Немецкий экспериментальный реактивный двигатель Heinkel HeS 40: Концепция с постоянным объёмом сгорания.
Heinkel HeS 40
Heinkel HeS 40: экспериментальный реактивный двигатель с камерами сгорания большого объема. Повышенная эффективность и сравнение с HeS 30. История авиации.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Heinkel HeS 40 (HeS Heinkel Strahltriebwerke) был экспериментальным реактивным двигателем постоянного объема, разработанным командой Адофа Мюллера в Heinkel, начиная примерно в 1940 или 1941 году. Он основывался на механической компоновке HeS 30, но вместо обычных камер сгорания использовал увеличенные камеры, оснащенные большими тарельчатыми клапанами, герметично закрывавшими камеры во время сгорания. Сгорание при постоянном объеме, аналогичное циклу Отто, используемому в большинстве поршневых двигателей, значительно эффективнее сгорания при постоянном давлении, применяемого в типичном реактивном двигателе.
The Heinkel HeS 40 (HeS Heinkel Strahltriebwerke) was an experimental constant volume jet engine designed by Adoph Müller's team at Heinkel starting some time in 1940 or 41. It was based on the mechanical layout of the HeS 30, but replaced the conventional flame cans with oversized ones including large poppet valves that sealed off the chambers during firing. Constant volume combustion, similar to the Otto cycle used in most piston engines, is considerably more fuel efficient than the constant pressure combustion used in a typical jet engine.
Дизайн
Конструкция была основана на HeS 30 не только для облегчения доступности деталей, но и для упрощения прямого сравнения между этими двумя двигателями. Основными изменениями стали снижение степени сжатия компрессора примерно до 2:1 (с 2,8:1) и добавление новых камер сгорания. Новые камеры были значительно больше оригинальных, что потребовало уменьшения количества горелок с десяти до шести. Стержни клапанов выступали вперед в обтекаемые кожухи в области воздухозаборника за компрессором. Рабочий цикл двигателя в некоторой степени напоминает цикл обычного шестицилиндрового двигателя, за исключением того, что компрессор выполнял всю работу по сжатию вместо поршневого хода, а камера служила исключительно камерой сгорания, а не камерой сжатия, сгорания и расширения, как в поршневом двигателе. Сжатый воздух, подобный тому, что используется в автомобиле с турбонаддувом, но при более высоком давлении, последовательно подавался в камеры, герметично закрывался тарельчатыми клапанами и затем воспламенялся. К моменту завершения сгорания давление в камерах сгорания было значительно выше, хотя фактическая степень расширения не указана. Затем горячие газы выпускались и проходили через турбину для извлечения энергии, а не приводили в движение поршень (хотя большая часть мощности в ожидаемом формате турбореактивного двигателя, в отличие от турбовинтового, извлекалась бы в виде тяги, а турбина служила лишь для привода компрессора, поддерживая цикл). Несмотря на некоторую потерю заряда в процессе сгорания, и, следовательно, меньшую эффективность по сравнению с истинным циклом Отто, конструкция все же была бы несколько эффективнее традиционного реактивного двигателя, хотя и за счет большей сложности.
The design was based on the HeS 30 not only to make parts more readily available as well as to make direct comparisons between the two easier. The main changes were to reduce the compression ratio of the compressor to about 2:1 (from 2.8:1), and add the new combustion chambers. The new chambers were considerably larger than the originals, forcing a reduction in the number from ten to six burners. The valve stems projected forward into streamlined fairings in the intake area behind the compressor. The operational cycle of the engine is somewhat similar to a conventional six cylinder engine, except the compressor did all the compressing instead of a piston stroke, and the chamber only served as a combustion chamber, rather than a compression, combustion and expansion chamber as in a piston engine. Compressed air, similar to an automobile equipped with a turbocharger, but at a higher pressure ratio, was channeled into the cylinders in turn, closed off with the poppet valves, and then burned. By the time the combustion was complete the pressure in the flame cans would be much higher, although the actual expansion ratio is not specified. The hot gas was then released, and flowed through a turbine to extract power, instead of forcing a piston to move (although most of the output in the expected turbojet engine format as opposed to a turboshaft would be extracted as thrust, and the turbine only acted to power the compressor to continue the cycle). Although there would be some loss of charge during the burning period, and thus the design would be less efficient than the true Otto cycle, it would nevertheless be somewhat more efficient than a traditional jet engine, at the cost of some complexity.
История
Похоже, HeS 40 так и не был построен и остался на бумаге как проект. Тем не менее, работы над его конструкцией были прекращены к 1942 году, к тому времени HeS 30 демонстрировал значительные успехи.
It appears the HeS 40 was never built, and remained a paper design. Nevertheless, work on the design was ended by 1942, by which point the HeS 30 was making good progress.