Pirna 014 представлял собой осевой турбореактивный двигатель , разработанный в Восточной Германии (или ГДР) в середине-конце 1950-х годов бывшими инженерами Junkers , которые были репатриированы в Восточную Германию в 1954 году после содержания под стражей в Советском Союзе после Второй мировой войны . [1]
После того, как в декабре 1953 года оставшиеся группы немецких авиационных инженеров, те, которые еще не собирались репатриироваться на родину, были сосредоточены в Савелово к северу от Москвы , началось планирование разработки гражданского авиалайнера с четырьмя реактивными двигателями. Роль руководителя отдела исследований и разработок двигателей была поручена (тогда дипломированному инженеру) Фердинанду Бранднеру , тогда как (тогда дипломированному инженеру) Брунольфу Бааде было поручено общее руководство проектом.
Прежде чем Бранднер наконец вернулся к своей семье в Австрию , после того как ему пришлось пробыть в Советском Союзе 9 лет, он выбрал своего заместителя (тогда доктора технических наук) Рудольфа Шейноста, чтобы тот продолжил свою работу и возглавил разработку двигателя. Проект двигателя 014 , продолжающий нумерацию предыдущих реактивных двигателей Jumo, в это время назывался «Двигатель 014» (от реактивный двигатель , буквально «реактивный привод») и имел высокий приоритет.
Что касается авиалайнера, который предполагалось использовать по проекту 014 , то это был пассажирский самолет Baade 152 , который должен был быть разработан и построен в качестве предсерийного самолета на VEB Industriewerke Dresden (завод 803), [2] часть которого составляла позже VEB Flugzeugwerke Dresden .
5 июля 1954 года последняя группа из 200 человек, в основном инженеры, а также ключевые технические руководители и умы, прибыла в саксонский город Пирна . Хотя лишь некоторые люди, например Фердинанд Бранднер или Гюнтер Бок, вскоре после этого снова уехали в свои конечные пункты назначения в Австрию и Западный Берлин , большинство стремилось продолжить разработку двигателей и самолетов в ГДР. В части города под названием Зонненштайн (буквально «солнечный камень» , который сам расположен на плато между речными долинами Эльбы на севере и Готтлеубой на западе) работа была сосредоточена на планировании будущих операций/строительстве фабрик и связана с 152 и 014 запустился почти мгновенно.
Сначала они действовали из зданий HV-18 (Hauptverwaltung 18, созданного ранее, в 1951–1952 годах), пока летом 1955 года не начались строительные работы по созданию двигателя. Новое конструкторско-административное здание, практически идентичное был построен тот, что в Дрездене , расположенный на заводе 801. Были построены два крупных сборочных и производственных цеха, несколько стендов для испытания двигателей (с характерными башнями), большие подземные резервуары, предназначенные для испытаний, другие цеха и социальные объекты, а также жилье для рабочих.
1 мая 1955 года там был официально основан VEB Entwicklungsbau Pirna (завод 802) (переименованный в VEB Gasturbinenbau und Energiemaschinenentwicklung Pirna в 1961 году, позже в 1970 году преобразованный в VEB Strömungsmaschinen Pirna ). (Другие опытно-конструкторские работы и заводы, которые позже сформировали восточногерманскую авиационную промышленность, были основана в тот же день (см. «Историю восточногерманской авиационной промышленности»). Проектная документация, которая была начата еще до окончательного возвращения задействованных инженеров в Германию, была расширена новой, расширенной командой, которая теперь находится в Пирне и готовится к прототипированию.
С момента основания в 1954 году и до завершения строительства новых заводов в 1957 году предприятие в Пирне фактически функционировало как духовный центр исследований, разработок и производства в области авиации в ГДР. Только после этого высшее руководство переехало в свои новые офисы в Дрездене.
Цитирования: Мьюз 1997, с. 36-39.
Он был спроектирован как одновальный однопоточный турбореактивный двигатель. Основная концепция представляла собой дальнейшее развитие конструкции, уже с высоким совершенством примененной на Junkers Jumo 004 и Junkers Jumo 012 , а также на двигателях BMW 003 и BMW 018 . В этой конструкции компрессор, камера сгорания и турбина перемещаются в осевом направлении воздухом, забираемым непосредственно из впускного отверстия.
Опыт, приобретенный техническим руководством в Советском Союзе при дальнейшей разработке упомянутых двигателей Юнкерса и БМВ, а также совершенно новых разработок типа ТВ-2, НК-2/НК-4 (советские программные названия разработок Юмо 022, ведущие к ТВ -022 и 2ТВ-2Ф) наряду с турбовинтовым двигателем большой мощности НК-12 рассматривались при проектировании и изготовлении узлов нового проекта двигателя.
Эти знания теперь послужили основой для расширенной команды Пирны для разработки современного, простого и надежного реактивного двигателя на основе уже существующей проектной документации, который подходил бы для гражданского авиалайнера в соответствии с конкретными потребностями в отношении требований к мощности, простоты управления и надежности. и низкие эксплуатационные расходы.
Двенадцатиступенчатый осевой компрессор, как и на Jumo 012, был соединен непосредственно с двухступенчатой турбиной. Это привело к относительно простой конструкции подшипников и хорошей управляемости.
Корпус компрессора представлял собой сварную конструкцию из листовой стали, разделенную на две части. В верхней половине располагались системы управления топливом и двигателем, позднее также автоматизированное управление стартером и катушки зажигания для двух воспламенителей, расположенных в верхней части камеры сгорания.
Управление двигателем осуществлялось полностью автоматическим компактным блоком коммандос с использованием проверенного рычага управления одной рукой Юнкерса. В различных состояниях полета расход топлива может сильно различаться. Поэтому топливные форсунки, расположенные в горелках, получили две ступени, что привело к хорошей эффективности в большом рабочем диапазоне.
Камера имела кольцевую конструкцию. Основываясь на опыте использования камер баночного типа Junkers (Jumo 004) и камер кольцевого типа BMW (BMW 003), этот конструктивный выбор успешно применялся еще в советский период. Было использовано 12 банок-горелок и 60 воздушных карманов (встроенных во внутреннюю и внешнюю стену), а также еще несколько воздушных каналов. Эта конструкция в ходе стендовых испытаний доказала эффективность выгорания около 98% внутри камеры сгорания.
Такая конструкция обеспечивала всесторонний обдув стенок камеры охлаждающим воздухом, поэтому они были относительно защищены от высоких температур внутри камеры, достигавших в зоне пламени до 3200 °С. Таким образом, поначалу было установлено, что тепловые требования к материалам стенок камеры и воздушных карманов значительно ниже. По расчетам, температура на входе в двигатель составляла около 780 ° C (1050 K), поскольку в то время не было доступных материалов, устойчивых к более высоким температурам.
В двухступенчатой реактивной турбине низкий эффект охлаждения дисков турбины был достигнут за счет умелого потока воздуха, который отводился из-под камеры сгорания и направлялся внутрь, к валу. Лопатки турбины не охлаждались, а направляющие лопатки первой ступени турбины были изготовлены полыми.
Основная часть температурного градиента выхлопных газов распределялась поровну на обеих ступенях турбины; оставшуюся часть перевели на тягу 3150кп с использованием сопла фиксированной тяги.
Изменилась сборка обоих компонентов; они больше не крепились с помощью отдельного носителя оборудования за двигателем. Объединенный в единый узел и вставленный во впускную пулю, он работал непосредственно на валу, где соединялся с двигателем-ротором с помощью отдельного узла передачи для стартера.
Первоначально он устанавливался под двигателем, но был переработан в кольцевой масляный бак. Новое место крепления теперь находилось в районе диффузора, перед отливкой воздухозаборника.
Этот компонент изготовлен из литого легкого металла. При помощи сепараторной передачи, соединенной с ротором компрессора, приводился в движение верхний держатель оборудования топливного насоса и датчика управляющего давления, а также блок масляного насоса.
Первоначально были установлены 4 прямоугольных продувочных клапана (клапана); позже их заменили на 8-ми круглые закрылки. В дальнейшем, в процессе модернизации, особенно начиная с прототипа двигателя V-07, эта реализация была изменена на другую, более управляемую систему, которая включала кольцевой продувочный ремень.
Цитирования: Мьюз 1997, с. 39-42.
Макет двигателя, получивший обозначение V-00, использовался для проверки сборки и расположения компонентов, труб и фитингов. Положения электрических/трубопроводных соединений также были определены и согласованы после координации с людьми, ответственными за строительство планера в Клоче.
Параллельно на предприятии VEB Entwicklungsbau Pirna был построен первый пробный двигатель . Это был двигатель В-01, который только в это время принял окончательное программное обозначение «Пирна 014», которое произошло как от названия города, так и от прежнего обозначения. На строительство и сборку ушло два года; поэтому в октябре 1956 года стало возможным первое судебное разбирательство.
Цитирования: Мьюз 1997, с. 47-49.
Внесенные изменения для редакции А-1:
В ходе испытаний компрессора было обнаружено, что рабочий диапазон компрессора слишком узок для полета на высоте более 5000 метров. Поэтому компрессор ревизии А-0, задуманный еще в Советском Союзе, пришлось перепроектировать.
Эти изменения, связанные с лопатками компрессора и системой продувки, привели к более тихой и плавной работе ротора, а также к улучшению характеристик насоса. Соответствующие критические обороты теперь находились в диапазоне, лучше подходящем для полета, что привело к расширению рабочего диапазона компрессора.
Расход воздуха был увеличен на 5,5 кг/с (с 52,0 кг/с до 57,5 кг/с), что привело к увеличению тяги с 30,89 килоньютона (6940 фунт- сила ) до 32,36 килоньютона (7270 фунт -сила ).
Благодаря этой доработке в зимние месяцы 1960 года было доказано противообледенение воздухозаборника с помощью встроенной противообледенительной системы. Кроме того, испытания на столкновение с птицами не нарушили работу двигателя. (См. раздел «Специальные испытания» .)
Двигатель В-01 впервые был запущен 12 октября 1956 года на мотороиспытательном стенде № 2 строительного комплекса № 62 при пониженной нагрузке в течение около 2,5 часов. [3] Работа двигателя под полной нагрузкой в то время была невозможна по причине использования нетермостойких материалов, поскольку их не было в наличии внутри страны.
Первоначальное намерение состояло в том, чтобы просто выполнить аэродинамические измерения, подтверждающие правильность работы испытательного стенда двигателя, а также проверить циркуляцию масла на готовом двигателе. Тем не менее, было принято решение позволить двигателю свободно работать самостоятельно. После пяти попыток запуска зажигание было достигнуто, и жиклер осторожно достиг 6200 об/мин. Никаких сбоев не зафиксировано.
Первая авария произошла 25 февраля 1958 года. Во время 50-го измерительного пробега В-01 на двигательном стенде 1 произошел отказ второй ступени турбины, что привело к частичному разрушению двигателя, начиная с камеры сгорания. (Мьюз 1997, стр. 42.)
Все опытные двигатели от В-02 до В-14 в основном использовались для опытно-измерительных испытаний. Такие испытания, а также ресурсные испытания были необходимы для получения сертификата летной годности двигателя. После пяти лет исследований и разработок во второй половине 1959 года был получен сертификат типа после того, как двигатель В-017 успешно прошел 150-часовые ресурсные испытания. Таким образом, была создана важная предпосылка для начала летных испытаний.
Первые летные испытания были проведены 11 сентября 1959 года на самолете Ил-28Р с двигателем, установленным в нижней части фюзеляжа.
Во втором прототипе Baade 152 152/II V4 использовались четыре двигателя А-0.
Из-за политических решений, которые были связаны с советскими интересами, программа Baade 152 и все другие самолетные программы, разрабатывавшиеся на VEB Flugzeugwerke Dresden , который в то время представлял собой всю авиастроительную промышленность ГДР, были остановлены в 1961 году. За исключением незначительных остатков , авиационная промышленность в ГДР тогда была распущена. Двигатели «Пирна 014», уже выпускавшиеся серийно (редакции А0 и А1) на VEB Industriewerke Ludwigsfelde (завод 807) [4], нашли применение и в других целях, в том числе в качестве аварийных электрогенераторов.
Компоновка: V=ступени осевого компрессора, T=ступени турбины. (+ указывает на дополнительный этап)
Данные Мьювеса, Пирна 014. Flugtriebwerke der DDR.
Пирна 014
Пирна 014-C
Пирна 016
Пирна 018
Пирна 020
Известно, что существуют выжившие:
Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Мьюс, Клаус-Германн (1997). Пирна 014. Flugtriebwerke der DDR: Entwicklung, Erprobung und Bau von Strahltriebwerken und Propellerturbinen . Авиатик-Верлаг. п. 159. ИСБН 9783925505393.
