Первый реактивный двигатель Heinkel HeS 3: история создания и испытания.
Heinkel HeS 3
Первый в мире реактивный двигатель Heinkel HeS 3: история создания, особенности конструкции и первый полёт на Heinkel He 178. Реактивные двигатели, авиация.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Heinkel HeS 3 (HeS Heinkel Strahltriebwerke) был первым в мире реактивным двигателем, приводившим в движение самолет. Разработанный Хансом фон Охайном, работавшим в Heinkel, двигатель впервые был испытан в полете в качестве основного двигателя самолета Heinkel He 178, пилотируемого Эрихом Варсицем 27 августа 1939 года. Несмотря на успешные испытания, двигатель обладал недостаточной тягой для практического применения, и началась разработка более мощного Heinkel HeS 8 как первого серийного образца.
The Heinkel HeS 3 (HeS Heinkel Strahltriebwerke) was the world's first operational jet engine to power an aircraft. Designed by Hans von Ohain while working at Heinkel, the engine first flew as the primary power of the Heinkel He 178, piloted by Erich Warsitz on 27 August 1939. Although successful, the engine had too little thrust to be really useful, and work started on the more powerful Heinkel HeS 8 as their first production design.
Разработка
Конструкция HeS 3 была в значительной степени основана на HeS 1, но была переработана для работы на жидком топливе вместо водородного газа, использовавшегося в HeS 1. Первая конструкция HeS 3 в целом была похожа на HeS 1, с 8-лопастным индуктором и 16-лопастным центробежным компрессором. Сжатый воздух поступал в кольцевую камеру сгорания, расположенную между компрессором и турбиной, что удлиняло двигатель. Первый экземпляр был испытан на стенде примерно в марте 1938 года, но не достиг проектной тяги из-за использования небольшого компрессора и камеры сгорания для уменьшения лобового сопротивления. Макс Хан из Heinkel подал 31 мая 1939 года заявку на патент США, который был выдан 16 сентября 1941 года: «Авиационная силовая установка», US2256198, с конструкцией фон Охайна. Улучшенная версия двигателя, HeS 3b, имела 14-лопастный индуктор и 16-лопастный центробежный компрессор. Для минимизации диаметра самая широкая часть кольцевой камеры сгорания была расположена на одной оси с осевым входом меньшего диаметра в рабочее колесо. При выходе из рабочего колеса воздух двигался вперед, затем поворачивался на 180 градусов для движения назад через камеру сгорания. Поток затем направлялся радиально внутрь для поступления в турбину. Хотя 3b и не был таким компактным, как оригинальная конструкция, он был значительно проще. Топливо использовалось для охлаждения заднего роликового подшипника, а также для предварительного подогрева топлива. Двигатель был завершен в начале 1939 года и испытывался в полете на одном из сохранившихся прототипов пикирующего бомбардировщика Heinkel He 118. Летные испытания проводились в строжайшей секретности: взлет и посадка осуществлялись на винтовом движении, а полеты совершались только ранним утром, до прихода других рабочих. Испытания проходили успешно, но в конечном итоге турбина двигателя вышла из строя. Второй двигатель был завершен сразу после завершения фюзеляжа He 178, поэтому было решено перейти непосредственно к полноценным летным испытаниям. 24 августа был выполнен короткий разбег во время высокоскоростных испытаний на рулении, а 27 августа – полноценный полет, ставший первым полетом самолета исключительно на реактивной тяге. Испытания продолжались, и в ноябре самолет был продемонстрирован представителям RLM в надежде получить финансирование для разработки более мощного двигателя, но ожидаемой поддержки не последовало. Ханс Маух позже рассказал фон Охайну, что RLM был очень впечатлен, но его беспокоило отсутствие у конструкторской группы Heinkel опыта в разработке двигателей. Вместо этого он и Хельмут Шельп тайно посетили ряд производителей авиационных двигателей, чтобы попытаться запустить там собственные программы. Маух покинул свой пост в 1939 году, оставив Шельпа во главе. Шельп не так беспокоился о месте проведения разработок и немедленно начал финансировать Heinkel для создания более мощного двигателя.
The HeS 3 design was largely based on the HeS 1 but converted to burn liquid fuel instead of hydrogen gas used in the HeS 1. The first HeS 3 design was generally similar to the HeS 1, using an 8 blade inducer and 16 blade centrifugal compressor. The compressed air flowed into an annular combustion chamber between the compressor and turbine, which made the engine longer. The first example was bench tested around March 1938, but did not reach the design thrust because a small compressor and combustor had been used to reduce the frontal area. Max Hahn, from Heinkel, applied May 31, 1939, for a US patent, granted Sept 16, 1941: 'Aircraft Power Plant', US2256198, with the von Ohain design. An improved engine, the HeS 3b, had a 14 blade inducer and 16 blade centrifugal compressor. In order to minimise the diameter the widest part of the annular combustor was placed in line with the smaller diameter axial entry to the impeller. At exit from the impeller the air flowed forwards, then turned through 180 degrees to flow rearward through the combustor. The flow was then turned radially inwards to enter the turbine. Although not as compact as the original design, the 3b was much simpler. The fuel was used to cool rear roller bearing, which also preheated the fuel. The engine was completed in early 1939, and was flight tested under one of the remaining Heinkel He 118 dive bomber prototypes. The flight tests were carried out in extreme secrecy, taking off and landing under propeller power, and only flying in the early morning before other workers had arrived. Testing proceeded smoothly, but the engine eventually burned out its turbine. A second engine was completed just after completion of the He 178 airframe, so it was decided to move directly to full flight tests. A short hop was made on 24 August during high speed taxi tests, followed by full flight on 27 August, the first aircraft to fly solely under jet power. Testing continued and in November the aircraft was demonstrated to RLM officials in hopes of receiving funding for the development of a larger engine, but nothing seemed forthcoming. Hans Mauch later told von Ohain the RLM was in fact extremely impressed, but he was concerned that Heinkel's airframe team did not have the knowledge to undertake engine development. Instead he and Helmut Schelp secretly visited a number of aircraft engine manufacturers to try to start programs there. Mauch left his position in 1939 leaving Schelp in command. Schelp was not as concerned about where development was taking place, and immediately started funding Heinkel to produce a more powerful engine.
Он 6
Работа над более крупной версией, HeS 6, началась незамедлительно и была испытана на самолете Heinkel He 111 в конце 1939 года. Несмотря на успешные результаты, увеличение тяги привело к росту веса с 360 до 420 кг. Диаметр двигателей оставался слишком большим для прямой замены запланированных двигателей HeS 30 (109 006) на истребителе He 280, поэтому от проекта отказались в пользу более компактного Heinkel HeS 8, использующего прямоточную камеру сгорания.
Work on a larger version, the HeS 6, started immediately, and was tested under a Heinkel He 111 late in 1939. While successful, raising thrust just above , weight increased from 360 to 420 kg. The diameter of the engines remained too large to directly substitute the planned HeS 30 (109 006) engines on the He 280 fighter, therefore the design was abandoned in favour of the more compact Heinkel HeS 8 utilizing a straight through flow combustion layout.