Екінші дүниежүзілік соғыстағы неміс турбореактивті қозғалтқышы

Кіріспе

Heinkel HeS 011 немесе Heinkel Hirth 109 011 (HeS Heinkel Strahltriebwerke) – Heinkel Hirth компаниясы жасаған Екінші дүниежүзілік соғыстағы жетілдірілген реактивті қозғалтқыш. Ол ерекше компрессорлық құрылыммен ерекшеленеді: алдымен соруда төмен қысымды импеллер, одан кейін центробектік компрессорға ұқсас "диагональді" саты, сосын үш сатылы осьтік компрессор. Соғыстың соңына қарай жобаланған көптеген неміс реактивті ұшақтары HeS 011 қозғалтқышымен жұмыс істеуге арналған, бірақ қозғалтқыш Еуропадағы соғыс аяқталғанға дейін өндіріске дайын болмады және тек шағын көлемде прототиптер ғана жасалды.

Жобалау және әзірлеу

1936 жылдан бастап Junkers Вагнер мен Мюллер басшылығымен реактивті қозғалтқыш әзірлеу жобасын бастады, олар осьтік компрессорлардың конструкцияларын жасады. 1940 жылға қарай олар жартылай жұмыс істейтін прототипке жетті, ол өз күшімен іске қосыла алмады және сырттан қысылған ауамен қамтамасыз етілуі керек болды. Осы уақытта RLM-де қозғалтқыштарды дамытуға жауапты Ханс Маух барлық қозғалтқыштарды дамыту қолданыстағы қозғалтқыш компанияларында жүргізілуі керек деп шешті. Осы жаңа саясатқа сәйкес, ол Junkers-ті өз ішкі қозғалтқыш командаларынан айырылуға мәжбүр етті. Мюллер және Junkers командасының жартысы кетіп, 1937 жылы Ханс фон Охайн үшін зертхана құрған Эрнст Гейнкель оларды қуана қабылдады, ол неміс реактивті қозғалтқыштарын дамытуды бастаған еді. Екі команда біраз уақыт бойы өз жобаларын параллель түрде жүргізді, фон Охайннің HeS 8 (немесе 109 001) және Junkers командасының HeS 30 (109 006) жобаларын. Кейін Гейнкельдің жұмыстары Hirth Motoren компаниясында қайта ұйымдастырылды. Маухтың орнын баскан Хельмут Шелп BMW 003 және Junkers Jumo 004 қозғалтқыштары Heinkel жобаларының бірі дайын болмас бұрын ұзақ уақыттан кейін шамамен бірдей қуат деңгейіне жетеді деп ойлады және оларды тоқтатты. Ол үш қозғалтқыш класын қамтитын жаңа даму жоспарын ұсынды: 003 және 004 – 1000 кг-нан аз соққы күші бар "1-сынып" қозғалтқыштар, олар кішкентай истребительдерге қолайлы, бірақ ең тиімдісі қос қозғалтқышты конструкцияларда қолданылады. Шелп 1000–2000 кг аралығындағы соққы күші бар "2-сынып" қозғалтқыштарды дамытуға көбірек қызығушылық танытты, бұл үлкен конструкциялар бір қозғалтқышпен толыққанды истребительді қуаттауға қабілетті. Шелп өзінің сүйікті жобаларының бірі – диагональды компрессордың қабылдануына да қызығушылық танытты. Шелп бұрын Гейнкельді өзінің тағы бір сүйікті жобасына, екі компрессорлы бір турбиналы турбовинтті қозғалтқышқа күш салуға көндірген, бірақ одан бас тартып, Гейнкельге жаңа концепциясын өтеу ретінде ұсынды. HeS 011 екі команданың конструкцияларының үйлесімі ретінде қарастырылуы мүмкін, Мюллер командасының үш сатылы осьтік компрессоры фон Охайннің бір сатылы центробектік компрессорымен біріктірілген, екеуі де бір екі сатылы турбинамен қозғалтылды. Қозғалтқыш шамамен жоғарырақ соққы күшімен жұмыс істеді, шамамен , ал 003 және 004 үшін шамамен соққы күшіне қарағанда. 011 Jumo 004-пен екі ортақ ерекшелікті бөліседі: қозғалтқышқа орнатылған Riedel екі тактілі қозғалтқыш, қозғалтқышты іске қосу кезінде орталық валдың айналуын қамтамасыз ету үшін APU ретінде жұмыс істейді, бірақ 004-те болғандай, қабылдау дивертерінің ішінде емес, Heinkel жасаған металл жақтан жасалған қабылдау өткелінің үстінде орнатылған. Сондай-ақ, 004-тің Zwiebel (пияз) бөлігіне қарағанда әртүрлі аэродинамикалық пішіндегі шектеуші корпусы бар айнымалы геометриялық сору мүндері болды, ол соққыны өзгерту үшін мүндердің бойымен жылды. HeS 021 турбовинтті нұсқасын жасау жоспарланған, бірақ Гейнкельдегі жұмыс жүктемесі соншалықты жоғары болды, сондықтан бұл жоба кейін Daimler Benz компаниясына аяқтау үшін берілді. 1944 жылы прототиптер жасалып, Heinkel He 111 бомбалаушы ұшағында сынақтан өтті, қозғалтқыш фюзеляж астындағы сыртқы бекіткіштерге орнатылды. Келесі жылы неміс ұшақ конструкторларының барлығы дерлік өз жобаларын 011-ге негіздеді, бұл бір-екі жыл бұрын жасалған сияқты, поршенді қозғалтқыштарға негізделген жобалар, мысалы, екі қозғалтқышты Бомбард B бағдарламасы, бірдей эксперименталды Junkers Jumo 222 жиырма төрт цилиндрлі қозғалтқышына негізделген. Жоғары қуатты (>1500 кВт) авиациялық поршенді қозғалтқыштар және озық турбореактивті қозғалтқыштар неміс авиациялық қозғалтқыш өнеркәсібі үшін соғыс жылдарында жауынгерлік қолдануға сенімді қозғалтқыштарға айналу үшін елеулі қиындықтар тудырды. Нәтижесінде, және Jumo 222 поршенді қозғалтқышының шамамен үш жүз эксперименталды данасы сияқты, HeS 011 турбореактивті қозғалтқышы өндіріске енбеді, барлығы 19 прототип жасалды. Олардың бірі Messerschmitt Me P.1101 истребителіне орнатылып, АҚШ-қа әкелінді, ол Bell X 5-тің негізі болды. Барлығы 19 HeS 011 қозғалтқышы аяқталды. Екі сақталып қалған дана АҚШ-тағы мұражайларда сақталады: біреуі Огайо штатының Дейтон қаласындағы АҚШ Әуе күштерінің ұлттық мұражайында, екіншісі Висконсин штатының Ошкош қаласындағы EAA Aviation Museum мұражайында. Испанияның INI компаниясы 1951 жылы ұқсас конструкцияны патенттеді (ES197663), ол Мадридтегі Cuatro Vientos Air Museum мұражайында көрсетілуде.

Starting in 1936, Junkers started a jet engine development project under the direction of Wagner and Müller, who worked on axial compressor designs. By 1940 they had progressed to the point of having a semi working prototype, which could not run under its own power and required an external supply of compressed air. Meanwhile, Hans Mauch, in charge of engine development at the RLM, decided that all engine development should take place at existing engine companies. In keeping with this new policy, he forced Junkers to divest itself of their internal engine teams. Müller and half of the existing Junkers team decamped and were happily accepted by Ernst Heinkel, who had started German jet development when he set up a lab for Hans von Ohain in 1937. The two teams worked on their designs in parallel for some time, von Ohain's as the HeS 8 (or 109 001), and the Junkers team as the HeS 30 (109 006). Heinkel's efforts were later re organized at Hirth Motoren. Helmut Schelp, who had taken over from Mauch, felt that the BMW 003 and Junkers Jumo 004 would reach production at about the same power levels long before either of the Heinkel projects would be ready, and cancelled both of them. He outlined a new development plan with three engine classes; the 003 and 004 were "Class 1" engines of under 1000 kg thrust suitable for small fighters, but only really useful in twin engine designs. Schelp was much more interested developing "Class II" engines with thrust in the 1000–2000 kg range, larger designs able to power a full sized fighter with a single engine. Schelp was also interested in seeing one of his own pet projects, the diagonal compressor, adopted. Schelp had earlier convinced Heinkel to put some effort into another pet project of his, a twin compressor single turbine turboprop, but had given up on this and instead offered Heinkel his new concept as a consolation prize. In some ways, the HeS 011 can be considered a combination of the two teams' designs, a three stage axial compressor from Müller's team, combined with a single stage centrifugal compressor from von Ohain's, the two driven by a single two stage turbine. The engine operated at somewhat higher thrust levels, about , as opposed to about thrust for the 003 and 004 respectively. The 011 shared two features with the Jumo 004, with an engine mounted Riedel two stroke engine functioning as an APU to get the central shaft turning during engine startup, but mounted above the intake orifice within a Heinkel crafted prefabricated sheet metal intake passage instead of inside the intake diverter as the 004 had done, and also had a variable geometry exhaust nozzle, with a restrictive body of differing aerodynamic shape to the 004's Zwiebel (onion) unit, that likewise traveled fore and aft in the nozzle to vary the thrust. Plans were also made for a turboprop version, the HeS 021, but the workload at Heinkel was so high that this project was later given to Daimler Benz to complete. Prototypes were available in 1944, and tested using a Heinkel He 111 bomber, mounting the engine on the external hardpoints under the fuselage. Over the next year, practically all German aircraft designers based their projects on the 011, very much as had been done only a year or two previously with projected piston engined designs, such as those of the twin engined Bomber B program, widely based on the equally experimental Junkers Jumo 222 twenty four cylinder powerplant. Advanced high output (>1,500 kW) aviation piston engines and more advanced turbojets proved to be something the German aviation engine industry would have considerable challenges developing into combat reliable engines throughout the war years. As a result, and like the nearly three hundred experimental examples built of the complex Jumo 222 piston engine, the HeS 011 turbojet never entered production, with only 19 prototypes built in total. One of these was mounted in the Messerschmitt Me P.1101 that was taken to the United States, forming the basis of the Bell X 5. In all, only nineteen HeS 011s were completed. Two museum preserved examples survive in the United States: one at the National Museum of the U. S. Air Force in Dayton, Ohio, and one at the EAA Aviation Museum in Oshkosh, Wisconsin. The Spanish INI patented in 1951 a similar design (ES197663), on exhibition at Cuatro Vientos Air Museum in Madrid.

Нұсқалар

109 011 V1 Бастапқы прототип, 9920 айналым/мин жылдамдықта 10,9 кН (2459 фунт-күш) итермелеу күшін қамтамасыз етеді.
109 011 A 0 Өндіріске дейінгі нұсқа, 11000 айналым/мин жылдамдықта 12,7 кН (2866,5 фунт-күш) қамтамасыз етуге арналған.
109 011 B Жақсартылған нұсқа, 14,7 кН (3307 фунт-күш) итермелеу күшін қамтамасыз етуге арналған, бірақ жасалмаған. 109 011 C 16,7 кН (3748 фунт-күш) итермелеу күшін қамтамасыз ететін жақсартылған нұсқа, бірақ жасалмаған.