Startování prvních německých proudových motorů

Autor : 🕔06.04.2018 📕3.146
Rozpočet tohoto webu pro rok 2018 : 85.000,- Kč / Příjmy doposud : 87.861,- Kč
♡ Chci přispět

Vznik proudových leteckých motorů na  konci třicátých let minulého století provázely zcela nové problémy, které museli při vývoji tohoto doposud nepříliš známého typu techniky jejich konstruktéři řešit. Jednou z otázek bylo s dostatečnou účinnostízajistit nepřetržité spalování směsi vzduchu a paliva za konstantního tlaku. Samozřejmě bylo třeba takovýto motor, podobně jako motor pístový, nějakým způsobem uvést do chodu a dle Braytonova cyklu nastartovat jeho vnitřní kontinuální procesy, což si ovšem u proudového motoru žádalo speciální (a mnohdy složitější) postupy. V následujícím textu bude popsáno, jak si s tímto zajímavým problémem poradili konstruktéři prvních německých proudových motorů, které byly na konci II. světové války v několika reaktivních letounech bojově nasazeny.

Proudový motor Jumo004  v částečném řezu, vystavený v leteckém muzeu v Le Bourget ve Francii
 

Úvod

Pro start proudového motoru (nezbytně za pomoci nějakého vnějšího zdroje) je třeba mnohem vyšších otáček jeho rotoru, udržovaných také po mnohem delší dobu, než je tomu u motoru pístového. Základním úkolem startéru proudového motoru je vyvinout při co nejmenších rozměrech a hmotnosti dostatečný hnací moment k překonání valivého odporu ložisek rotoru soustavy kompresoru a turbíny, dále také odporu daného dosti velkým momentem setrvačnosti roztáčených hmot a v neposlední řadě k překonání odporů přímo naháněných pomocných zařízení jako např. čerpadel maziva a paliva, generátoru el. proudu atd.

Po uvedení rotoru do potřebných otáček začne pracovat lopatkový kompresor (ať již axiální nebo radiální konstrukce), který vytváří potřebné stlačení nasávaného atmosférického vzduchu pro zapálení hořlavé směsi. Tato hořlavá směs je vytvořena ve spalovací komoře prstencového nebo trubkového typu vstříknutím a rozprášením paliva přes vstřikovací trysky různé konstrukce do již stlačeného vzduchu a je potom na počátku zapálena pomocí speciálních elektrických zapalovacích svíček. Poté lze startér i zapalování odpojit, neboť motor již dále běží autonomně  a kompresor v případě nejběžnějšího turbokompresorového motoru pohání plynová turbína, které předávají svou energii expandující plyny, proudící přes lopatky jejího oběžného kola směrem k výstupní trysce. Takto se startují proudové motory před vzletem na zemi, za letu se roztáčí běžný axiální motor přes lopatkování kompresoru náporem vzduchu, protékajícího vnitřkem motoru.

 

Odbočka k raným anglickým turbokompresorovým motorům

Při pozemních zkouškách prvních anglických proudových motorů, jejichž konstruktérem byl Frank Whittle, byly k jejich roztáčení na zkušebním zařízení využívány běžné pístové spalovací motory.

Whittleho pokusný motor v březnu 1938. Pro startování je použit před motorem umístěný automobilový motor BSA o výkonu 10 koní s chladičem kapaliny.

Poté u sériových leteckých motorů firmy Rolls-Royce nebo De Havilland přišly ke slovu elektrické startéry, které byly umístěny na skříni náhonu pomocných zařízení v přední části před odstředivým kompresorem. Konkrétně u známého motoru Třídy River – Rolls-Royce Derwent (první zkušební běh se uskutečnil v roce 1943), pohánějící např. prvního anglické proudové stroje Gloster Meteor, byl použit 24voltový el. startér londýnské firmy Rotax (napájený z palubních akumulátorů letounu), který se při uvedení do chodu připojoval k hřídeli turbosoustrojí pomocí odstředivého mechanismu. Nevýhodou tohoto způsobu spouštění bylo však značné zatěžování akumulátorů v draku letounu velkými proudovými nárazy. K zapálení samotného paliva sloužily tzv. zapalovače, které tvořila spouštěcí palivová tryska kombinovaná s vysokonapěťovou svíčkou, jež byly upevněny na plášti komor č. 3 a 5.

Proudový motor RR Derwent V, kde startér je umístěn na horní části skříně pomocných zařízení.

Proces startování motoru vyžadoval provedení sledu určitých úkonů a byl již u Derwentu zautomatizován pomocí tzv. spouštěcího panelu, vyvinutého anglickou firmou Joseph Lucas. Jednalo se o elektrické zařízení, které v určitém časovém sledu vykonávalo automaticky potřebné činnosti pro start motoru. Poté, co pilot ověřil uzavření páky přípusti motoru, otevření požárních kohoutů vedení paliva a sepnutí příslušného napájecího el. okruhu, mohl pilot zapnout dodávací nízkotlaká čerpadla v nádržích letounu a konečně asi na 1 sekundu stisknout startovací tlačítko. Tím spustil sekvenci, kdy otáčející se vačky postupně spínají kontakty magnetických relé pro uzavření příslušných obvodů startéru, spouštěcího palivového čerpadla a zapalovacích cívek. Celý cyklus trval asi 30 sekund, přičemž bylo ono startovací tlačítko blokováno proti náhodnému sepnutí [6].

Startovací panel firmy Lucas pro dvoumotorový proudový letoun z roku 1946

 

Startování prvních německých motorů

Za průkopníka proudových motorů v Německu je považován známý fyzik a vynálezce Joachim Pabst von Ohain. Ještě před svým zaměstnáním u leteckého průmyslníka Ernsta Heinkela se pokoušel rozvinout myšlenku tohoto typu reaktivních pohonů v provizorních dílenských podmínkách. Spolu se svým dvorním mechanikem Maxem Hahnem sestrojili v roce 1935 první jednoduchý funkční model svého pojetí turbokompresorového motoru za podpory von Ohainova učitele z vysoké školy v Göttingenu – R. W. Pohla, který jim zapůjčil potřebné vybavení včetně elektromotoru, který sloužil k roztáčení rotoru testovacího modelu. Ten ještě díky problémům se spalováním paliva nemohl běžet samostatně, ale bylo již patrné částečné odlehčení hnacího elektromotoru, což mohlo být pokládáno za potvrzení správnosti takto zvolené koncepce proudového pohonu.

První testovací model von Ohainova motoru v dílně z přelomu let 1935 a 1936

Dalším důležitým stupněm von Ohainova vývoje proudových pohonů byl ten s označením HeS 3B, kterým byl vybaven první vzlétnuvší proudový letoun na světě – Heinkel He 178. První let tohoto speciálně postaveného experimentálního stroje se uskutečnil 27. srpna 1939. Podle dostupných poznatků se lze domnívat, že tento proudový motor byl startován pomocí elektrického startéru přes skříň náhonů s umístěním v jeho přední horní části. Tato rozvodná skříň byla s předním koncem osy, na níž byl umístěn odstředivý kompresor a dostředivá turbína, spojená pomocí hřídele s kuželovými ozubenými koly, jež procházela uvnitř aerodynamického žebra ve vstupu vzduchu do motoru.

Motor HeS 3B v podélném řezu: 1-hřídel startéru, 2-přední axiální ventilátor k usměrnění vstupního proudu vzduchu, 3-rozprašovač paliva, 4-potrubí přívodu paliva, 5-oběžné kolo radiálního kompresoru, 6-oběžné kolo dostředivé turbíny, 7-přívod paliva ke chlazení a mazání zadního ložiska rotoru, 8-těleso uložení zadního ložiska, 9-válečkové zadní ložisko rotoru, 10-kuličkové ložisko rotoru

Konkrétnějším příkladem uspořádání startovacího zařízení může být další následující konstrukce HeS 8, což byl proudový motor o tahu kolem 4,5 kN, určený pro dvoumotorovou stíhačku Heinkel He 280, který však v konečném výsledku prohrál souboj s Me 262 o první sériově vyráběný proudový stíhací letoun Luftwaffe. Jak můžeme vidět na obrázku, poměrně velký dynamostartér byl umístěn podobně jako u jeho předchůdce na skříni náhonů pomocných zařízení a přes ozubené převody taktéž spojen s přední částí rotoru turbosoustrojí. Bylo zde umístěno také zapalovací magneto, z něhož vedly kabely k zapalovacím svíčkám v počtu pravděpodobně tří nebo čtyř kusů, které byly upevněny na vnějším plášti prstencové spalovací komory za palivovými tryskami.

Proudový motor HeS8A v dobovém perspektivním pohledu (bez zakrytování)

Pro axiální proudové motory HeS 30 a HeS 40, které u firmy Heinkel do poloviny roku 1943 vyvíjel druhý tým pod vedením Maxe Adolfa Müller, bylo plánováno využití elektrických startérů.

Bližší informace k vývoji proudových motorů u firmy Heinkel-Hirth jsou obsaženy v následujícím článku: https://www.palba.cz/viewtopic.php?f=193&t=4927&p=108868#p108868

 

Startér pro první sériové proudové pohony letounů Luftwaffe

Na rozdíl od prvotních konstrukcí proudových motorů u firmy Heinkel byla u dvou známých motorkářských společností BMW a Junkers Motorenwerke pro startovací zařízení zvolena jiná koncepce. Pro axiální letecké turbokompresorové motory BMW 003 a Jumo 004, vyvíjené od konce třicátých let v pobočkách ve Spandau a v Dessau a na konci války také sériově vyráběné, přišel ke slovu malý pístový spalovací motor. Důvodem měla být dle přání armády schopnost proudového letounu operovat z polních letišť bez nutnosti používat startovací vozík, neboť odběr proudu z akumulátorů letounu v případě napájení el. startéru kladl vysoké nároky na jejich bezvadný stav, a to zejména v zimním období.

V roce 1939 tedy vypsalo Říšské ministerstvo letectví (RLM) soutěž na pomocný spalovací motor ke spouštění nově konstruovaných proudových motorů, které se zúčastnilo několik motocyklových firem se zkušenostmi s malými pístovými pohony. Vedle zavedených značek (např. DKW nebo Hirth) podala svou nabídku také akciová společnost Ardie z Norimberku, která tuto soutěž se svým důmyslně navrženým motorem od konstruktéra Norberta Riedela (1. 4. 1912 – 24. 2. 1963) vyhrála.

Po dokončení vývoje a zkoušek však byla výrobní zakázka z kapacitních důvodů přidělena konkurenčnímu podniku Viktoria a.s., taktéž se sídlem v Norimberku. Výroba z jejich závodu č. II byla později v důsledku spojeneckého bombardování přesunuta do bývalé obuvnické továrny v Eggenfeldenu (Dolní Bavorsko). Celkem bylo typu RBA/S10 (označení RLM: 9-7034A) do konce války vyrobeno asi 6500 kusů. Existovala ještě verze RBA/F10 (9-7033A) lišící se pouze zlepšenou převodovkou a spojkou [3].

Originální rozměrový výkres firmy Victoria s některými technickými údaji

 

Popis startovacího motoru Riedel

Riedel-Benzinanlasser (což je jeho německý název) RBA/S10 je dvouválcový, dvoutaktní vzduchem chlazený benzínový motor s protiběžnými písty z lehké slitiny (boxer) s planetovým reduktorem, odstředivou spojkou a výsuvným záběrovým ozubcem. Celkový objem válců (u kterých se nedala odmontovat jejich hlava) činil 270 cm3 s vrtáním válců 70 mm a nízkým zdvihem pístů (opatřených dvěma pístními kroužky) jen 35 mm, což umožňovalo velmi malé zástavbové rozměry této konstrukce. Nejvyšší výkon měl hodnotu 8 kW (10,5 k) a krouticí moment o velmi výhodném plochém průběhu, který již od 4000 ot/min nabýval hodnot max. 50 Nm. Max. otáčky klikové hřídele mohly dosáhnout až 10 000 ot/min, to vše při hmotnosti kompletního motoru 16,5 kg a vnějších rozměrech šířka × výška × délka = 255 × 223 × 340 mm [1].

Průběh krouticího momentu a výkonu startéru RBA/S10 v závislosti na otáčkách

V přední části se za bubnem lana ručního startování nacházel radiální osmnáctilopatkový ventilátor chladícího vzduchu a v horní části pak svorkovnice pro připojení přívodních elektrických kabelů a za ní pak zapalovací cívka s kabely pro odrušené svíčky Robert Bosch typu DW25 ET1 nebo svíčky od firmy Beru. Pod kolem ventilátoru se spolu s kondenzátorem ukrýval přerušovač elektrické bateriové 24voltové zapalovací soustavy (o odběruproudu 1,5A / 35Wvčetně el. ventilu) s odstředivou regulací předstihu a vačkou s dvěma vrcholy, upevněnou na klikové hřídeli.

Startovací motorek Riedel s odstraněnými kryty

Ve středu spodní části motoru se pod vzduchovým filtrem nacházel netradičně řešený benzínový bezplovákový karburátor, pracující s palivem typu A3 (běžný 80 oktanový letecký benzín) s přimíchaným mazacím olejem Rotring v poměru 1 : 20, nebo za teplot pod -15°C spaloval letecký startovací benzín (již obsahuje mazivo). Přísun paliva řídil při startování Riedelu magnetický ventil, který nadzdvihnul jehlu ventilu přívodu paliva a to mohlo samospádem proudit do čtyř rozprašovacích otvorů před klapkou v sacím kanálu motoru (která za běhu motoru podtlakem v sání již sama nadzdvihávala zmíněnou jehlu) a motor se poté rozeběhnul automaticky plný výkon. V některých pramenech je také uváděna verze, vybavená druhýmmagnetickým ventilem, jenž umožňoval zvýšit přívod paliva při startování tohoto dvoutaktu a také řídil přísun paliva v závislosti na tlaku v klikové skříni. Motor vykazoval měrnou spotřebu paliva 400–450 gramů na výkon 1 k za 1 hodinu.

Odkrytý karburátor motoru Riedel, upevněný na klikové skříni

Spouštět tento dvoudobý motor bylo možné dvěma způsoby, a to buď elektrickým startérem, nebo ručně, podobně jako sekačku na trávu. Elektrickým startérem byl Noris AM350 o výkonu 0,5 k a spotřebě proudu kolem 30 A / 700W (při běhu na prázdno odebíral asi 5 A). Jeho pastorek při startování otáčí klikovou hřídelí přes ozubený věnec s volnoběžkou, přičemž celkový převodový poměr mezi rotorem elektromotoru (o max. otáčkách 10000 za minutu) a klikovou hřídelí má hodnotu 23,5 : 1 (z toho 3,2 : 1 má planetová převodovka uvnitř elektromotoru a 7,2 : 1 mají čelní kola). Uvnitř elektrostartéru pevně drží vnější planetové kolo pružinou zatížené destičky, které při rázech umožní jeho bezpečnostní protočení.

Druhou možností je při špatném stavu akumulátoru start pomocí lana s rukojetí, nacházející se v otvoru předního kuželu vstupního ústrojí motoru. Asi 1 metr dlouhé lano je přes vodící kladku namotané na drážkovaném bubnu, který je při roztáčení pomocí vysouvacího pastorku připojen k hřídeli motoru. Lano je působením zkrutné pružiny opět navinuto na buben. Před startováním el. startérem za mrazu (až do -38 °C) bylo také doporučeno tímto ručním způsobem Riedel několikrát protočit.

Stránka z originální německé dokumentace (rok 1944) – startér Riedel a jeho automatická spojka

Velice zajímavé je zařízení, sdružující odstředivou spojku, planetovou redukční převodovku a automatický mechanismu vysouvání záběrového ozubce, které se nacházelo na zadní části startéru Riedel ve společné skříni, jejíž součástí je též příruba s  otvory pro upevňovací šrouby k tělesu proudového motoru. Otáčivý pohyb od klikové hřídele, uložené v kuličkových ložiskách, je přenášen setrvačníkem, v němž jsou šikmé drážky pro kuličky, které jsou při jeho otáčení odstředivou silou tlačeny na soubor lamel třecí spojky (3 vnitřní a 2 vnější lamely) s obložením Jurid, čímž je při otáčkách nad 4000 ot/min (kdy již motorek dával 80 % maxima točivého momentu) roztočen vnější koš spojky s nanýtovaným středovým pastorkem (centrálním kolem) planetové převodovky o vysoké účinností údajně 85 %, která má pevný vnější ozubený věnec a redukční převod 1 : 4,8. Unašeč se čtyřmi satelity, uložený ve válečkových ložiskách, přenáší otáčivý pohyb na výsuvný záběrový člen. Ten je důmyslně ovládán v jedné verzi samočinným vysouvacím zařízením, které využívá přetlaku v dělenéklikové skříni, jenž přes kanálek v ose hřídele tlačí na šoupátko, vysouvající o 8,5 mm (2,5 sekundy po startu) odpružený dílec s třemi zuby do přímého záběru s podobně tvarovaným koncem hřídele kompresoru. Druhou vyskytující se variantou bylo vysouvání do záběru pomocí dvou kladek na příčném posuvném čepu, zapadajících do vybrání řídícího šroubu na klikovém hřídeli. Celé zařízení je mazané broděním ve 100 cm3 leteckého tlakového oleje v odlité skříni.

Podélný řez motorem (vlevo převodovka, uprostřed kliková skříň, vpravo buben lana ručního startování) s vysouváním záběrového pastorku pomocí kladek

 

Uložení Riedelu v motoru Jumo 004

Jak už bylo řečeno, tato startovací jednotka Riedel se montovala vedle motoru BMW 003 (do konce II. světové války vyrobeno asi 450 kusů) především do známého proudového typu Jumo 004 (celkem do roku 1945 bylo zkompletováno přes 6000 exemplářů) šéfkonstruktéra Anselma Franze, který byl následně montován zejména do německých stíhacích strojů Me 262 Schwalbe a He 162 Spatz a také bombardovacího/průzkumného Ar 234 Blitz. Motor byl upevněn pomocí příruby pod aerodynamickým krytem kuželovitého tvaru v ose vstupního ústrojí proudového motoru. Otvorem ve vrcholu tohoto krytu byl nasáván chladicí vzduch, který vycházel malými hustě vytvořenými otvory v jeho zadní části. Dvě na válcích uchycené tvarované výfukové roury směřovaly směrem vpřed a ústily do vstupního kanálu kompresoru.

Pohled na přední část motoru Jumo 004 v částečném řezu

Pod čelním vnějším krytem vstupní části proudového motoru Jumo 004 (RLM označení Sondertriebwerk 109-004) se před prstencovou nádrží maziva nacházela nádržka s plnícím otvorem nahoře vlevo na palivo pro tento dvoutaktní startér Riedel o objemu 3 litry, což vystačilo asi na 15 startů v délce po 30 až 60 sekundách. Vpravo se pak nacházel plnící otvor nádržky startovacího paliva o objemu 17 litrů (letecký benzín s příměsí 3 % maziva nebo při nízkých teplotách letecký startovací benzín) pro spouštění samotného proudového motoru (toto množství bylo dostatečné pro 4 starty) a tytodvě nádrže spolu tvořily jeden dutý prstenec s přepážkami. Benzín pro dvoutaktní startér tekl ze zmíněné nádrže do jeho karburátoru samospádem přes jemný filtr, přičemž při spádové výšce 350 mm činil průtok 65–70 cm3 za minutu. Při servisních zásazích bylo třeba obzvláště dbát na dobré odvzdušnění tohoto hadicového vedení.

Levý bok Juma 004 (lze vidět vedení startovacího paliva od prstencové nádrže k dvojitému ventilu)

Dalším potřebným zařízením pro nahození Juma 004, které bylo příslušenstvím motoru, byla spouštěcí palivová soustava, tvořená zmíněnou nádrží na startovací letecký benzín, kterýžto se čerpal pomocí zubového čerpadla s elektromotorem firmy Robert Bosch (s integrovaným přetlakovým ventilem 2,5 atm) přes filtr do tzv. dvojitého ventilu. Tento dvojitý ventil po nastartování hoření v trubkových spalovacích komorách pomocí tohoto benzínu přepnul dodávku paliva od vstřikovacího čerpadlado vstřikovačů na běžný (a levnější) letecký petrolej z nádrží letadla, u Luftwaffe označovaným jako J2.

Schéma zapojení elektrických zařízení letounu, souvisejících s proudovým motorem. Spojení všech vedení mezi drakem a motorem se uskutečňovalo na panelu v horní části motoru

Pro iniciaci plamene byla nezbytná také zapalovací soustava, napojená na elektrickou palubní síť letounu, tvořená mimo ovládacích prvků v kabině letounu zejména dvěma zapalovacími „krabicemi“ firmy Auto union, které obsahovaly vysokonapěťovou zapalovací cívku, přerušovač a kondenzátor. Tyto zařízení, umístěné na levém boku motoru měly vždy dva vývody pro kabely k zapalovacím svíčkám (z celkově čtyř byl 1 vývod neobsazen). Tyto svíčky byly umístěny ve spalovacích komorách 1, 3 a 5, přičemž plamen se do zbývajících tří komor šířil průšlehovými trubkami, které také pomáhaly vyrovnávat tlak v jednotlivých komorách.

Dvojice zapalovacích cívek na pravé straně pláště kompresoru motoru (opletené kabely vedou k zapalovacím svíčkám)

Více o konstrukci známého turbokompresorového motoru Jumo 004 v tomto článku: https://www.palba.cz/viewtopic.php?f=193&t=3988&p=75203#p75203

 

Proces spouštění motoru stíhačky Me 262 Schwalbe

Pilot tohoto prvního sériově produkovaného německého dvoumotorového proudového letounu měl k dispozici akumulátor (uložený za sedadlem pilota) o napětí 24 voltů a kapacitě 20 Ah, přes regulátor dobíjený z generátoru o výkonu 3000 W, umístěném na skříni pomocných pohonů každého z motorů. Pokud tento zdroj energie pro start na zemi nedostačoval (zejména v zimě) bylo třeba pomocníka, jenž nahodil každý z dvoutaktních startérů ručně, přičemž pilot prováděl v kabině potřebné předepsané úkony. Jestliže však pilot mohl počítat s nahozením běžnou metodou, pak postupoval pro každý motor zvlášť následujícím způsobem [8]:

- zkontrolovat odstranění krytů na vstupech motorů, páku připustí motoru na stop pozici a přepnout otáčkoměr spínačem na pravém panelu na spodní měřící rozsah (400–3000 ot/min);

- sepnout spínače příslušných elektrických okruhů palubní sítě (zejména dodávacích čerpadel v nádržích letounu) na panelu na pravé straně kokpitu;

- po odklopení pojistky stisknout pravou rukou na 1–2 sekundy (při nízké teplotě déle) speciální spínač Bosch typu SSH 66 / L3Z, čímž se sepne magnetický ventil v Riedelu a dochází ke vstřikování paliva do jeho sacího kanálu. Motorek musí do 5 sekund naskočit, jinak postup opakovat;

- pak tento spínač naopak povytáhnout, čímž se sepne zapalování a el. startér Riedelu a motor nastartuje;

- když proudový motor dospěje k asi 1000 ot/min tlačítkem na páce přípusti na levém bočním panelu sepnout elektrické čerpadlo dodávky startovacího paliva přes dvojitý ventil do trysek šesti spalovacích komor proudového motoru, přičemž je  současně je sepnuto zapalování svíčkami. Sledovat tvorbu plamenů z výstupní trysky motoru, v případě potřeby toto tlačítko dočasně uvolnit;

- po dosažení asi 2000 ot/min za pomoci motorku Riedel lze nyní uvolnit spínač Bosch na pravém panelu, čímž se Riedel vypne a motor již sám běží na startovací palivo a následně otevřít požární kohout provozního paliva vlevo. Přepnout otáčkoměr příslušného motoru na měřící rozsah do 9000 ot/min;

- pomalu posouvat páku přípusti na pozici volnoběhu k zarážce a po dosažení volnoběžných otáček 3000 uvolnit tlačítko na této páce. Průběžně sledovat zejména teplotu spalin (měřených termočlánkem za turbínou) na ukazateli v kokpitu – nesmí překročit stanovenou hodnotu 640 °C, jinak hrozí poškození lopatek turbíny! Nyní běží motor na provozní palivo J2 a je možno pomalu posouvat páku přípusti motoru na maximální otáčky, přičemž výkon motoru je udržován změnou dodávky paliva prostřednictvím regulátoru a současně polohou výsuvného tělesa ve výstupní trysce v závislosti na výšce a rychlosti letu.

Kabina letounu Me262: 1-otáčkoměry se dvěma stupnicemi (částečně zakryté zaměřovačem), 2-ukazatel teploty spalin (ovládací prvky a přístroje jsou zdvojeny – pro každý motor zvlášť), 3-hlavní panel spínačů elektrických okruhů, 4-spínač Bosch pro startér, 5-přepínač měřícího rozsahu otáčkoměrů, 6-dvojitý požární kohout paliva, 7-zdvojená páka přípusti paliva se spínačem

Pokud se nepodaří nahodit motor do 60 sekund běhu dvoudobého startéru, tak hrozí jeho přehřátí. Pak je nutné zařízení vypnout a nechat Riedel 15 až 30 minut ochladit. Posuvná jehla, zde regulující pomocí automatického hydromotoru průřez výstupní trysky, je při spouštění ve vnitřní poloze (největší příčný průřez), čímž je zajištěn větší tlakový spád na turbíně. U motoru BMW 003 bylo třeba před startem nastavit pozici výsuvného tělesa ručně na přepínači do polohy A. Spouštění za letu do výšky 4 km se provádí podobně jen s tím rozdílem, že se nepoužívá startér Riedel (jeho spuštění v průběhu takového startování prostřednictvím spínačem Bosch je zamezeno vypnutím příslušného el. okruhu na panelu spínačů), a jak již bylo uvedeno, motor se protáčí náporem proudu vzduchu.

Další podrobnosti jsou uvedeny v následujícím článku: https://www.palba.cz/viewtopic.php?f=88&t=4066&p=77158#p77158

 

Nejčastější závady při startování motoru Jumo 004 [5]

1. Startér Riedel běží nepravidelně – odvzdušnit vedení jeho paliva nebo vyčistit palivový filtr.

2. Startér Riedel lze obtížně nahodit a vysazuje – vyčistit zapalovací svíčky.

3. Zadření pístů startovacího motoru Riedel v důsledku dlouhé doby jeho provozu – motor prohlédnout, popř. zaslat do dílny.

4. Zlomená deska automatické spojky startéru Riedel – desku vyměnit, odstranit veškeré úlomky z převodovky.

5. U startéru Riedel nelze zvýšit otáčky kvůli špatnému seřízení karburátoru – správně seřídit ovládací klapku a zdvih jehly paliva.

6. Utržení veškerých lopatek ventilátoru chlazení (v důsledku nezajištění matice výfuku, který se dostal do lopatkového kola) – ventilátor vyměnit.

7. Odtržení startéru od tělesa převodovky proudového motoru (po přistání bez podvozku nebo po požáru proudového motoru) v důsledku zeslabujícího kruhového žlábku v odlitku příruby motoru – nové verze již tyto žlábky nemají.

8. Zadření el. čerpadla zapalovacího paliva – zkontrolovat přimíchání maziv do tohoto zapalovacího paliva. Dbát na těsnost všech palivových potrubí.

9. Znečištěné zapalovací svíčky proudového motoru – svíčky vyjmout a vyčistit (pozor na jejich dobré dotažení – nebezpečí požáru).

10. Obtížná manipulace s pákou přípusti motoru (nemá volný průchod podvozkovou šachtou a křídlem letounu) – přihnout táhla nebo opilovat průchozí výřezy v křídle.

 

Další vývoj startéru Riedel

Pro nově vyvíjené německé proudové motory Heinkel-Hirth HeS 011 a BMW 018 výkonové třídy II hledalo v roce 1944 RLM silnější startovací motor. Tato zakázkabylzadána firmě DKW, kde do konce války vznikl pouze prototyp dvouválcového motoru o zdvihovém objemu 350 cm3 pod označením BK-350, který již neměl být umístěn v ose přední části motoru, nýbrž na skříni pomocných pohonů v jeho horní partii. Poněvadž k jeho zavedení do sériové výroby již nedošlo, tak byl prototyp nového motoru firmy Heinkel HeS 011 vybaven i když poněkud slabším, tak přesto osvědčeným Riedelem. Po válce se konstruktér Norbert Riedel věnoval vývoji motocyklů u firmy Riedel Motoren AG v Immenstadtu.

Zrestaurovaný muzejní exponát HeS 011 (bez ústrojí vstupu vzduchu). Startér je vidět v horní části, upevněný na skříni náhonů pomocných zařízení

Po válce byl německý reaktivní výzkum cílem velkého zájmu vítězných mocností. Zejména ze strany SSSR byly zajištěny již vyrobené exempláře sériových i prototypových proudových motorů, včetně dostupné dokumentace, výrobního zařízení i osob se zkušenostmi z vývoje těchto leteckých pohonů. V Sovětském svazu z důvodu tamního malého pokroku ve vývoji nově nastupujících proudových motorů byla zavedena sériová výroba kořistních typů RD-10 (Jumo 004) a RD-20 (BMW 003), u kterých byl také použitý spouštěcí motor Riedel, jenž však byl ještě upraven a vylepšen. Tyto motory poháněly první proudové typy sovětského letectva, jako např. dvoumotorový Mig-9 nebo jednomotorový Jak-15, než došlo koncem čtyřicátých let k přeorientování se na kopie radiálních proudových motorů poválečné anglické konstrukce.

 

Testování kořistního exempláře v Anglii

V červnu 1945 byl startér Riedel podroben zkoumání ve zkušebním leteckém středisku Královské letecké společnosti ve Farnborough a z těchto zkoušek vznikla dosti podrobná tajná zpráva s bohatou obrazovou dokumentací [2]. Motor byl zkoušen na zkušebním zařízení se spojkou a hydraulickou brzdou při různých teplotách.

Zobrazení řezu dvoudobým startérem motoru Jumo-004 (původní obrázek z anglické zprávy o testech)

Zpráva tuto konstrukci oceňuje jako lehkou, kompaktní a dobře navrženou s hladkým chodem a bez vibrací v celém rozsahu otáček. Zvláště byla zdůrazněna důmyslná konstrukce odstředivé spojky, karburátoru a mechanismu záběrového pastorku. Za vážný omezující faktor však bylo označováno přehřátí motoru v důsledku nízké tepelné kapacity válců a klikové skříně i malé účinnosti chlazení, čímž asi po 2–3 minutách provozu výrazně klesá výkon a dochází k samozápalům. Přesto byla funkce Riedelu pro účely startů proudových motorů hodnocena jako uspokojivá a přijatelná.

Start za záporných teplot až do -20°C s pomocí el. statéru i ručním způsobem byl shledán jako bezproblémový, avšak při normálních teplotách byl naopak poměrně obtížný, zřejmě díky přílišné bohatosti palivové směsi. Dle zaznamenaných výkonových křivek byl po 300 sekundách od startu zjištěn asi třetinový pokles výkonu dvouválce Riedel v celém rozsahu možných otáček.

 

Motory Jumo 004 v Československu

Po válce se nacházelo na území Československa několik různě rozpracovaných exemplářů proudových motorů Jumo 004 i draků letadla Me 262, jehož části se u nás i vyráběly. Bylo rozhodnuto tyto součásti použít ke zkompletování několika kusů letounu, který již měl nést označení S-92. Dne 27. srpna 1946 skutečně první exemplář „Švalbiny“ poprvé vzlétl a po potřebných úpravách byl v roce 1949 zahájen přeškolovací kurz na tuto novou proudovou techniku. Údajně byl v rámci úprav motorů Jumo a BMW vyvinut a vyzkoušen spouštěcí automat s elektrickým startérem, k jehož nasazení již pro zrušení celého projektu rozvoje tohoto typu motorů již nedošlo.

Dvoumístný letoun CS92, vystavený v Leteckém muzeu Kbely se sejmutým krycím panelem levého proudového motoru

Velmi zajímavá je vzpomínka jednoho z našich prvních proudových pilotů, p. Františka Krista na letoun S-92 [4]:

„Po zvládnutí teorie jsme začali s nácviky spouštění motorů. Zde bych se chtěl zastavit u spouštěcího zařízení. Tím byl dvoudobý motorek „Riedel“, namontovaný na přední části motoru a spojený s hřídelí axiálního kompresoru. Do chodu se uváděl tahem za lanko, podobně jako u lodních motorů, nebo motorových pil. Vydával charakteristický kňučivý zvuk vysokoobrátkového motoru. Po dosažení maximálních otáček se pomocí spojky sepnul s hřídelí motoru a začal otáčet kompresorem a náhonem pomocných motorových systémů. Po dosažení stanovených otáček motoru, pilot otevřel přívod startovacího paliva. Pro spouštění motoru se používal benzín B5. Až po ustálení otáček musel pilot přepnout přípusť paliva na letecký petrolej. Tolik teorie, praxe však byla často jiná.

Při předimenzovaném výkonu spouštěcích motorků je jasné, že jejich doba chodu byla omezena, ale nejhorší bylo, že často nešel spustit vůbec. Bylo nutné „Riedla“ rozebrat, vyčistit svíčky a zkoušet to znova. Přitom druhý motor už mohl běžet! Pokud se spuštění trucujícího motoru nezvládlo do určité doby, musel se vypnout i nahozený motor a vše se opakovalo. Pokud se motor musel vypnout v okamžiku, kdy už byl palivový kohout přepnut na přívod leteckého petroleje do spalovacích komor, zůstávala v prostoru turbíny i výtokové trysky část nevyhořelého paliva, která mohla při opětovném spouštění způsobit požár pohonné jednotky. Tento problém se řešil tak, že se několik techniků pověsilo na ocas letadla, stáhlo ho k zemi a zbytek paliva z motoru tak prostě vylili. Celou tu dobu pilot seděl přikurtován v kabině a sledoval ten cvrkot kolem. Kolikrát mě napadlo, jak to asi dělali Němci třeba při poplachovém startu.“

 

Závěr

Jak lze dovodit z pozdějšího vývoje proudových motorů, tak jejich startování pomocí pístového motorku se kvůli mnoha nevýhodám v dalších poválečných konstrukcích neujalo. Vedle již zmíněných spouštěcích elektromotorů se nyní používají malé turbínové spouštěče, které mají výhodu zejména v nízké hmotnosti, vysoké výkonnosti a obvykle také v nezávislosti na vnějším zdroji energie.

 

Použité zdroje

[1] TechnischeUnterlagenzumRiedel-Benzinanlasser, 1943
[2] Examination and Testsof a RiedelStarter, M.Sharp, Farnborough, 1946
[3] FlugmotorenundStrahltriebwerke, K.vonGersdorff, H.Schubert, S.Ebert, 2007
[4] Časopis Revi č.40: Létali jsme na turbínách, Jaroslav Farkaš
[5] Neuerungen Nr.1und Nr.2, Jumo-Sondertriebwerk 109.004, RLM, 1944
[6] MagazineFlight, GB, 1946
[7] ErsatzteilelistezumStrahltriebwerk 109-004 B-1, Junkers, 1944
[8] Jumo 004 B-1, Bedienung, Junkers, 1944
[9] Jumo 004 B-1 Lehrbildreihe, Junkers, 1944
[10] Příručka leteckého motoráře II, B.Vršinský, J.Blatný, 1966
[11] https://lucafusari.altervista.org/page7/RiedelAnlasser.html
[8] Letadlové tryskové motory, A.L.Kljačkin, I.P.Altunov, 1953

Podobné články

Další články autora

Autor : 🕔06.04.2018 📕3.146