BMW 801 был мощным немецким 41,8-литровым (2550 куб. Дюймов) 14-цилиндровым радиальным авиационным двигателем с воздушным охлаждением, построенным компанией BMW и использовавшимся на ряде немецких самолетов Люфтваффе во время Второй мировой войны . Серийные версии двухрядного двигателя имели мощность от 1560 до 2000 л.с. (1540–1970 л.с. или 1150–1470 кВт ). Это был самый производимый радиальный двигатель Германии во время Второй мировой войны: было построено более 61 000 экземпляров.
Первоначально 801 предназначался для замены существующих радиальных типов в немецких транспортных и служебных самолетах. В то время среди европейских конструкторов было широко распространено мнение , что рядный двигатель необходим для высокопроизводительных конструкций из-за его меньшей лобовой площади и, как следствие, меньшего лобового сопротивления . Курт Танк успешно приспособил BMW 801 к новой конструкции истребителя , над которой он работал, и в результате 801 стал наиболее известен как силовая установка для знаменитого Focke-Wulf Fw 190 . Радиальный BMW 801 также стал пионером в использовании того, что сегодня называется блоком управления двигателем : его система управления двигателем Kommandogerät взяла на себя управление несколькими параметрами управления авиационным двигателем той эпохи, позволяя правильно работать двигателю с помощью всего лишь одного рычага дроссельной заслонки. . [1]
В 1930-х годах BMW получила лицензию на производство двигателей Pratt & Whitney Hornet . К середине 30-х годов они представили улучшенную версию BMW 132 . BMW 132 широко использовался, особенно на Junkers Ju 52 , на котором он использовался большую часть срока службы этой конструкции.
В 1935 году RLM профинансировало прототипы двух гораздо более крупных радиальных конструкций: одного от Bramo , Bramo 329, и другого от BMW, BMW 139. В конструкции BMW использовались многие компоненты BMW 132 для создания двухрядного двигателя с 14 цилиндрами. [ нужна ссылка ] мощностью 1550 л.с. (1529 л.с., 1140 кВт). После того, как BMW купила Bramo в 1939 году, оба проекта были объединены в BMW 801 с учетом проблем, возникших в обоих проектах.
Первоначально BMW 139 предназначался для использования в роли, аналогичной функциям других немецких радиальных самолетов, а именно бомбардировщиков и транспортных самолетов , но в середине программы главный конструктор фирмы «Фокке-Вульф» Курт Танк предложил его для использования в « Фокке-Вульфе». Проект истребителя Fw 190 . Радиальные двигатели редко встречались в европейских конструкциях, поскольку считалось, что они имеют слишком большую лобовую площадь для хорошей обтекаемости и не подходят для высокоскоростных самолетов. Они были наиболее популярны на военно-морских самолетах, где высоко ценились их простота обслуживания и повышенная надежность. Усилия по улучшению этих конструкций привели к созданию новой конструкции капота , которая уменьшила опасения по поводу лобового сопротивления. Танк считал, что внимание к деталям может привести к созданию обтекаемого радиала, который не будет испытывать чрезмерного сопротивления и будет конкурировать с рядными.
Основной проблемой было обеспечение охлаждающим воздухом головок цилиндров, для чего обычно требовалось очень большое отверстие в передней части самолета. Решение Танка для BMW 139 заключалось в том, чтобы использовать вентилятор с приводом от двигателя позади увеличенного проточного полого винта , открытого в крайней передней части, продувающего воздух мимо цилиндров двигателя, при этом часть его втягивалась через S-образные воздуховоды над радиатор охлаждения масла . Однако оказалось, что эта система практически невозможна для правильной работы с BMW 139; Ранние прототипы Fw 190 демонстрировали ужасные проблемы с охлаждением. Хотя проблемы казались решаемыми, поскольку двигатель уже был довольно устаревшим с точки зрения конструкции, в 1938 году BMW предложила совершенно новый двигатель, разработанный специально для вентиляторного охлаждения, который можно было быстро запустить в производство.
Новый дизайн получил название BMW 801 после того, как RLM предоставил BMW новый блок номеров двигателей «109-800» для использования после их слияния с Bramo. Модель 801 сохранила одноклапанный впуск и выпуск, как у модели 139, в то время как большинство рядных двигателей той эпохи перешли на три (как это сделал Юнкерс ) [2] [3] или четыре клапана на цилиндр, или по- британски. использовать для собственных радиалов, золотниковые клапаны . В конструкцию было внесено несколько незначительных усовершенствований, в том числе использование клапанов с натриевым охлаждением и системы прямого впрыска топлива производства компании Friedrich Deckel AG из Мюнхена.
Нагнетатель был довольно простым в ранних моделях: одноступенчатая двухскоростная конструкция, напрямую связанная с двигателем (в отличие от версии DB 601 с гидравлическим сцеплением), что приводило к довольно ограниченным высотным характеристикам, что соответствовало его предполагаемой средней мощности . использование высоты. Одним из ключевых достижений модели 801 стал Kommandogerät (командное устройство), механико-гидравлический блок, который автоматически регулировал расход топлива в двигателе, шаг винта, настройку нагнетателя, смесь и момент зажигания в ответ на один рычаг дроссельной заслонки, что значительно упрощало управление двигателем. [1] Kommandogerät можно считать предшественником блоков управления двигателем , используемых во многих двигателях внутреннего сгорания автомобилей конца 20-го и начала 21-го веков .
На предприятии Luftfahrtforschungsanstalt ( LFA ) в Фелькенроде был проведен значительный объем работ в аэродинамической трубе над двигателем и передним капотом, разработанным BMW (включая масляный радиатор двигателя) , что привело к выводу, что можно снизить сопротивление, эквивалентное 150– 200 л.с. (110–150 кВт; 150–200 л.с.). Также было максимально эффективно использовано положительное давление воздуха для охлаждения цилиндров, головок и других внутренних частей. [4]
Первый BMW 801A появился в апреле 1939 года, всего через шесть месяцев после начала работ над проектом, а производство началось в 1940 году. [5] Модель 801B должна была быть идентична модели 801A, за исключением коробки передач, которая меняла направление вращения винта. против часовой стрелки, если смотреть сзади двигателя. Модели A и B предназначались для использования парами в двухмоторных конструкциях, что нивелировало полезный крутящий момент и облегчало управление самолетом. Нет никаких свидетельств того, что 801B когда-либо вышел из стадии прототипа. Двигатели BMW 801A/B развивали на взлете 1560 л.с. (1539 л.с., 1147 кВт). Основные области применения двигателей 801A/L включают несколько вариантов Junkers Ju 88 и Dornier Do 217 .
BMW 801C был разработан для использования в одно- или многомоторных истребителях и включал в себя новое гидравлическое управление винтом и различные изменения, направленные на улучшение охлаждения, в том числе охлаждающие «жабры» на капоте позади двигателя вместо исходных пазов. Модель 801C почти исключительно использовалась в ранних вариантах Focke-Wulf Fw 190 A. BMW 801L представлял собой модель A с механизмом управления гидравлическим винтом, представленным вместе с двигателем 801C. Модели C и L обеспечивали ту же мощность, что и исходная модель A.
В начале 1942 года 801C был заменен двигателями серии BMW 801 D-2, которые работали на топливе с октановым числом C2/C3 100 вместо топлива с октановым числом B4 87, как у A/B/C/L, что увеличило взлетную мощность до 1700 л.с. (1677 л.с., 1250 кВт). Модели BMW 801G-2 и H-2 представляли собой двигатели D-2, модифицированные для использования в роли бомбардировщиков с более низкими передаточными числами для приведения в движение винтов большего размера, по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно. Однако, как и в случае с двигателем 801B, двигатель 801H-2 не вышел из стадии прототипа.
Модели Д-2 испытывались с системой впрыска в нагнетатель водометанольной смеси 50–50, известной как MW50 , прежде всего из-за ее антидетонационного эффекта, позволяющего использовать повышенное давление наддува. Вторичными эффектами были охлаждение двигателя и охлаждение заряда. Некоторая производительность была достигнута, но за счет сокращения срока службы двигателя. Она была заменена системой впрыска топлива вместо MW50, известной как впрыск C3, и она использовалась до 1944 года. Серьезная нехватка топлива в 1944 году вынудила установить MW50 вместо впрыска C3. С включенным наддувом MW50 взлетная мощность увеличилась до 2000 л.с. (1470 кВт), впрыск C3 изначально был разрешен только для использования на малых высотах, а взлетная мощность увеличена до 1870 л.с. Позже системы впрыска C3 были разрешены для использования на малых и средних высотах и увеличили взлетную мощность до более чем 1900 л.с.
_MTU-Museum_20231112_08w.jpg/1280px-BMW801_Kommandoger%C3%A4t_(1939)_MTU-Museum_20231112_08w.jpg)
Поскольку двигатель использовался в высотных истребителях, был предпринят ряд попыток решить проблему ограниченных характеристик исходного нагнетателя. BMW 801E представлял собой модификацию D-2, в которой использовались другие передаточные числа : 6:1 на низкой скорости и 8,3:1 на высокой скорости, что позволяло настраивать нагнетатель для работы на больших высотах. Хотя взлетная мощность не изменилась, крейсерская мощность увеличилась более чем на 100 л.с. (75 кВт), а в режимах «высокой мощности» для набора высоты - почти с 1500 до 1650 л.с.; и боевая мощность также была улучшена на 150 л.с. (110 кВт). Модель E также легла в основу BMW 801R, который включал в себя гораздо более сложный и мощный двухступенчатый четырехступенчатый нагнетатель, а также литые под давлением головки цилиндров из гидроналия , усиленные коленчатый вал и поршни, а также хромированные цилиндры и выпускные клапаны. ; Ожидалось, что эта версия будет производить более 2000 л.с. (1500 кВт; 2000 л.с.) или более 2600 л.с. (1900 кВт; 2600 л.с.) с впрыском метанола и воды MW 50 . [6]
Несмотря на эти улучшения, модель E не получила широкого распространения. Вместо этого продолжающиеся улучшения базовой модели E привели к созданию BMW 801F, у которого значительно улучшились характеристики по всем направлениям: взлетная мощность увеличилась до 2400 л.с. (1790 кВт), что сделало 801 единственным немецким авиационным двигателем существующего типа, который имел производимый подтип, мощность которого может превышать 1500 кВт от проверенной силовой установки военного самолета. Планировалось использовать F на всех последних моделях Fw 190, но война закончилась до начала производства.
Компания BMW должна была определить приоритеты для серийного 14-цилиндрового радиального двигателя 801, 18-цилиндрового BMW 802 и 28-цилиндрового BMW 803 с жидкостным охлаждением .
Первым приоритетом была разработка модели 801 «до предела своих возможностей», вторым приоритетом была разработка дизайна и конструкции прототипа модели 802, и, наконец, сложной четырехрядной радиальной модели 803 уделялось внимание только ее дизайну и разработке. [7]
Напротив, эквиваленты союзников , такие как американский Wright Twin Cyclone и советские радиальные двигатели Швецова АШ-82, никогда не нуждались в разработке мощностью выше 1500 кВт, поскольку эти страны обладали 18-цилиндровыми радиальными авиационными двигателями большего объема, способными выдавать большую мощность.
Одним из результатов высочайшего приоритета, уделяемого дальнейшему успешному развитию конструкции 801, стал ряд попыток использовать турбокомпрессоры и на BMW 801 серии. Первый использовал модифицированный BMW 801D для создания BMW 801J [8] с мощностью 1810 л.с. (1785 л.с., 1331 кВт) на взлете и 1500 л.с. (1103 кВт) на высоте 12 200 м (40 000 футов), высоте, на которой D испытывал трудности. для производства 630 л.с. (463 кВт). BMW 801E также был модифицирован для создания BMW 801Q, обеспечивающего превосходную мощность 1715 л.с. (1261 кВт) на высоте 12 200 м (40 000 футов). С такой мощностью не мог сравниться ни один существующий радиальный двигатель союзников с аналогичным рабочим объемом.
Турбокомпрессор был установлен позади двигателя под наклоном вперед на 30° от вертикальной оси, имел полые лопатки турбины в выхлопной секции, [6] и на фотографии из журнала Flight , по всей видимости, имел блоки промежуточного охлаждения, установленные по внутренней окружности турбокомпрессора. задний капот, сразу за задним рядом цилиндров. [9]
Не многие из этих двигателей так и поступили в производство из-за высокой стоимости, и различные высотные конструкции, основанные на них, были вынуждены обратиться к другим двигателям, обычно к Junkers Jumo 213 .
Значительное количество BMW 801 находится в музеях, некоторые выставлены отдельно, причем около 20 из них связаны с сохранившимися экземплярами Focke-Wulf Fw 190 , на которых они использовались во время Второй мировой войны. Первым оригинальным Fw 190, восстановленным до летного состояния в 21 веке, является Fw 190A-5, обнаруженный недалеко от Санкт-Петербурга, Россия, в 1989 году, имеющий Werknummer 151 227 и ранее служивший в составе JG 54 , который был восстановлен до летного состояния вместе со своими оригинальная силовая установка BMW 801. По состоянию на 2011 год он снова пригоден к полетам и находится в Сиэтле , штат Вашингтон , США . [10] Единственный уцелевший Ju 388 , находящийся в руках Центра Удвар-Хейзи Смитсоновского института, имеет пару полных двигателей BMW 801J с турбонаддувом, все еще находящихся в гондолах.
В Музее авиации Новой Англии , в международном аэропорту Брэдли , Виндзор-Локс, Коннектикут , выставлен самолет 801-ML (801L), установленный в гондоле Dornier 217, по сути, полностью сохранившаяся унифицированная силовая установка Motoranlage . [11] Аналогично, на ночном истребителе Ju 88R-1 в Музее Королевских ВВС в Лондоне (см. фото выше) также установлены унифицированные радиальные двигатели BMW 801.
Модель 801 представляла собой радиальный двигатель с двумя рядами по семь цилиндров. Цилиндры имели диаметр и ход поршня 156 миллиметров (6,1 дюйма), что давало общую емкость 41,8 литра (2550 куб. Дюймов), что немного меньше, чем у американского двухрядного радиального двигателя Wright Cyclone 14 мощностью от 1600 до 1900 л.с. Устройство (включая крепления) весило от 1010 до 1250 кг и имело диаметр около 1,29 м (51 дюйм), в зависимости от модели.
BMW 801 охлаждался принудительным воздухом с помощью вентилятора охлаждения из магниевого сплава (вероятно, « Электрон »), 10-лопастного в начальных моделях, но 12-лопастного в большинстве двигателей. Вентилятор вращался со скоростью, в 1,72 раза превышающей скорость коленчатого вала (в 3,17 раза превышающей скорость гребного винта). [12] Воздух от вентилятора подавался в центр двигателя перед корпусом гребного винта, а форма корпуса и сам двигатель переносили воздух за пределы капота и через цилиндры. Набор щелей или решеток в задней части капота позволял выходить горячему воздуху. Это обеспечивало эффективное охлаждение, хотя и стоило около 70 л.с. (69 л.с., 51,5 кВт), необходимых для привода вентилятора, когда самолет находился на низкой скорости. На скорости выше 170 миль в час (270 км/ч) вентилятор напрямую поглощал небольшую мощность, поскольку вакуумный эффект воздушного потока, проходящего мимо воздушных выходов, обеспечивал необходимый поток. [12]
В модели 801 использовалась относительно сложная система, являющаяся неотъемлемой частью разработанной BMW и соответствующей системы переднего капота, для охлаждения смазочного масла. Кольцевой сердечник маслоохладителя был встроен в передний капот BMW, сразу за вентилятором. Внешняя часть сердцевины масляного радиатора контактировала с металлическим листом основного кожуха, возможно, действуя как радиатор . В переднем капоте, разработанном BMW, перед масляным радиатором находилось металлическое кольцо С-образного поперечного сечения, наружная кромка которого находилась сразу за краем капота, а внутренняя сторона - внутри. сердцевина маслоохладителя. Вместе металлическое кольцо и капот образовывали S-образный канал воздушного потока, между которыми находился сердечник масляного радиатора. Поток воздуха, проходящий через зазор между капотом и внешней кромкой металлического кольца, создавал эффект вакуума, который вытягивал воздух из передней части двигателя наружу и вперед в самой передней внутренней области капота сразу за вентилятором, проходя вперед через сердцевину масляного радиатора в отделить путь воздушного потока от потока, направленного назад, который охлаждал цилиндры двигателя, только для того, чтобы обеспечить охлаждение масла 801-го. Скорость потока охлаждающего воздуха над активной зоной можно было контролировать, слегка перемещая металлическое кольцо вперед или назад, чтобы открыть или закрыть зазор. [13]
Причин создания этой сложной системы было три. Один из них заключался в устранении любого дополнительного аэродинамического сопротивления, которое мог бы создать выступающий масляный радиатор, в данном случае устранив дополнительный коэффициент сопротивления, заключив его внутри переднего капота двигателя. Вторая задача заключалась в нагреве воздуха перед его поступлением в круглый сердечник маслоохладителя, чтобы способствовать нагреву масла во время запуска. Наконец, благодаря размещению масляного радиатора за вентилятором охлаждение обеспечивалось даже во время стоянки самолета. Обратной стороной этой конструкции было то, что масляный радиатор находился в крайне уязвимом месте, а металлическое кольцо по мере развития войны становилось все более бронированным.
Конструкция капота BMW 801 была ключом к его правильному охлаждению, которое BMW разработала и изготовила самостоятельно и поставила вместе с двигателем. Конструкция развивалась на протяжении всей войны, включая расширение опор двигателя, что позволило увеличить охлаждающие жабры. Этот поставляемый на заводе капот также упростил замену двигателя в полевых условиях за счет более полной «унификации» радиального двигателя BMW 801, при этом как можно больше его вспомогательных систем можно было заменить одновременно с самим двигателем, а не открывать или снимать. «отдельный» капот, прикрепленный к фюзеляжу самолета.
Двигатели обычно поставлялись с BMW в собранном виде, готовые к креплению болтами к передней части самолета или гондоле, с 1942 года как Motoranlage (M) и с 1944/1945 года как Triebwerksanlage (T) . Motoranlage был оригинальной формой сменной концепции Kraftei , или « силового яйца », унифицированной силовой установки, использовавшейся во многих немецких самолетах военного времени. Чаще всего он использовался в двух- и многомоторных конструкциях с некоторой необходимостью во внешних надстройках. Более комплексный формат Triebwerksanlage для унификации объединил в себе больше необходимых вспомогательных систем двигателя, помимо того, что могло быть в более ранней концепции Motoranlage, а также некоторые внешние крепления, такие как полностью завершенная выхлопная система (включая турбонагнетатель, если он установлен как часть конструкции), а также полностью взаимозаменяемый блок. Оба формата M и T также использовались с различными рядными двигателями, например, Daimler-Benz DB 603, использовавшимся как для рядных версий Do 217 , так и для огромной летающей лодки BV 238 , а также с силовыми установками Junkers Jumo 213, использовавшимися для более поздних марок. многоцелевого самолета Ju 88 .
В форматах унифицированных двигателей M и T были добавлены вторичные суффиксы обозначения, которые, особенно для радиального двигателя 801 (и, возможно, других), не всегда соответствовали буквенному суффиксу, обозначающему радиальный двигатель без покрытия, используемый для конкретной унифицированной установки, что запутывало наименование 801. подтипы серий двигателей значительно. Эти суффиксы-обозначения изначально относились к этим полным комплектам и их «голым» аналогам двигателей почти как взаимозаменяемые слова. Модели A, B и L были известны (логически) как двигатели MA, MB и ML в стиле Motoranlage в этой форме, но обычный D-2 вместо этого был известен как MG. По мере того как война продолжалась, путаница увеличивалась, модель E поставлялась как Triebwerksanlage в стиле TG или TH, что, казалось бы, предполагало связь с двигателями G и H, но на самом деле они поставлялись как TL и TP. Довольно часто можно увидеть версии с турбонаддувом, обозначаемые только буквой T для более полностью унифицированных установок Triebwerksanlage , особенно (наиболее печально известный) TJ для радиального подтипа BMW 801J с турбонаддувом, а также модели TQ, что еще больше запутывает проблему.
Данные из [14]
Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
На недавней международной встрече в Цюрихе несколько успешных немецких машин были оснащены новым бензиновым двигателем Junkers 210. На цилиндр предусмотрено три клапана, два впускных и один выпускной, приводимые в действие толкателями и коромыслами от одного распределительного вала.
Jumo 213 имел трехклапанную головку, но для версии «J» разрабатывалась четырехклапанная головка.
Однако документально подтверждено, что Jumo 213A сам по себе обладал превосходными характеристиками на больших высотах на тот конкретный момент времени, хотя DB 603 был позже разработан с такими же или лучшими характеристиками.
