Archiv rubriky: Motory



Coffmanův vynález se používal ke startování velkých spalovacích motorů a jeho vznik se datuje do 30. let 20. století. Někdy se mu také říká „shotgun starter“ tedy startér ala brokovnice. Roscoe A. Coffman totiž vymyslel geniálně jednoduchý způsob, jak roztočit klikovou hřídel velkých motorů, kdy počáteční energii nutnou k zážehu motoru dodá „výstřel“ z patrony.

Nejedná se samozřejmě o výstřel v pravém slova smyslu, pouze se použije podobná patrona jako do brokovnice, pouze větších rozměrů, naplněná explozivním korditem. Při jejím odpálení se vytvoří nárazová vlna stlačeného vzduchu, která, vedena ocelovým potrubím, dorazí k povrchu motoru a nárazem jej roztočí. Jakmile je motor v pohybu, sepne se startér připojený na klikovou hřídel a může dojít k zážehu. Pozdější verze Coffmanova startéru posílaly nárazovou vlnu už nikoli na motor, ale přímo na zpřevodovaný startér, který pak pomocí setrvačníku roztáčel motor.

Za 2. sv. v. se Coffmanův startér úspěšně používal jako alternativa k elektrickým startérům, které měly řadu nevýhod: baterie po čase začaly být slabé a především pro dobíjení vyžadovaly zdroj elektrické energie, která na polních letištích nebývala vždy k dispozici, accu vozíky byly zase velké a samozřejmě ke startování byla nezbytná asistence mechaniků, kteří externí zdroj připojili a po nastartování opět odpojili od letounu.

Akumulátorový startovací vozík

Coffmanovo řešení bylo menší a flexibilnější, mělo však také své nevýhody. Jednak bylo zapotřebí patron, které byly každá z podstaty věci pouze na jedno použití a jednalo se tedy o relativně drahé řešení. Roztočení motoru bylo díky jedinému impaktu stlačeného vzdchu krátké, a motor proto nemusel stihnout včas naskočit a pokus se musel opakovat, samozřejmě za použití další patrony. Hlavní nevýhodou ale bylo zanášení startovacího válce motoru uhlíkem. Aby se uhlík z válce odstranil, musela se vyplýtvat další patrona, která tlakem vzduchu (bez zapnutého zapalování) uhlík z válce vymetla (dobře je to vidět ve video ukázce z filmu Let Fénixe – viz níže). Existovaly různé varianty Coffmanových startérů, některé se zásobníkem na 2-3 patrony jiné na 6 i více patron.

Coffmanův startér ve Spitfiru Mk II na 5 patron.

Nejznámější motory s tímto způsobem startování byly některé verze motorů Rolls-Royce Merlin používaných ve Spitfirech, Pratt and Whitney R-1820 v FM-2 Wildcatech a Napier Sabre II používaný v Typhoonech a Tempestech.

Coffmanův startér pro motor Napier Sabre II.

Existovaly i další podobné systémy startování odvozené od Coffmanova řešení jako např. Breezeho patronový systém. Používala ho většina amerických letadel s hvězdicovým motorem.

Startování Wildcatu pomocí originální patrony a „shotgun“ startéru:

A na závěr slavná scéna z filmu Let Fénixe (1965):

Motory



Motor Napier Sabre zaujímá mezi pístovými pohonnými jednotkami použitými v letounech 2. světové války bezpochyby jedno z čelních míst a je známý především díky své zástavbě do draků letounů Typhoon a Tempest z konstruktérské dílny Sydneyho Camma f. Hawker.

Jednalo s o 24 válcové (!) kapalinou chlazené monstrum s brutálním výkonem 2420 hp u své nejvíce rozšířené verze IIB a poháněl vždy obrovskou čtyřlistou vrtuli de Havilland Hydromatic nebo Rotol o průměru více než 4 m (14 ft). Zmíněný maximální výkon bylo možné dosáhnout v Tempestu V s boostem +11 po dobu 5 minut v přízemním letu. Skvělé výkony si nicméně motor udržoval až do středních výšek, kdy ve 4000 m podával stále ještě výkon nad 2000 hp.

Pro srovnání 12-válec Rolls Roye Merlin 66 určený také pro nízké s střední výšky použitý ve Spitfiru LF Mk. IX dával „pouhých“ 1720 hp ve výšce 1750 m a americký vzduchem hlazený dvou-hvězdicový 18-válec Pratt & Whitney R-2800-10W (nejvýkonnější verze používáná pro námořní stíhačky F5F Hellcat) dával díky možnosti vstřikování směsi vody a methanolu do válců obdivuhodných 2200 hp, což je však pořád nižší výkon, než jaký měl Sabre.

Zvuková ukázka nastartování a pojíždění a vzletu Tempestu (záznam BBC z r. 1945)

Vývoj takového motoru, jakým byl Saber, se samozřejmě neobešel bez komplikací a problémů a další potíže nastaly po zavedení motoru do sériové výroby. Zjistilo se, že při procesu výroby takto složitého motoru je velmi obtížné dosáhnout potřebné přesnosti a kvality, jakou dosahovali specialisté při ručním sestavování prototypů. Navíc díky neadekvátní výstupní kontrole docházelo často k tomu, že nové motory byly odeslány s nedostatečným začištěním odlitků, s prasklými pístovými kroužky či s nedostatečným strojním opracování vnitřích částí motorů. Další potíže nastávaly u jednotek, kde byly mechanici konstantně přetíženi díky nadměrnému času potřebnému k udržení motorů v provozuschopném stavu. Například za chladného počasí musel být motor spouštěn každé dvě hodiny, a to i během noci, aby se udržela potřebná viskozita oleje a letoun byl tak další den provozuschopný.

Výše uvedené potíže vedly k tomu, že si motor zpočátku získal špatnou pověst. Celou situaci pak dále zhoršovala skutečnost, že jak mechanici tak piloti nebyli často dostatečně obeznámeni s odlišnostmi Saberů od jiných pístových motorů a měli tendenci chyby způsobené svými nesprávnými postupy svádět na výrobce.

Firma Napier se nicméně zdála být s motorem spokojena a začala se místo odstraňování nedostatků zabývat dalším zvýšením výkonu. V r. 1942 začali jejich inženýři vyvíjet výškovou verzi motoru, kdy do sestavy přidali třírychlostní dvoustupňový kompresor. V prosinci téhož roku však společnost Napier koupila English Electric Company a ta ihned celý projekt výškového motoru zastavila a nasměrovala celé vývojové oddělení k práci na vyřešení stávajících nedostatků. Netrvalo dlouho a tato změna se velmi příznivě projevila v kvalitě i spolehlivosti motorů Sabre.

Většina fandů druhoválečných letadel jistě zná knihu „Velký cirkus“ od francouzského esa Pierre Clostermanna, který značnou část svých vítězství získal právě na Tempestech v posledním roce války. V knize mimo jiné velmi živými barvami popisuje své pocity, které měl, když si už jako zkušený pilot Spitfiru poprvé sedl do Typhoonu. Pilotům, kteří létali na strojích poháněných motory Sabre, „Spity“ najednou nutně začaly připadat jako pomalé cvičné letouny pro začátečníky.

Pierre Clostermann v kabině svého Tempestu „Le Grand Charles“

Je jasné, že pilotáž letounů s takto výkonou pohonnou jednotkou byla „na ostří nože“ a že případná chyba pilota nebo závada měla často fatální důsledky (doporučuji k přečtení mj. příběh, který při testování Tempestu zažil Cpt. E. Brown, a jehož překlad naleznete v tomto článku). Přes to se však zejména Tempesty staly právě díky svému přebytku výkonu v posledním roce války obávanými protivníky Luftwaffe, a v rámci 2. TAF plnily navíc řadu úkolů, které pomalejší stroje nebyly schopné zajistit, včetně zachytávání proudových Me 262 (dosáhly celkem cca 20 sestřelů) a ničení raket V-1.

A na závěr ještě jedna zvuková ukázka motoru Napier Saber, tentokrát s letounem Hawker Typhoon doprovázená video-walkaroundem z muzea:

Motory



Protože se blíží vydání Me 262 Schwalbe pro nové DLC Battle of Bodenplatte k simulátoru IL-2 Sturmovik Great Battles, tak bych rád dnešní článek věnoval ve své době revolučnímu řešení v oblasti leteckých motorů a sice prvnímu proudovému motoru, který byl reálně používán v bojových operacích. Ano jedná se o pohonou jednotku slavné „Švalbovky“, ale nejen té, protože Jumo 004 byly používané i pro pohon bombardovacích Ar 234 a také v mnoha dalších projektech jako například pro pohon samokřídla Ho 224.

Messerschmitt Me 262
Samokřídlo Ho 229 – revoluční koncepce bratří Hortenů poháněná motory Jumo 004.
Bombardovací Ar 234B opět s motory Jumo 004. Existovala také verze C se čtyřmi konkurenčními proudovými motory BMW 003A.

Konstrukce motoru je stručně popsána v tomto článku na serveru www.leteckemotory.cz a velmi detailně od Eduarda Dokoupila na serveru Palba.cz ZDE.

Zajímavost z vývoje motoru: verze 004B zpočátku trpěla poruchovostí lopatek turbíny. Inženýři Junkersu dlouho nemohli odhalit pravou příčinu, kterou hledali nejprve mylně v kvalitě materiálu, ze kterého byly lopatky turbíny vyrobeny a v jeho povrchové úpravě. Pomohl nakonec externí specialista na vibrace lopatek Max Bentele, který zjistil, že poškození způsobovala jedna konkrétní frekvence. Problémy ustaly po jejím zvýšení pomocí změny průřezu a zkrácení lopatek o 1 mm a snížením pracovní frekvence motoru z 9,000 na 8,700 otáček.

Konstrukční zajímavosti:
– k nastartování turbíny se používal malý dvouválcový dvoutaktní spalovací motor Riedel uložený v přední části motoru Jumo 004;
– rozváděcí lopatky jednostuňové turbíny byly kvůli lepšímu chlazení vyráběny duté (!);
– průřez výstupní trysky (a tím i rychlost výstupního proudu a tedy i tah motoru) se reguloval zasouváním/vyouváním jehly trysky, tzv. „cibule“.

Výborný článek pro piloty, jak spouštět a ovládat motory v Me 262 opět od Eduarda Dokoupila naleznete na serveru www.valka.cz ZDE (případně kopie článku na serveru palba.cz ZDE) a novější článek od stejného autora z r.2018 ZDE. Mimochodem autor článku vydal také výbornou a velmi detailně zpracovanou knihu „Turbíny pro Luftwaffe“ o německých proudových motorech – viz webové stránky autora www.proudove-motory.cz.

Za shlédnutí stojí i originální výukový film pro piloty Luftwaffe z r. 1944 o kterém jsem na svém blogu psal ZDE.

Motor Junkers Jumo 004B v řezu si můžete prohlédnout v leteckém muzeu Kbely. Naleznete zde také startovací motorek Riedel RBA/S10 a dokonce dvě krásně zrestaurované „Schwallbe“: Me 262A-1a ve zbarvení našich poválečných Avia S-92 a dvoumístnou noční verzi Me 262B v barvách Luftwaffe.

Na závěr přidávám video od Grega s popisem motoru a jeho součástí:

Pokud vládnete ruským jazykem, přikládám ještě dobové video popisující mj. také parametry a funkci motorů ukořistěného Me 262:

V současné době probíhá restaurování Me 262A (wk.nr.500453) s původními (!) motory Jumo 004B do letuschopného stavu viz ZDE v Paul G. Allen’s Flying Heritage & Combat Armor Museum. Ovšem motory jsou značně komplexní záležitost, proto byla jejich renovace svěřena specializované firmě AeroTurbine v Kalifornii. V r. 2015 se zde poprvé od r. 1951 (kdy se u nás v Československu přestaly používat poválečné Avie S-92 aka Me 262) rozezněl zvuk původních Jumo 004B. V r. 2018 obdržel Paul G. Allen první motor pro svoji Me 262 a snad už letos uvidíme jeho Me 262 s původními Jumo 004B za letu.

Motory