, необходимо было еще довести (это скорее всего тоже потребовало бы много времени), и получить его в кратчайшие сроки было невозможно. Это не позволяло сразу получить высокие характеристики всей силовой установки. Кроме того, было необходимо увеличить 30% эффективность работы системы охлаждения двигателя.
Ранее полученный опыт показывал, что охлаждение-рекуперация при использовании принципа «воздух-воздух» уже у Jumo-211 была мало эффективной. В связи с этим в двигателе Jumo-213Е использовался теплообмен не с помощью воздуха, а благодаря системе охлаждения самого двигателя.
Благодаря большей эффективности система охлаждения по принципу «воздух-жидкость-рекуперация» могла выполняться меньшей по габаритам, иметь меньшие потери давления, а также не создавала набегающему потоку воздуха дополнительного сопротивления. В более совершенном образце высотного двигателя Jumo-213F внешнее охлаждение подаваемого нагнетателем воздуха заменили иным принципом охлаждения нагнетаемого воздуха. Принцип охлаждения основывался на внутреннем охлаждении благодаря системе впрыска смеси воды и метанола MW-50, в которой смесь спирта и воды, подаваемая в цилиндры двигателя, содержала по 50% этих компонентов. При испарении смеси в цилиндрах двигателя охлаждение двигателя протекало без рекуперации. У двигателя Jumo-213J предположительно было решено использовать такой же принцип охлаждения.
Единственный сохранившийся до наших дней истребитель Focke-Wulf Fw-190 D-13 c высотным двигателем Jumo-213 F
Разработка новых силовых установок большей мощности была связана с возникновением все больших проблем. При этом ряд основных параметров нельзя было превышать. Это значительно увеличивало время доведения силовых установок до приемлемого уровня надежности. В это же время двигатель Jumo-213 показывал, что принципы работы поршневых авиадвигателей вплотную приблизились к пределу, превышение которого становилось крайне опасным. Достижение предельных величин некоторых параметров негативно сказывалось на времени доведения силовых установок, освоении их массового производства, техническом обслуживании и ремонте.
На примере Jumo-213 видно, что ситуация с разработкой поршневых двигателей и принцип их работы, в независимости от условий, связанных с активными боевыми действиями, подошла к тому пределу, за которым дальнейшее улучшение характеристик поршневых двигателей при существовавшем в то время уровне развития уже не было возможно.
В 1943-1945 годах двигатель Jumo-213 часто устанавливался на большом количестве боевых самолетов Германии для улучшения их тактико-технических характеристик как замена двигателю Jumo-211: Ta-152, Ta-154, Fw-190D, Ju-88G, Ju-188, Ju-388, Me-309, He-111H, He-219. Недостаточное количество производившихся двигателей Jumo-213 сказалось на объемах производства большей части этих самолетов: они были не особенно велики. Летом 1943 г., когда двигатель Jumo-213 уже довели до необходимого уровня надежности, все силы были брошены на организацию серийного их производства в максимально большом количестве. Причиной этому послужило то, что боевые действия в небе Германии проходили все более и более остро. Применение истребителей Ta-152 и Fw-190D, оснащенных двигателями Jumo-213, дало бы возможность в некоторой степени парировать увеличивающееся качественное и количественное превосходство военно-воздушных сил союзников над Люфтваффе.
Двигатели Jumo-213 постепенно начали вытеснять устанавливавшиеся на истребителях Fw-190 двигатели воздушного охлаждения BMW-801, имевшие большие габариты и массу. Двигатель Jumo-213 на моторостроительных предприятиях компании Jumo в плане серийного производства отодвинул на второй план перспективные 24-цилиндровые многорядные двигатели Jumo-222, которые имели даже большую мощность. Причинами этому послужили долгое доведение двигателей Jumo-222 (середина 1942 года), а также отсутствие свободных производственных мощностей и оборудования для организации серийного производства Jumo-222 в возможно короткие сроки. Для изготовления двигателей Jumo-213 возможным было использовать некоторое оборудование и оснастку, применявшиеся для производства двигателя Jumo-211.
Как уже отмечалось ранее, специалисты компании Jumo предприняли огромные усилия для увеличения объемов производства Jumo-213. В городе Magdeburg на моторостроительном предприятии смонтировали автоматическую линию по производству головок цилиндров для двигателей Jumo-213. Для обработки одного цилиндра затрачивалось не более 2 минуты. На данной установке в течение дня обрабатывались около 600 головок цилиндров. Рационализации также подверглось изготовление прочих деталей двигателя: клапанов, коленчатого вала и прочих. Испытательные стенды компании Jumo, несмотря на уменьшение продолжительность испытаний двигателей, продолжали работать круглосуточно. Согласно документам компании Jumo, изготовили всего 9163 двигателя Jumo-213 различных модификаций.
Незначительные объемы производства Jumo-213 были обусловлены не только вышеперечисленными причинами, но и необходимостью уделить внимание разработке и организации серийного производства реактивного двигателя Jumo-004. Работы над этим двигателем, столь необходимым для Люфтваффе, велись в Dessau.
Модификация Е двигателя Jumo-213 стала вершиной развития немецкого авиационного двигателестроения. Однако, кроме различных вариантов Jumo-213, имелось немало планов компании Jumo, которые были связаны с попытками разработать более мощные двигателя на его основе. Из переговоров между представителями RLM и фирмы Jumo от 10 и 11 ноября 1938 г. следует, что уже в то время имелись планы по производству опытной партии двигателей Jumo-212. Jumo-212 представлял собой спаренные и объединенные общим понижающим редуктором двигатели Jumo-213. Данная силовая установка рассматривалась как один из вариантов оснащения тяжелого бомбардировщика Не-177. Еще одним новым двигателем являлся двигатель Jumo-214, ставший в дальнейшем Jumo-213С. В развалах цилиндров данного двигателя можно было смонтировать автоматическую пушку. Jumo-215 — спаренный Jumo-214 который, как и двигатель Jumo-212 имел общий редуктор на 2 двигателя. Разработка Jumo-215 была начата после того, как двигатель Jumo-212 успешно прошел стендовые испытания. После окончания Второй мировой войны работы над Jumo-212продолжились во Франции. При этом над Jumo-215 больше не работали.
Подготовлено по материалам:
http://alternathistory.org.ua/aviatsionnyi-dvigatel-bolshoi-moshchnosti-jumo-213-germaniya
http://de.academic.ru
http://airspot.ru
http://bronay.ru
Информация