Метрология / Том 1. Общие сведения. Основные параметры и требования. Конструктивные и силовые схемы / 1-2-GazoturbinnyjeVRD

Рисунок 1.26 – Конструктивная схема ТРД Юмо-004

В отличие от проектов Ф. Уиттла и Г. фон

Первый полет (только на реактивной тяге) состо-

Охайна, основанных на применении центробеж-

ялся 18 июля 1942 г. на самолете Ме-262 с двумя

ных компрессоров, для двигателя Юмо-004 была

двигателями Юмо-004А.

выбрана осевая схема компрессора, имеющая вы-

При доводке Юмо-004 были преодолены две

игрыш по лобовой производительности и КПД.

большие проблемы:

Аэродинамика восьмиступенчатого комп-

- в первой половине 1941 г. повышенные виб-

рессора на расход воздуха 21,2 кг/с и π *Ê = 3,14

рации и поломки лопаток СА компрессора,

была основана на работах Института Аэродина-

- во второй половине 1943 г. повышенные виб-

мики в г.Геттингене. Компрессор проектировал

рации и поломки рабочих лопаток турбины.

доктор Энке. Наивысший КПД компрессора состав-

Первая проблема была вызвана консольной

лял 82 %, а в рабочих точках — 75…78 %. Турби-

конструкцией лопаток СА компрессора, изготов-

на с КПД 79…80 % создавалась на основе опыта

ленных из листа, а вторая – резонансным воз-

разработки паровых турбин в AEG (г. Берлин).

буждением рабочих лопаток турбины шестью

Признавая превосходство кольцевой камеры сго-

жаровыми трубами и тремя толстыми стойками за

рания, А. Франц выбрал камеру с жаровыми тру-

турбиной. Каждая проблема решалась в течение

бами для ускорения доводки.

полугода с помощью известного специалиста по

Первый запуск Юмо-004А состоялся весной

вибрациям лопаток доктора Макса Бентеле.

1940 г., а в январе 1941 г. двигатель был выведен

Массовая поставка серийного варианта

на полные обороты n = 9000 об/мин с тягой 430 кгс.

Юмо-004В с тягой 900 кгс началась в марте 1944 г.

Тяга 1000 кгс была получена лишь в декабре 1941 г.

Всего в Германии их было изготовлено 6424 шт.

Летные испытания опытного Юмо-004А начались

Двигатели устанавливались на истребителях

15 марта 1942 г. на летающей лаборатории Ме-100.

Ме-262 (1400 шт.), бомбардировщиках Ю-287

и Арадо 234В (см Рис. 1.27).

После войны двигатель получил дальней-

шее развитие (Юмо-012) с участием немецких

и советских специалистов в Восточной Германии

и в ОКБ завода ¹2 г.Куйбышев (г.Самара) (см.

Ðèñ. 1.28).

Одновременно в Германии на фирмах BMW

и Bramo (г.Шпандау) создавался другой ТРД –

BMW-003 (см. Рис. 1.29). Он был близок по конст-

рукции Юмо-004, но имел кольцевую камеру сго-

рания и несколько меньшую тягу — 800 кгс. Руко-

водил разработкой Герман Ойстрих. BMW-003 был

выпущен значительно меньшей серией, чем

Юмо-004 и устанавливался на самолетах Не-162 и

Ar-234. Герман Ойстрих в последствии (с 1946 г.)

работал на французской фирме Snecma и вместе

Рисунок 1.27 – Самолеты Me-262A с двигате-

со 120 специалистами фирмы BMW создал там

ëÿìè Þìî-004 è Arado-234 ñ

ÒÐÄ Atar-101.

двигателями BMW-003 или

В 1940 году первый двигатель BMW был за-

Þìî-004

пущен. Но он выдал тягу всего 260 кгс. Тягу

шил первый полет. А в июле 1944 г. он поступил в

Роллс-Ройс продолжила разработку ТРД с цен-

широкую эксплуатацию (см. Рис. 1.31). Всего в Ев-

тробежным компрессором, включая Дервент

ропе в период с 1943 по 1954 г.г. было построено

(1943 ã.), Íèí (1944 ã.) è Äàðò (1947 ã.), à â 1950-å

3875 «Метеоров» различных модификаций.

годы перешла на ТРД с осевыми компрессорами

Первым британским двигателем с осевым

(типа Эйвон) и ТРДД (Конуэй, Спей и т.д.)

компрессором был Метрополитен Викерс F2 (см.

Сравнение основных данных первых опытных

Рис. 1.33), созданный А. Гриффитом и Х. Кон-

и серийных ТРД СССР, Англии и Германии дано в

стантом и впервые испытанный на стенде в 1940 г.

таблице 1.1.

В ноябре 1943 г. два таких двигателя тягой по

Сравнительная хронология ряда важнейших

975 кгс были установлены на «Метеор F2/40» и со-

событий при создании первых газотурбинных и тур-

вершили первый полет.

бореактивных двигателей в СССР, Англии и Герма-

нии дана в таблице 1.2.

Основные данные первых опытных и серийных ТРД

Таблица 1.1

Параметры

РД-1

ТР-1

Не-S8

Велланд W.2B

Юмо-004В1

BMW-003

проект 1938г.

проект 1944г.

(Роллс-Ройс)

(А. М. Люлька)

R, кгс

530

1350

550

770

900

800

CR, кг/кгс ч

1,43

1,315

1,30

1,12

1,40

1,40

Gво, кг/с

-

31,5

-

-

21,2

19

π*ê

3,2

3,16

-

4,0

3,14

3,10

ηê

-

-

-

0,75

0,78

-

ηò

-

-

-

0,87

0,795

-

Ò *ã , Ê

940

1050

-

-

1048

1023

Zкомпрессора

1+1

6

8

(îñå-

1 (центробежный)

8 (осевой)

7 (осевой)

центробежный)

Zтурбины

1

1

1

1

1

1

Камера

кольцевая

кольцевая

кольцевая

трубчатая

трубчатая

трубчатая

сгорания

Масса, кг

-

856

490

410

745

660

Диаметр макс.,

-

851

790

-

760

690

мм

Длина, мм

-

3860

2700

-

3860

3640

Удельная

-

0,634

0,89

0,53

0,83

0,825

масса, кг/кгс

Дата первого

полета

-

ìàé 1946ã. (Ñó-11)

30 марта 1941г.

5 марта 1943г.

18 èþëÿ 1942ã.

6 декабря 1944г.

реактивного

(Íå-280)

(Глостер Метеор 1)

(Ìå-262À)

(Íå-162V-1)

самолета

Хронология создания первых турбореактивных двигателей

Таблица 1.2

Годы

СССР

Англия

Германия

ТВД В.В.Уварова

ТРД Ф. Уиттла

ТРД Г.фон Охайна

ТРД А. Франца (Юмо)

ТРД А.М.Люльки

ТРД Г. Ойстриха (BMW)

1923

Заявка на современную схему ТРД

(ТВД) В.И.Базарова

(9 èþíÿ)

Задание ГУАП на высотный ТВД

мощностью 1500 л.с. Образование в

1929

ВТИ «Газовой группы» под

Идея использования турбины для

руководством В.В.Уварова для

реактивного двигателя Ф. Уиттла.

изучения ГТД. Статья Б.С.Стечкина

«Теория воздушно-реактивного

двигателя»

1930

Патент на ТРД Ф.Уиттла (от 16

января)

Проект первой

1933

высокотемпературной

Идея создания ТРД (Г. фон Охайн)

экспериментальной ГТУ-1 В.В.

Уварова

Собрана ГТУ-1

Начало создания первого

Патент на ТРД с центробежным

1935

компрессором и

Проект ТВД ГТУ-3 мощностью

экспериментального ТРД W.U.

центростремительной турбиной

1500 л.с. В.В. Уварова

(Whittle Unit)

Г.фон Охайна

Испытание работающего макета

1936

Начало испытаний ГТУ-1

Образование фирмы

ÒÐÄ.

Начало работ по проектированию

(1 января)

«Пауэр Джетс Лтд.» (март)

ТРД Г.фон Охайна на фирме

Э.Хейнкеля.

Начало испытаний ТВД ГТУ-3.

Начало испытаний ТРД W.U.

Начало испытаний демонстратора

Разработка ТРД с центробежным

1937

Проект первого ТРД РТД-1 с

ТРД Г.фон Охайна на тягу 600 кгс

компрессором фирмой BMW в

центробежным компрессором

1-й модели (12 апреля)

(начало марта)

Мюнхене

(А.М.Люлька)

1938

Начало проектирования ТРД РД-1 с

Начало испытаний ТРД W.U.

Испытания HeS3B-1 на летающей

Начало работ над проектами ТРД на

осевым компрессором (А.М.

3-й модели (конец октября)

лаборатории Не-118 (июнь)

фирме Юнкерс под рук. Г.Вагнера и

Люлька)

А.Франца

1939

Первый полет однодвигательного

Начало проектирования ТРД Юмо-

Не-178 с двигателем HeS3B-2

004 А.Францем

(27 августа)

Рабочие чертежи первого ТРД РД-1

Начало проектирования ТРД HeS8 с

Испытания ТРД BMW-109-003 с

на тягу 500 кгс переданы на

Испытания на стенде ТРД с осевым

осецентробежным компрессором

осевым компрессором с тягой 800

1940

Кировский завод в Ленинграде.

компрессором Метрополитен-

Г.фон Охайном и ТРД HeS30 с

кгс на заводе Шпандау (констр.

Викерс F2 с тягой 975 кгс (констр.

Г.Ойстрих). Начало проектирования

Группа В.В.Уварова переведена из

осевым компрессором группой

А.Гриффит и Х.Констант)

ТВД BMW-109-028 на мощность

ÂÒÈ â ЦÈÀÌ

М.Мюллера на фирме Хейнкель

7900 ë.ñ.

Закончены горячие испытания ТВД

Первый полет однодвигательного

Первый полет двухдвигательного

Первый полет двухдвигат. Ме262А с

«Глостер Е28/39» с ТРД W1 с тягой

1941

ГТУ-3 В.В.Уварова.А.М.Люлька

563 кгс (констр. Ф. Уиттл) (15

«Хейнкель Не 280» с ТРД HeS8 (30

одним Юмо-004 (18 апреля)Первый

получил патент на двухконтурный

полет Ме-262 с двумя BMW-003

ТРДД (заявка от 22 апреля)

мая)W1X отправлен в США на

марта)

(ноябрь)

фирму Дж. Электрик

На HeS30 получена тяга 900 кгс.

В США совершил первый полет

Получен заказ на ТРД «109-011» 2-

Первый полет Ме-262А с двумя

1942

го поколения с диагонально-осевым

самолет ХР-59А Эйракомет с ТРД

компрессором (1+3)с πêΣ=4..5, ñ 2-

двигателями Юмо-109-004-0 с тягой

W1X (I-A)(октябрь)

ñò. òóðá., íà òÿãó 1300…1600 êãñ

840 êãñ (18 èþëÿ)

(декабрь)

Летные испытания BMW-003A-0

В ЦИАМ спроектирован ТВД Э-30-

Первый полет двух-двигательного

(октябрь). Поломка рабочей лопатки

турбины ВД Юмо-004 от

80 на мощность 1400

«Глостер Метеор 1» с ТРД W2B

1943

Изготовлен первый ТРД «109-011»

резонансных вибронапряжений,

л.с.А.М.Люлька возобновил работы

(Welland) с тягой 770 кгс (5 марта)и

ïî ÒÐÄ íà áàçå ÐÄ-1 íà òÿãó 1200

«Метеор F2/40» с двиг.

(констр. Г.фон Охайн и М. Бентеле)

вызванных 6 гармоникой (по числу

жаровых труб) (июнь 1943… начало

êãñ

Метрополитен Викерс (ноябрь)

1944). Начало разработки BMW-011

тягой 1362кгс (март)

Начало массовой эксплуатации

Массовая поставка серийных Юмо-

004 на истребитель Ме-262 и

«Метеор 1» (июль).

Сборка и первый запуск ТРД С-18

На ТРД «109-011» получены тяга

бомбардировщики Арадо 234В и Ю-

1944

Проектирование и испытание ТРД

(стендовый вариант ТРД ТР-1

287. Всего изготовлено около 6400

«Нин» с тягой 2270 кгс и «Дервент»

1300 êãñ

конструкции А.М. Люльки)

двигат. Юмо-004. 1-й полет Не-

с тягой 1600 кгс на фирме Роллс

162V-1 с одним ТРД BMW-003 (6

Ройс (май-октябрь)

декабря)