War Thunder background
Era Silników Odrzutowych
Uwaga! Artykuł został opublikowany na starszej wersji strony. Mogą wystąpić problemy z wyświetlaniem na niektórych przeglądarkach.


Jedne z pierwszych, seryjnie produkowanych odrzutowców w morderczym pojedynku - Me 262 oraz Jak-15. 


Koncepcja silnika odrzutowego (takiego, w którym płyn lub gaz wypychany jest przez otwór wylotowy) jest dwa tysiące lat starsza niż silnika tłokowego, a pierwsze znane urządzenie tego typu nazwane zostało „turbiną Herona”. Powstająca w kotle para wodna dostawała się do kuli przez wydrążone osie i opuszczała ją przez dysze, wprawiając kulę w ruch i demonstrując działanie II i III zasady dynamiki, nim zostały one sformułowane. Oczywiście pomysł stworzenia silnika odrzutowego zadomowił się w umysłach konstruktorów na długo przed wybuchem II Wojny Światowej, bo już w 1791 roku John Barber opatentował turbinę gazową. Jednak sam mechanizm turbiny, który znacznie efektywniej wykorzystywał energię gazów wylotowych, został wynaleziony dopiero sto lat później.

Turbina silnika Napier NA357 

Historia zna niezliczoną ilość przykładów tworzenia obiektów napędzanych silnikami reakcyjnymi: odrzutowymi i rakietowymi, o czym świadczą antyczne chińskie włócznie rakietowe, rakietowe pojazdy, a nawet rakietowe samoloty — na przykład powstały w 1929 roku Opel RAK.1 i Messerschmitt Me 163 z 1944 roku. W 1910 roku rumuński inżynier i konstruktor lotniczy Henri Coandă skonstruował samolot odrzutowy, w którym silnik tłokowy napędzał sprężarkę pompującą powietrze do dwóch komór spalania. Podobnym rozwiązaniem cechował się włoski Caproni Campini N.1 z tą różnicą, że posiadał on również dodatkową komorę dopalania.

Silniki turboodrzutowe, które znamy dziś, to bardzo proste urządzenia działające na podstawie cyklu Otta. Mają fazę sprężania, zapłonu i wydechu, jednak w odróżnieniu od silników tłokowych system jest ciągły, a układ spalania otwarty, pozwalając na stały przepływ materii przez niego. Ponieważ wszystkie trzy fazy pracy odbywają się jednocześnie, są znane jako cykl Braytona-Joule'a. Chociaż ważnym zagadnieniem było znalezienie i określenie prawidłowych wartości przepływu powietrza i ciśnień, głównym powodem braku wdrożenia tych konstrukcji aż do czasów II Wojny Światowej był słaby rozwój metalurgii, nauki i technologii w zakresie właściwości metali. Ogromne temperatury i siły odśrodkowe wytwarzane przez silniki turboodrzutowe osiągały granice dokonań ówczesnej inżynierii materiałowej, lecz co dla jednych było przeszkodą, dla innych stało się wyzwaniem.

 
Przekrój przez silnik General Electric J31 (I-16) powstały na bazie W.1/W.2B. Uwagę zwraca ogromy wirnik sprężarki promieniowej.

Frank Whittle i Hans von Ohain jednocześnie, lecz niezależnie od siebie, odrzucając sceptycyzm innych konstruktorów, podjęli inżynieryjne wyzwanie stworzenia silnika turboodrzutowego o praktycznym zastosowaniu. Chociaż Whittle podjął swoje starania znacznie wcześniej i swoją „Jednostkę napędową Whittle’a” ukończył pół roku przed konkurentem, to właśnie Ohain otrzymał większe wsparcie, co zaowocowało sfinansowaniem przez Heinkla prac nad rozwojem silników odrzutowych dla samolotów, zapewnieniem współpracy ze strony najlepszych inżynierów i dostępności sprzętu do badań. Dzięki temu zabiegowi wkrótce powstał silnik HeS 3, który trafił do pierwszego na świecie samolotu turboodrzutowego: He-178. Po jego oblataniu 27 sierpnia 1939 roku (4 dni przed wybuchem II Wojny Światowej) nastawienie do nowego typu napędu zaczęło się zmieniać.

Zarówno Whittle, jak i Ohain zdecydowali się na wykorzystanie w swoich projektach sprężarki odśrodkowej dla powietrza zasysanego przez silnik. Była to bowiem znana i powszechna technologia stosowana w kompresorach i rzadziej wykorzystywanych turbosprężarkach. Krótko mówiąc, ich projekty oparły się na istniejących już pomysłach zaadaptowanych w nowy sposób. Główną ich wadą była spora średnica jednostki, porównywalna do silników gwiazdowych. Mimo wsparcia finansowego Heinkla to skonstruowany przez Whittle’a Power Jets W.1 i kolejne jego warianty znalazły szerokie zastosowanie. HeS sukcesu nie osiągnął.

Zdobyczny Jumo 004 badany przez inżynierów NACA w USA. Widoczna osiowa konstrukcja i osiem rzędów wirników.

Usłyszawszy wieści o nowym silniku, Junkers również zapragnął stworzyć konkurencyjną jednostkę. W tym celu powołał zespół, na którego czele stanął dr Anselm Franz — inżynier doświadczony w pracy nad turbosprężarkami i kompresorami do silników. Chociaż projekt nie był nad wyraz ambitny, różnił się od wcześniejszych: zamiast pojedynczego ogromnego wirnika sprężarki odśrodkowej posiadał kilka wieńców wtłaczających powietrze do komory spalania. Dzięki temu zmniejszyła się powierzchnia czołowa silnika, ale, co ważniejsze, wzrósł również przepływ powietrza, a co za tym idzie siła ciągu, w porównaniu do konstrukcji ze sprężarką odśrodkową, również była większa.

Zbudowany w ten sposób silnik Jumo 004 znalazł zastosowanie w większości wczesnych niemieckich odrzutowców i sprawił, że Me 262 był szybszy niż Gloster Meteor, P-80 i radzieckie konstrukcje. Ograniczenia nowych technologii i niedobory materiałów sprawiły jednak, że żywotność silnika wynosiła około 25 roboczogodzin (podobnie jak w przypadku wczesnych silników tłokowych), a siła ciągu była mniejsza, niż zakładał projekt. Mimo to Jumo 004 zyskał status legendy, a jego osiowa konstrukcja stała się podstawą wszystkich silników odrzutowych dla dzisiejszych samolotów.

Po wojnie dr Franz został sprowadzony do USA, gdzie osiedlił się i pracował dla Lycoming Engines. Korzystając z doświadczeń z budowy Jumo 004, stworzył najpopularniejszy silnik turbowałowy w historii — T53 (montowany m.in. w śmigłowcu Bell UH-1 Huey) — na którego podstawie powstał później większy T55 oraz AGT-1500 — silnik, który napędza czołg M1 Abrams.


Autor: Joe “Pony51” Kudrna
Czytaj więcej:
Skrzynka z narzędziami!
  • 8 kwietnia 2024
Mad Thunder: Gniew i Grabież!
  • 1 kwietnia 2024
Maszyny z Przepustki Bitewnej: Kungstiger
  • 19 kwietnia 2024
Maszyny z Przepustki Bitewnej: P-51C-11-NT Mustang (Chiny)
  • 18 kwietnia 2024