Кіріспе
BMW 801 – BMW компаниясы жасаған және Екінші дүниежүзілік соғыста Германияның Люфтваффе әскерінің ұшақтарында қолданылған, ауамен салқындатылатын 14 цилиндрлі радиалды ұшақ қозғалтқышы. Екі қатарлы қозғалтқыштың өндіріс үлгілері 1560 мен 2000 а.к. (1540–1970 а.к., немесе 1150–1470 кВт) аралығында қуат өндірді. Бұл Екінші дүниежүзілік соғыста Германияда ең көп салынған радиалды қозғалтқыш, оның 61 000-нан астам данасы жасалды. 801 бастапқыда неміс көліктік және қосалқы ұшақтарындағы радиалды типтерді алмастыру үшін жоспарланған. Сол кезде еуропалық конструкторлар арасында жоғары өнімділікке қол жеткізу үшін тізбекті қозғалтқыш қажет екендігіне келісім болды, себебі оның алдыңғы беті кішкентай және соның салдарынан төмен соққыға ие. Курт Танк жаңадан жобалап жатқан истребительге BMW 801 қозғалтқышын сәтті орнатты, нәтижесінде 801 танымал Фокке-Вульф Fw 190 ұшағының қуат станциясы ретінде белгілі болды. BMW 801 радиалды қозғалтқышы қазіргі кезде қозғалтқышты басқару блогы деп аталатын жүйенің алғашқы қолданушысы болды: оның Kommandogerät қозғалтқышты басқару жүйесі сол дәуірдегі ұшақ қозғалтқыштарының басқару параметрлерін өз мойнына алып, қозғалтқышты тек бір газ тұтқасымен дұрыс жұмыс істеуге мүмкіндік берді.
The BMW 801 was a powerful German air cooled 14 cylinder radial aircraft engine built by BMW and used in a number of German Luftwaffe aircraft of World War II. Production versions of the twin row engine generated between 1,560 and 2,000 PS (1,540–1,970 hp, or 1,150–1,470 kW). It was the most produced radial engine of Germany in World War II with more than 61,000 built. The 801 was originally intended to replace existing radial types in German transport and utility aircraft. At the time, it was widely agreed among European designers that an inline engine was a requirement for high performance designs due to its smaller frontal area and resulting lower drag. Kurt Tank successfully fitted a BMW 801 to a new fighter design he was working on, and as a result the 801 became best known as the power plant for the famous Focke Wulf Fw 190. The BMW 801 radial also pioneered the use of what would today be designated an engine control unit: its Kommandogerät engine management system took over the operation of several aviation engine management control parameters of the era, allowing proper operation of the engine with just one throttle lever.
Алдын ала жобалау
1930 жылдары BMW Pratt & Whitney Hornet қозғалтқыштарын жасауға лицензия алды. 1930 жылдардың ортасында олар жақсартылған нұсқасын, BMW 132-ні ұсынды. BMW 132 кеңінен қолданылды, ең әйгілісі Junkers Ju 52 ұшағында қолданылды, ол осы модельдің өмір бойында қуатпен қамтамасыз етті. 1935 жылы RLM екі үлкен радиалды конструкцияның прототиптерін қаржыландырды, біреуі Bramo компаниясынан – Bramo 329, екіншісі BMW компаниясынан – BMW 139. BMW-нің конструкциясы BMW 132-нің көптеген компоненттерін пайдаланып, 14 цилиндрлі екі қатарлы қозғалтқыш жасады, ол 1,550 АТ (1,529 а.к., 1,140 кВт) қуаттылық берді. 1939 жылы BMW Bramo компаниясын сатып алғаннан кейін екі жоба да BMW 801-ге біріктірілді, бұл екі жобада кездескен мәселелерден сабақ алды. BMW 139 бастапқыда басқа неміс радиалды қозғалтқыштары сияқты, атап айтқанда бомбалаушы және көліктік ұшақтарда қолдануға арналған, бірақ жобаның ортасында Focke Wulf фирмасының бас конструкторы Курт Танк оны Focke Wulf Fw 190 истребителінің жобасында пайдалануды ұсынды. Радиалды қозғалтқыштар еуропалық конструкцияларда сирек кездесетін, себебі олардың аэродинамикалық қасиеттері нашар болды және жоғары жылдамдықты ұшақтарға қолайсыз деп есептелді. Олар көбінесе теңіз авиациясында танымал болды, себебі олардың күтімі оңай және сенімділігі жоғары болды. Осы конструкцияларды жақсартуға жасалған күш-жігерлер соққыға байланысты алаңдаушылықты азайтатын жаңа қаптамалар жасауға әкелді. Танк бұл конструкцияның егжей-тегжейлі зерделенуі артық соққыны тудырмайтын, аэродинамикалық радиалды қозғалтқыш жасауға мүмкіндік береді деп санайтын. Басты мәселе – цилиндрлердің басына салқындату ауасын жеткізу болды, бұл әдетте ұшақтың алдыңғы бөлігінде үлкен тесік жасауды қажет етті. Танк BMW 139 үшін ұсынған шешім – қозғалтқышпен қуатталатын желдеткішті, үлкен, ашық қуыс перне артында орнату болды. Бұл желдеткіш қозғалтқыш цилиндрлерінен ауаны сорып, оның бір бөлігін майды салқындату үшін S тәрізді түтіктер арқылы радиаторға жіберді. Алайда, бұл жүйені BMW 139-мен тиімді жұмыс істеуге келмейтін. Fw 190-ның алғашқы прототиптері салқындатуда үлкен мәселелерді көрсетті. Мәселелерді шешуге болатын болса да, қозғалтқыш конструкциясы бойынша бұрыннан да ескі болғандықтан, 1938 жылы BMW желдеткішпен салқындатуға арналған жаңа қозғалтқыш жасауды ұсынды, оны тез өндіріске енгізуге болар еді.
801 пайда болады
Жаңа дизайн BMW 801 деген атау алды, себебі BMW-ге RLM-нен "109 800" қозғалтқыш нөмірлерінің жаңа блогы берілді, Bramo компаниясымен біріккеннен кейін пайдалану үшін. 801 моделі 139-дың ескі үлгісіндегі бір клапанды сору және шығару жүйесін сақтап қалды, ал сол дәуірдегі көптеген қатарлы қозғалтқыштар цилиндрге үш (Junkers істегендей) немесе төрт клапанға көшкен, ал британдықтар өздерінің радиалды қозғалтқыштары үшін жең клапандарын қолданды. Дизайнға бірнеше шағын жетістіктер енгізілді, соның ішінде натриймен салқындатылған клапандар және Мюнхендегі Friedrich Deckel AG компаниясы жасаған тікелей отын шашырату жүйесі қолданылды. Алғашқы модельдердегі суперкомпрессор өте қарапайым болды, бір сатылы екі жылдамдықты конструкцияны тікелей қозғалтқышқа қосып жұмыс істеді (DB 601-дегі гидравликалық байланысты нұсқасынан өзгеше), бұл оның орташа биіктікте қолдануға арналған мақсатына сәйкес, биіктіктегі жұмысын шектеді. 801 үшін маңызды жаңалық – Kommandogerät (басқару құрылғысы), механикалық гидравликалық құрылғы, ол бір газ педаліне жауап ретінде қозғалтқышқа отын беруді, винт бұрышын, суперкомпрессорды орнатуды, жанар май қоспасын және тұтану уақытын автоматты түрде реттеп, қозғалтқышты басқаруды едәуір жеңілдетті.
801А және 801Б
Бірінші BMW 801A 1939 жылдың сәуірінде, жобалау жұмысы басталғаннан кейін алты ай өткен соң сынақтан өтті, ал 1940 жылы өндіріс басталды. 801B моделі 801A-дан беріліс қорабымен ғана ерекшеленуі тиіс еді, ол қозғалтқыштың артынан қарағанда винт айналу бағытын сағат тіліне қарсы бағытта бұратын. A және B модельдері екі қозғалтқыштың конструкциясында жұптап қолдануға арналған, бұл жалпы моменттің әсерін жоюға және ұшақты басқаруды оңайлатуға мүмкіндік берді. 801B моделі прототиптік кезеңнен әрі дамымағанына дәлел жоқ. BMW 801A/B қозғалтқыштары ұшыру кезінде 1560 а.к. (1539 а.к., 1147 кВт) қуаттық көрсеткіш берді. 801A/L қозғалтқыштарының негізгі қолданылуы Junkers Ju 88 және Dornier Do 217 ұшақтарының көптеген түрлерінде болды.
801C және 801L
BMW 801C бір немесе көп қозғалтқышты ұшақтарда қолдану үшін жасалған, жаңа гидравликалық винт басқару жүйесімен және суытуды жақсартуға бағытталған түрлі өзгерістермен бірге келді, соның ішінде қозғалтқыштың артындағы қаптамадағы бастапқы ойықтардың орнына салқындату "қабыршақтары" болды. 801C негізінен Focke Wulf Fw 190A-ның алғашқы түрлерінде қолданылды. BMW 801L – 801C қозғалтқышымен енгізілген гидравликалық винт басқару механизміне ие A үлгісі. C және L модельдері бастапқы A модельімен бірдей қуатты қамтамасыз етті.
801D-2 және 801G-2
801C 1942 жылдың басында BMW 801 D 2 сериялы қозғалтқыштармен алмастырылды, олар A/B/C/L қозғалтқыштарының B4 87 октаны орнына C2/C3 100 октанды отынмен жұмыс істеді, соның арқасында ұшып көтерілу қуаты 1700 а.к. (1677 ж.к., 1250 кВт) дейін артты. BMW 801G 2 және H 2 модельдері D 2 қозғалтқыштарының модификациялары болып табылды, олар бомбалаушы ұшақтарда қолдану үшін, үлкен винттерді қозғауға арналған төмендетілген беріліс қатынастарымен, тиісінше сағат тілі бойынша және сағат тіліне қарсы айналу үшін өзгертілді. Алайда, 801B қозғалтқышының дизайны сияқты, 801H 2 қозғалтқышы прототиптік кезеңнен аспады. D 2 модельдері суперкомпрессорға 50–50 арақатынаста су-метанол қоспасын, негізінен жарылысқа қарсы әсері үшін MW50 деп аталатын, құю жүйесімен сыналып көрді, бұл қысымды арттыруға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, қозғалтқыш пен заряд салқындатылды. Біраз өнімділікке қол жеткізілді, бірақ қозғалтқыштың қызмет мерзімі төмендеді. Кейін бұл жүйе MW50 орнына отын құюға арналған C3 инъекциясы деп аталатын жүйемен ауыстырылды және 1944 жылға дейін қолданылды. 1944 жылғы отын тапшылығы C3 инъекциясын MW50-ге алмастыруға мәжбүр етті. MW50 күшейткіші қосылғанда, ұшып көтерілу қуаты 2000 а.к. (1470 кВт) дейін өсті, ал C3 инъекциясына бастапқыда тек төмен биіктікте ғана рұқсат берілді, бұл ұшып көтерілу қуатын 1870 а.к. дейін арттырды. Кейінірек C3 инъекциялық жүйелері төмен және орташа биіктікте қолдануға рұқсат етілді және ұшып көтерілу қуатын 1900 а.к. астамға дейін көтерді.
Үдемелі компрессордың дамуы
Қозғалтқыш жоғары биіктіктегі истребительдерде қолданылғандықтан, бастапқы суперкомпрессордың шектеулі өнімділігін жоюға бірнеше әрекеттер жасалды. BMW 801E – бұл D 2 модификациясы, онда әртүрлі беріліс қатынастары қолданылды: төмен жылдамдықта 6:1, ал жоғары жылдамдықта 8,3:1, бұл суперкомпрессорды жоғары биіктіктерге бейімдеді. Ұшу қуаты өзгермесе де, крейсерлік қуат 100 а.к. (75 кВт)-тан асты, ал көтерілу үшін "жоғары қуатты" режимдер шамамен 1500-1650 а.к. дейін жетті; сондай-ақ, жауынгерлік режимде қуат 150 а.к. (110 кВт)-қа дейін жақсарды. E үлгісі BMW 801R-дің негізі ретінде де пайдаланылды, ол әлдеқайда күрделі және қуатты екі сатылы төрт жылдамдықты суперкомпрессормен, сондай-ақ гидронналиумнан жасалған цилиндрлер, күшейтілген коленвал және поршеньдер, хромдалған цилиндрлер мен клапандармен жабдықталған; бұл нұсқа 50 МВт метанол-су инъекциясымен 100 000 а.к. немесе одан да көп қуат бере алады деп күтілді. Осы жетістіктерге қарамастан, E үлгісі кеңінен қолданылмады. Оның орнына, негізгі E үлгісіне жасалған үздіксіз жақсартулар BMW 801F-ке әкелді, ол қуатты жақсартудың барлық салаларында үлкен прогресс жасады, ұшу қуаты 2400 а.к. (1790 кВт) дейін өсті, бұл 801-ді дәлелденген әскери ұшақ қозғалтқышынан 1500 кВт-тан астам қуат бере алатын өндірілетін кіші түрі бар жалғыз неміс авиациялық қозғалтқышы етіп белгіледі. F соңғы үлгідегі барлық Fw 190 ұшақтарында қолдану жоспарланған, бірақ соғыс өндіріс басталғанға дейін аяқталды.
Дамытудың маңыздылығы
BMW-ге 14 цилиндрлі 801 радиалдық, 18 цилиндрлі BMW 802 және сұйық салқындатылған 28 цилиндрлі BMW 803 радиалдық қозғалтқыштарды дамытуға басымдықтар белгілеу қажет болды. Бірінші басымдық 801 қозғалтқышын "оның шегіне дейін" жетілдіру болды, екінші басымдық – 802 қозғалтқышының жобалануы және прототипін жасау, ал күрделі 803 төрт қатарлы радиалдық қозғалтқышқа тек жобасын дамытуға ғана назар аударылды. Керісінше, американдық Wright Twin Cyclone және советтік Shvetsov ASh 82 радиалдық қозғалтқыштарын 1500 кВт-тан артық қуатқа жетілдіру қажет болған жоқ, себебі бұл елдерде одан да қуатты 18 цилиндрлі радиалдық авиациялық қозғалтқыштар болды.
Тірі қалған және жұмыс істеп тұрған үлгілер
BMW 801 үлгілерінің көптеген саны мұражайларда сақтаулы, олардың кейбіреулері жеке көрмеге қойылған, ал шамамен 20-сы Екінші дүниежүзілік соғыста оларды қуаттандырған Focke Wulf Fw 190 үлгілерімен байланысты. 21-шы ғасырда ұшуға толыққанды қалпына келтірілген алғашқы түпнұсқа Fw 190 – 1989 жылы Ресейдің Санкт-Петербург қаласының жанынан табылған Fw 190A 5, Werknummer 151 227, бұрын JG 54 құрамында қызмет еткен, өзінің түпнұсқа BMW 801 қозғалтқышымен бірге ұшуға жарамды күйге келтірілді. 2011 жылдың мәліметі бойынша, ол қайтадан ұшуға дайын және АҚШ, Вашингтон штаты, Сиэтл қаласында орналасқан. Смитсонов институтының Удвар-Хази орталығындағы жалғыз сақталған Ju 388 ұшағында әлі де толық BMW 801J турбоқозғалтқыштары орнатылған. New England Air Museum, Bradley International Airport, Windsor Locks, CT мұражайында Dornier 217 ұшағының қозғалтқыш бөлігінде 801 ML (801L) орнатылған, ол іс жүзінде толық сақталған Motoranlage бірлік қуат қондырғысы болып табылады. Сол сияқты, Лондон Корольдік әуе күштері мұражайындағы Ju 88R 1 түнгі жойғышында (жоғарыдағы суретке қараңыз) да BMW 801 радиалды қозғалтқыштары орнатылған.
Royal Air Force Museum London (see photo above) also has unitized BMW 801 radials installed.
Сипаттама
801 – екі қатарлы жеті цилиндрлі радиалдық қозғалтқыш. Цилиндрлердің диаметрі мен поршеньнің ұзындығы бірдей болды, бұл жалпы сыйымдылығын, американдық Wright Cyclone 14 екі қатарлы радиалдық қозғалтқышының 1600-дан 1900 ат күшіне дейінгі қуатынан сәл кем етті. Құрылғының салмағы (монтаждарды қоса) 1010-нан 1250 кг-ға дейін, ал диаметрі модельге байланысты 1,29 м (51 дюйм) болды. BMW 801 қозғалтқышы мәжбүрлі ауамен салқындатылды, салқындату желдеткіші магний қорытпасынан жасалған (вероятно, Elektron), алғашқы модельдерде 10 қанаты, ал көптеген қозғалтқыштарда 12 қанаты болды. Желдеткіш коленвал жылдамдығының 1,72 есесімен (пропеллер жылдамдығының 3,17 есесімен) айналды. Желдеткіштен ауа пропеллерлік беріліс корпусының алдындағы қозғалтқыштың ортасына соққы берілді, ал корпус пішіні мен қозғалтқыштың өзі ауаны кавуленттің сыртына және цилиндрлерге жеткізді. Кавуленттің артқы жағындағы тесіктер немесе жарықтар ыстық ауаның шығуына мүмкіндік берді. Бұл тиімді салқындатуды қамтамасыз етті, бірақ ұшақ төмен жылдамдықта болғанда желдеткішті іске қосу үшін шамамен 70 а.к. (69 а.к., 51,5 кВт) қуат жұмсалды. Жоғары жылдамдықтарда желдеткіш тікелей аз қуатты жұмсады, өйткені ауа ағынының вакуумдық әсері ауа шығыстары арқылы қажетті ағынды қамтамасыз етті. Бұл күрделі жүйенің үш себебі болды. Біріншіден, сыртқа шығып тұрған май салқындатқышының тудыратын қосымша аэродинамикалық қарсылығын жою, осылайша оны қозғалтқыштың алдыңғы кавулентіне орналастыру арқылы қарсылық факторын азайту. Екіншіден, майды салқындатқыштың дөңгелек пішіндес ядросына ағызатын ауаны алдын ала жылыту, осылайша іске қосу кезінде майды жылдам қыздыруға көмектесу. Соңғысы, май салқындатқышын желдеткіштің артына орналастыру арқылы ұшақ тұрғанда да салқындатуды қамтамасыз ету. Бұл конструкцияның кемшілігі – май салқындатқышы өте осал жерде орналасқан, сондықтан соғыс барысында металл сақинасы күшейтіліп қорғалды.
Қозғалтқышты орнату форматтары
BMW 801 қозғалтқышының капотының дизайны оның тиімді салқындатылуының кілті болды, оны BMW өзі жобалап, өндіріп, қозғалтқышпен бірге жеткізді. Дизайн соғыс жылдарында дамыды, соның ішінде қозғалтқыш тіреулеріне кеңейтілген, бұл үлкен салқындату жапырақшаларын орнатуға мүмкіндік берді. Осы зауыттан шыққан капот қозғалтқышты ауыстыруды жеңілдетіп, BMW 801 радиалды қозғалтқышын толығымен "бір бөлікке" айналдырды, оның қосалқы жүйелерінің көп бөлігін қозғалтқышпен бірге ауыстыруға болады, ал әуе шассиіне тікелей бекітілген "жеке" капотын ашу немесе алып тастау қажет болмайды. 1942 жылдан бастап қозғалтқыштар BMW-ден толық жиналған күйінде, ұшақтың алғы бөлігіне немесе гондолаға орнатуға дайын күйде Motoranlage (M) ретінде, ал 1944/1945 жылдары Triebwerksanlage (T) ретінде жеткізілді. Motoranlage – бұл көптеген неміс соғыс кезеңінің ұшақтарында қолданылған, ауыстырылатын Kraftei немесе "қуат жұмыртқасы" тұжырымдамасының бастапқы түрі, толық жиынтықтандырылған қозғалтқыш орнатуы. Ол көбінесе екі және көп қозғалтқышты конструкцияларда қолданылды, кейде сыртқы қосымшалар қажет болды. Triebwerksanlage форматы қозғалтқыштың қажетті қосалқы жүйелерін толығымен біріктіріп, бұрынғы Motoranlage тұжырымдамасынан асып түсті, сонымен қатар толықтай жиналған түтін шығару жүйесі сияқты сыртқы монтаждарды (егер турбокомпрессор дизайнда болса) бірге қамтыды, бұл толығымен ауыстырылатын бірлік болды. M және T форматтары Daimler Benz DB 603 сияқты қатарлы қозғалтқыштармен де қолданылды, олар Do 217 және BV 238 ұшақтарының қатарлы қозғалтқыштармен жабдықталған нұсқаларында, сондай-ақ Ju 88 көп мақсатты ұшақтарында қолданылған Junkers Jumo 213 қозғалтқыштарында қолданылды. M және T жиынтықталған қозғалтқыш форматтарына қосымша белгілер қосылды, олар, әсіресе 801 радиалды (және басқалары) үшін, нақты жиынтықта қолданылған "жалаңаш" радиалды қозғалтқышты белгілейтін әріптік белгімен әрдайым сәйкес келмейтін, бұл 801 сериялы қозғалтқыштардың түрлерін шатастырды. Бұл белгілер бастапқыда осы толық жиынтықтарды және олардың "жалаңаш" қозғалтқыш әріптестерін бір-бірімен алмастырып білдірді. A, B және L модельдері осы формадағы Motoranlage стиліндегі MA, MB және ML қозғалтқыштары ретінде белгілі болды, бірақ D 2 жалпы MG ретінде белгілі болды. Соғысқа қарай шатасу күшейді, E моделі Triebwerksanlage стиліндегі TG немесе TH ретінде жеткізілді, бұл G және H қозғалтқыштарымен байланысты болғандай сезім тудырды, бірақ шындығында олар TL және TP ретінде жеткізілді. Түрбокомпрессорлы нұсқаларды көбінесе толық жиынтықталған Triebwerksanlage орнатулары үшін T әрпімен ғана атау қалыпты, әсіресе (ең танымал) BMW 801J түрбокомпрессорлы радиалды субтипі үшін TJ және TQ модельдері, мәселені одан әрі ушықтырды.