Durante nossa transmissão em aviões, foi feita uma pergunta sobre motores a diesel de aeronaves. O assunto não é nada etéreo, já que não há muito o que discutir, mas há momentos interessantes que continuaram em nossos dias.
Porque - aqui está, um motor diesel de aviação.
Em geral, apenas dois países alcançaram o uso sensato do diesel na aviação. Alemanha e União Soviética. O próprio Deus comandou o primeiro, já que Diesel era alemão e todos os acontecimentos após sua morte permaneceram na Alemanha, mas a URSS é uma questão separada e complexa.
Na verdade, ambos os países começaram a desenvolver o tema diesel não de uma vida boa. Havia problemas com os motores, os alemães ainda tinham falta de óleo, não tínhamos tecnologia para seu processamento normal. Gasolinas de alta octanagem eram um sonho não realizado para a URSS; eles travaram toda a guerra contra o combustível de alta octanagem importado.
Na verdade, os problemas essencialmente distintos do plano petrolífero deram origem ao interesse pelos motores a diesel. E foi de quê.
Uma grande vantagem de um motor diesel era considerada a capacidade de trabalhar não com gasolina, mas, como diriam agora, com combustíveis alternativos. Ou seja, querosene e óleo diesel. Sim, o querosene daquela época normalmente podia ser carregado em um motor a diesel, e o motor o mastigava perfeitamente. Mesmo os motores a diesel modernos podem usar querosene como combustível de inverno em temperaturas muito baixas, sendo apenas necessário adicionar aditivos que aumentam o cetano.
O querosene não era tão inflamável quanto a gasolina de aviação e não havia problemas com sua destilação do petróleo desde 1746.
A desvantagem é a grande massa do motor diesel em comparação com o homólogo a gasolina.
O resultado foi uma situação em que era um pecado não tentar desenvolver motores para aeronaves que funcionassem com combustível mais fácil de pilotar. Faz sentido, não é? Especialmente quando há desenvolvimentos. Os alemães compartilharam suas receitas de maneira muito amigável e o trabalho na URSS também começou a ferver.
Cada país seguiu seu próprio caminho.
À medida que o trabalho avançava, ficou claro que um motor a diesel não era um motor para um caça a jato. Ele saiu sem pressa, incapaz de responder à demanda de aumentar rapidamente o volume de negócios. No entanto, isso ainda é relevante agora.
Portanto, os projetistas soviéticos (comecemos conosco) designaram imediatamente um nicho para bombardeiros pesados e de longo alcance para aeronaves a diesel. Em primeiro lugar, os próprios aviões eram grandes e não tinham medo da massa do motor e, em segundo lugar, a eficiência, o que significa que o alcance era o fator determinante.
Ao contrário dos alemães, nossos projetistas foram encarregados de remover a potência máxima possível de 1300-1500 hp dos motores a diesel, o que era um número um tanto fantástico. Naquela época, o país não poderia criar um motor a gasolina com tanta potência, mas aqui um motor a diesel …
Mas foi precisamente em motores desta potência que seriam capazes de acelerar um bombardeiro pesando 13-15 toneladas a uma velocidade aceitável de 400 km / he fornecer um alcance de 2500-3000 km que os projetistas soviéticos se concentraram.
Andrei Dmitrievich Charomsky deve ser considerado o principal operador de diesel do país.
Sob sua liderança, a equipe CIAM (Instituto Central de Motores de Aviação em homenagem a PI Baranov) desenvolveu um motor a diesel AN-1A de 900 cv, que em altitudes baixas (até 2.500 m) não era inferior aos motores a gasolina. O AN-1A se tornou a base para o desenvolvimento desses motores, tendo passado com sucesso nos testes do bombardeiro TB-3D.
Então Charomsky foi preso como uma praga, e com base no AN-1A eles desenvolveram dois motores, o M-40 (o trabalho foi realizado na fábrica de Kirov em Leningrado sob a liderança de V. M. Yakovlev) e M-30 ("Sharaga" na fábrica número 82 em Moscou sob a liderança de S. I. Zhilin e A. G. Takanaev).
O trabalho foi realizado no modo "ultrassecreto", chegou à loucura: os militares, por serem de outro departamento, não conseguiam ter acesso aos motores para controlar a qualidade dos produtos. As licenças foram emitidas pessoalmente pelo Comissário do Povo da Indústria da Aviação A. I. Shakhurin.
O desenvolvimento de ambos os modelos de motor foi realizado no sentido de manter o volume de trabalho, diâmetro do cilindro e curso do pistão no sentido de aumentar a potência de decolagem e a altitude do motor. A altitude dos motores seria fornecida por turboalimentadores de dois estágios, TK-88 no M-40 e TK-82 no M-30. Quatro turbocompressores foram instalados em cada motor.
Em 1940, os motores não estavam terminados, mas também havia pouca necessidade deles. Diesel era visto exclusivamente como um motor político capaz de fornecer um vôo ao redor do mundo de uma aeronave recorde sob o controle de M. Gromov. Houve um tal projeto.
O voo não ocorreu, pois não conseguiram atingir o recurso motor necessário de 100 horas de ambos os motores. As fábricas e os projetistas receberam a tarefa de conduzir testes de bancada em agosto de 1940 e, no outono, instalar motores nas aeronaves TB-7 e DB-240 (futuro Er-2) para testes de vôo.
Vamos ser honestos, os motores diesel são superestimados. Tem-se a impressão de que a liderança da aviação soviética esperava algum tipo de milagre dos motores, já que em 1941 uma comissão reunida no Instituto de Pesquisa da Força Aérea, que determinou os requisitos para uma nova aeronave com os motores diesel M-40F forçados, a carga de bomba de até 6.000 kg !!!
A aeronave em desenvolvimento deveria, de acordo com a comissão (liderada pelo Major General Filin), carregar uma bomba FAB-2000 no compartimento de bombas e duas (!) Na tipóia externa!
É difícil dizer o que se passava na alma do designer Eromolaev, mas não acho que tudo ali estivesse radiante de felicidade. Pois somente quando 4 motores ASh-82F (1700 hp) foram instalados no Pe-8 em 1944, somente então o Pe-8, em casos excepcionais e em curtas distâncias, foi capaz de levar 6.000 kg de bombas.
E então 1941 …
Além disso, sem esperar pelo início dos testes, o departamento de Shakhurin (NKAP) emitiu uma tarefa para a fábrica de aeronaves de Voronezh nº 18 com um pedido para a construção de 90 aeronaves Er-2 com motores diesel M-40F em 1941, e 800 máquinas em 1942.
É claro que todos esses planos foram destruídos pela guerra. Mas é melhor assim, porque eles conseguiram colocar os motores em condição de vôo pouco antes do início da guerra.
Somente em 23 de julho de 1941, o chefe do LII NKAP M. M. Gromov aprovou o ato de testar a aeronave Er-2 com motores M-40F. Nos testes, a aeronave com motores a diesel apresentou uma velocidade de 448 km / h a uma estimativa de 480 km / h. Após a eliminação de inúmeras deficiências, as máquinas receberam luz verde, mas a guerra começou, trazendo consigo o fim da aviação a diesel.
Estamos falando sobre os famosos ataques a Berlim em agosto de 1941. 8 aeronaves TB-7 com motores M-30 deveriam participar da operação em 10 de agosto. Na verdade, sete carros participaram da operação, já que o oitavo caiu durante a decolagem. Dos sete restantes, UM (!) Avião voltou ao campo de aviação em Pushkin. O resto, infelizmente, foi forçado a sentar-se em lugares diferentes precisamente por causa das falhas dos motores M-30.
Bem, como de costume conosco, todas as deficiências dos motores a diesel, para as quais a liderança do NKAP voluntariamente fez vista grossa ao fiasco de Berlim, "de repente" veio à tona e se tornou uma razão suficiente para a quase completa redução do diesel programa. É verdade que a princípio foi decidido rejeitar o M-40F, e o M-30 foi "banido" um pouco mais tarde.
Ermolaev lutou por seu avião até o fim. Em 5 de agosto de 1941, ele endereçou uma carta ao Comissário do Povo da indústria da aviação, Shakhurin:
“Levando em consideração a necessidade especial de nossa defesa em bombardeiros de longo alcance, consideramos necessário continuar o trabalho de nossa fábrica na criação de aeronaves - bombardeiros de longo alcance e pedimos a vocês … que dêem a nossa equipe plante a oportunidade de terminar o refinamento da aeronave Er-2 2M-40F."
No entanto, o destino do M-40F foi praticamente decidido pelo ataque malsucedido do TB-7 em Berlim. Além disso, Kharkov foi perdida, mas mesmo antes da perda da cidade, a Fábrica de Trator de Kharkov foi transferida para a produção de motores a diesel V-2 e tanques T-34. E no outono de 1941, tornou-se impossível realizar trabalhos no M-40F em Leningrado, uma vez que os alemães iniciaram um bloqueio.
Se nos voltarmos para os documentos históricos, podemos ver que o conjunto completo de documentação para motores a diesel pelo Ermolaev Design Bureau foi transferido para Voronezh na primeira metade de 1941. No entanto, a planta # 18 montava aeronaves, não motores. Portanto, era simplesmente irrealista estabelecer rapidamente a produção do M-40F em Voronezh. E em 1942, a evacuação desta planta começou.
Em geral, no início da guerra, cerca de 200 aeronaves a diesel de ambas as marcas eram produzidas na URSS. Em primeiro lugar, os motores foram instalados no TB-7 e, em segundo lugar, no Er-2. Os resultados foram decepcionantes: durante os testes, apenas 22% dos motores M-40 e 10% dos motores M-30 foram capazes de operar por mais de 50 horas, enquanto aproximadamente um em cada três motores a diesel falhou sem ter servido nem mesmo 10 horas.
Na verdade, o programa de diesel da aeronave foi reduzido, o Er-2 lançado foi transferido para o AM-35 e AM-37.
Mas Ermolaev e Charomsky não desistiram. Eles realmente queriam que a Força Aérea conseguisse um bombardeiro de longo alcance. E em 1943, eles apresentaram o Er-2 com motores M-30B ao tribunal.
A letra "B" no nome do motor significava que a sobrealimentação era feita de forma combinada: além dos dois turboalimentadores esquerdos, Charomsky fornecia ao diesel um turboalimentador emprestado do motor AM-38. Isso garantiu a operação estável do motor em altitudes de vôo elevadas.
O peso vazio do veículo aumentou para 10325 kg (que é quase uma tonelada e meia a mais que o do Er-2 2 AM-37), e a decolagem máxima (calculada) - até 17650 kg. A composição da tripulação não mudou e incluiu piloto, navegador, artilheiro e operador de rádio-artilheiro.
Os testes foram realizados em fevereiro de 1943 pelo Instituto de Pesquisa da Força Aérea. A aeronave foi testada pelo tenente-engenheiro-coronel N. K. Kokorin e os pilotos coronel Alekseev e o major Lisitsin. Segundo os pilotos, a aeronave era fácil de voar em quase todos os modos. Sua velocidade máxima, em comparação com a versão AM-37, diminuiu para 429 km / h, mas o alcance máximo de voo calculado excedeu o originalmente especificado para Er-2 e atingiu fantásticos 5500 km.
O bombardeiro tornou-se mais tenaz, porque o querosene se inflamou no ar frio com extrema relutância. A massa total da armadura chegou a 180 kg, enquanto o piloto recebeu um dorso blindado de 15 mm. A torre superior era equipada com acionamento elétrico, o que tornava o trabalho do atirador mais fácil. Agora, uma volta de 360 ° foi feita em apenas 6 segundos.
Em uma carta ao chefe do Instituto de Pesquisa da Força Aérea, Tenente General PA Loskutov, datada de 1º de junho de 1943, Ermolaev indicou que a nova versão de seu bombardeiro era duas vezes maior que o Il-4 em termos de número de bombas lançadas para o alvo. Além disso, Er-2 tinha uma vantagem sobre a aeronave de Ilyushin em velocidade de vôo - tanto no solo quanto em altitude. Em particular, com um alcance de vôo de 3.000 km, o IL-4 poderia transportar 1.000 kg de bombas, e o Er-2 2M-30B poderia transportar 2.000 kg.
No entanto, também havia desvantagens. Baixa taxa de subida, longa distância de decolagem, incapacidade de voar sem perda de altitude em um motor. O carro estava acima do peso, a potência do motor novamente não era suficiente.
No entanto, também houve uma observação:
“A manutenção dos motores M-ZOB pelo pessoal de solo no inverno e no verão é mais fácil do que fazer a manutenção dos motores a gasolina devido à ausência de um sistema de ignição e carburadores na presença de um equipamento de injeção confiável. O equipamento de combustível (bomba de combustível TN-12 e injetores TF-1) instalado no M-ZOB funcionou de forma confiável e não apresentou defeitos durante todo o período de teste."
Em geral, deve-se admitir que eles não poderiam fazer um motor diesel de aviação funcionando normalmente na URSS. Er-2 nunca ocupou um lugar nas fileiras das aeronaves de combate, já que várias dezenas de equipadas com M-30 Er-2 não fizeram tantas surtidas durante a guerra.
Não se pode dizer que todo o trabalho foi em vão, já que o motor M400 (M-50F-3) com capacidade de 800 cv passou a ser o seguidor do M-30. com. e M-401 (turboalimentado) com capacidade de 1000 litros. com. Esses motores se moveram do céu para a água e foram instalados em navios de alta velocidade "Zarya", "Raketa", "Voskhod" e "Meteor".
O motor a diesel dos bombardeiros soviéticos, infelizmente, não desempenhou nenhum papel significativo.
Agora vamos ver o que os alemães tinham.
E os alemães tinham Junkers. Professor Hugo Junkers.
Após o fim da Primeira Guerra Mundial, Junkers passou a trabalhar com aeronaves de transporte e passageiros. Com a expansão da produção na Junkers em 1923, foi criada a Junkers Motrenbau GmbH, onde se iniciaram os trabalhos de criação e produção de motores de aeronaves, incluindo motores a diesel.
Junkers trabalha no diesel de aeronaves há 20 anos e obteve os melhores resultados com o motor Jumo.205.
Mas a primeira aeronave a diesel de verdade foi o Jumo 204, um motor a diesel de 12 cilindros de 740 cv. Este motor diesel foi instalado na aeronave Junkers G24 e foi operado com sucesso até 1929.
O Jumo 204 diesel provou ser um motor de sucesso que também foi usado em outras aeronaves. A lista consiste em modelos muito famosos: Junkers F.24kay, Junkers Ju.52, Junkers Ju.86, Junkers G.38, Blohm & Voss BV.138.
Mas o melhor motor de aeronave a diesel realmente pode ser considerado o Jumo.205, cujo desenvolvimento começou em 1932. Foi um dos poucos motores de avião a diesel de sucesso no mundo. Jumo.205 tornou-se a base para a criação de toda uma família de motores diesel.
O motor mostrou-se excelente sob carga constante, no entanto, reagiu a um forte aumento ou diminuição da velocidade, como os motores soviéticos, com uma queda na potência ou até mesmo morrer. Além disso, o Jumo.205 não poderia ser chamado de motor de alta altitude: acima de 5.000 metros, a potência do motor caiu drasticamente em 20-22% e ainda mais.
O motor foi usado nos seguintes modelos de aeronaves: Blohm & Voss BV.138, Blohm & Voss Ha.139, Blohm & Voss BV.222, Dornier Do.18, Dornier Do.26, Junkers Ju.86.
Na verdade, os motores diesel Junkers foram instalados nas aeronaves que tinham garantia contra encontros com caças inimigos. Patrulhe os barcos voadores do oceano e do mar, batedores e assim por diante. Ou seja, aeronaves que não exigiam manobras vigorosas, mas exigiam o alcance máximo de voo.
No entanto, apesar da excelente economia e, portanto, excelente gama, Jumo.205 diesel não correspondeu às expectativas. Trabalhavam bem sob carga constante e prolongada, mas não toleravam a mudança de velocidade exigida para as manobras de combate. Essa deficiência não foi totalmente superada.
Além disso, os motores Jumo.205 exigiam manutenção extremamente qualificada por pessoal especialmente treinado. E se a Luftwaffe ainda pudesse resolver isso, as tentativas de "pousar" o Jumo.205 e fazer do motor um motor tanque falharam completamente. Precisamente porque o motor era desnecessariamente exigente em termos de manutenção.
Apesar de uma lista decente de aeronaves, várias dezenas do total estavam equipadas com motores a diesel. E embora no final o interesse da Luftwaffe pelos motores a diesel tenha desaparecido, Junkers continuou a trabalhar no aprimoramento do motor a diesel da aeronave Jumo.205 e em 1939 lançou uma versão de alta altitude - Jumo.207 com dois compressores centrífugos: o primeiro com uma unidade de exaustão, a segunda com uma unidade mecânica e com um intercooler.
O pico de desenvolvimento dos motores a diesel para aeronaves Junkers foi uma coisa verdadeiramente monstruosa chamada Jumo.224. Esse motor era, na verdade, um losango de quatro motores Jumo.207. Motor diesel de 24 cilindros, 48 pistões, dois tempos, refrigerado a líquido e com movimento de pistão oposto.
O pesadelo pesava 2.600 kg e, segundo cálculos, deveria ter produzido 4.400 cv. na decolagem e 3.500 hp. a uma altitude de 15 km. O motor não foi montado nem para teste, eles não tiveram tempo. As fotos que chegaram até nós são protótipos.
Este, se assim posso dizer, o projeto estava muito interessado em nossos engenheiros após o fim da guerra. Foram realizados estudos e testes, mas Jumo.224 é o assunto de um artigo separado, mas aqui direi apenas que foi apresentado um memorando ao Vice-Ministro da Indústria da Aviação, Major General IAS MM Lukin, no qual, após descrever o motor e analisando as possibilidades, foram feitas as seguintes conclusões:
Os engenheiros soviéticos estavam familiarizados com os precursores do Jumo.224, desde que Jumo.4 e Jumo.205 foram adquiridos e estudados na década de 30 na URSS, então nossos especialistas compreenderam perfeitamente e avaliaram sobriamente seus pontos fortes na produção de tais motores.
Acontece que o diesel ainda migrou do céu para a terra. Mas a razão para isso foi o progresso técnico elementar, que deu origem aos motores turbojato, que eventualmente substituíram os motores a gasolina e a diesel.
Dois países conseguiram construir motores a diesel para aeronaves, e cada um deles tem algo de que se orgulhar. O diesel era um motor interessante para aeronaves de longo alcance, podendo transportar aviões de transporte e passageiros. Talvez este tenha sido o erro inicial - instalar motores a diesel em aeronaves de combate, mas não há nada que você possa fazer a respeito.
Não se pode dizer que alcançamos o mesmo sucesso que os alemães. Os designers dos dois países seguiram caminhos diferentes, os engenheiros alemães, talvez, obtiveram grande sucesso, mas: Diesel deixou tudo para eles. Nossos engenheiros seguiram seu próprio caminho, e Charomsky e seus alunos foram aprovados com mais do que dignidade.
