Fw 190A – kommandogerät

Německé stíhací letouny FW 190 A patřily v době svého nasazení mezi technicky nejpokročilejší tíhací letouny, zejména co se týká použitých technologií. Jednou z nejvýraznějších technických inovací Focke-Wulfů byla jednotka ovládání motoru, tzv. kommandogerät.

Jednalo se, na svou dobu, o geniální zařízení, defacto hydraulicko-mechanický počítač, který byl napojen na hvězdicový motor BMW 801 D. Toto složité zařízení bylo schopné na základě vstupů, kterými byly atmosferický tlak, změna teploty a nastavení plynové přípusti, automaticky v průběhu letu kontinuálně nastavovat následujcí parametry motoru: otáčky, časování zapalování, bohatost palivové směsi, tlak plynové přípusti a přepínání dvoustupňového kompresoru.

Pilotovi tak stačilo ovládat pouze jediný vstup – páku plynové přípusti – a systém následně sám nastavoval ostatní parametry motoru tak, aby byly ideální pro daný letový režim. Takové řešení logicky výrazně snižovalo zátěž pilota, který se tak zejména ve průběhu vzdušného boje mohl plně soustředit na let a nemusel neustále manuálně korigovat uvedené parametry pomocí dalších ovládacích prvků v kokpitu.

Jak lze tušit, vývoj takové zařízení nebyl snadný a trval nějaký čas. Pro představu zde uvádím úryvek ze vzpomínek samotného designéra Focke-Wulfu Kurta Tanka, který byl navíc také kvalifikovaným pilotem a své letouny nezřídka také sám létal:

Mnohem vážnější byly zpočátku potíže spojené se zavedením tzv. Kommandogeräte pro BMW 801. Teoreticky to znamenalo, že pilot musel ovládat pouze jediný vstup – plynovu páku. Říkám “teoreticky”, protože zpočátku zařízení nefungovalo ani zdaleka spolehlivě. Při jeho použití docházelo snad ke všem myslitelným problémům. Jedním z nejnepříjemnějších bylo značně divoké automatické přepínání mezi oběma stupňi kompresoru, ke kterému docházelo zhruba ve výšce 2 650 m.

Jednou jsem například testoval jednu z ranných verzí FW 190. Test zahrnoval loping ve střední výšce. Přesně v okamžiku, kdy jsem se nacházel v nejvyšším bodě manévru, tj. v pozici na zádech a za velmi malé rychlosti, jsem dosáhl kritické výšky pro přepnutí stupně kompresoru. Ten opravdu sepnul s mocným trhnutím a následná změna kroutícího momentu vrhla celý letoun do vývrtky s takovou prudkostí, že jsem byl zcela dezorientován. U země se navíc vyskytovala mlha a bylo zataženo. Můj umělý horzont létal jako splašený a já neměl žádnou možnost, jak zjistit, kde je “nahoře” a kde “dole”.

Nikdy jsem nezjistil, zda se jednalo o normální nebo invertní vývrtku. Naštěstí se mi po mnoha pokusech a výrazné ztrátě výšky podařilo se z vývrtky dostat a bezpečně přistát. Celý incident mi nicméně poskytl mnoho námětů k promýšlení. Jakmile jsem přistál, zašel jsem okamžitě do společnosti BMW a sdělil jim, že pokud nevyřeší své problémy s motorem a zejména s tím hrozným kommandogerätem, použiji všechny své prostředky k tomu, abych do letounu osadil motor jiného výrobce! Postupně byl naštěstí kommandogerät dotažen do funkčího stavu a fungoval vskutku velice dobře, ale byl to z naší strany velký boj.

Smith & Creek, FW 190 part I, p. 64-66

Jak říká sám autor citátu, nakonec němečtí inženýři dovedli celé zařízení do spolehlivého funkčního stavu a celé řešení bylo používáno po celou dobu existence letounu.

Stručný popis zařízení
Páka plynové přípusti v kokpitu je na kommandogerät napojena přes hydraulický zesilovač, který odstraňuje síly vznikající mechanickým třením ovládacích prvků. Páka plynové přípusti je nicméně s mechanismem spojena přímo, pokud je v pozicích pro volnoběh a startování. Zesílený pohyb páky je následně přenášen na ozubené kolo na vačkové hřídeli, která otáčí vačkami. Sada vaček nastavuje různé konfigurace pro jednotlivé stavitelné parametry motoru. Konkrétní nastavení pak realizují hydraulická serva, která jsou řízena kapslemi reagujícími na změnu tlaku a teploty. Pohyb pístů servomechanismů zajišťuje hydraulika a písty samotné pak pohybují mechanickými prvky, které nastavují požadovaný subsystém motoru. Kommandogerät měl navíc svůj vlastní hydraulický olejový systém s vlastními pumpami a nádržkou na olej, který pod tlakem cca 8 atm zajišťoval cirkulaci oleje skrze serva. Nejdůležitější ze všeho však bylo, že kommanodogerät při změně jednoho parametru automaticky upravoval také všechny ostatní parametry tak, aby celý systém zůstával v rovnováze.

A jaké měl kommandogerät nevýhody?

  1. Nevyužíval naplno dostupný výkon motoru. Je pravdou, že zkušený pilot by s plně manuálním nastavováním motoru by dokázal z letounu “vyždímat” o nějakou tu kapku výkonu navíc, ale pro praktické použití byl výkon motoru řízený kommandogerätem více než dostatečný a benefit pro piloty značný.
  2. Nestandardní situace nastávala při letu střemhlav, protože tím se vstupní parametry dostávaly mimo rozsah kommandogerätu. Pro takovou situaci měl proto pilot v kokpitu zvláštní ovladač, který po sepnutí přemostil nastavení diktovaná pozicí jednotlivých vaček a tím zabránil nadměrnému zvýšení rychlosti motoru.

3. Zařízení mohlo zcela selhat. Pro takový případ bylo naštěstí pilotovi stále umožněno ovládat motor, protože i v takovém případě si páka plynové přípusti ponechávala omezenou mechanickou kontrolu nad pozicí plynové záklopky a různá serva hledala pozici v rámci normálního cestovního režimu motoru. Pilot měl také v případě nouze možnost ovládat nastavení úhlu náběhu listů vrtule separátním elektrickým ovladačem umístěným na páce plynové přípusti.

4. Každý motor (a tedy i letoun) byl do jisté míry unikát. To znamenalo, že pokud například ve formaci letěly čtyři letouny a každý pilot nastavil stejný tlak ATA pro plynovou přípusť, výkony jednotlivých motorů se vzájemně mirně lišily podle toho, jak byl který kommandogerät seřízen. S plně manuálním ovládáním motoru by byl let ve formaci nebo společný start dvou letounů, při kterém je vyžadováno neustálé citlivé a přesné seřizování výkonu motoru, pravděpodobně o něco snadnější a přesnější. Pravdou ale je, že v bojových podmínkách používala Luftwaffe volné letové formace a tento problém piloty zdá se příliš netrápil.

Závěrem lze konstatovat, že pozitiva celého zařízení výrazně převládaly. Zejména snížená zátěž na pilota byla obrovským benefitem, který se osvědčil na všech bojištích a ve všech rolích, které piloti těchto univerzálních letounů plnily. Nejvíce patrný pak byl praktický přínos této “automatiky” v druhé polovině války, kdy v Luftwaffe ubýval počet zkušených pilotů a k jednotkám přicházeli nováčci bez dostatečného výcviku. Pro tyto mladé piloty byl kommandogerät velkou pomocí.

Lze uzavřít, že kommandogeräte byl úspěšným řešením komplexního problému a dokázal ve čyřicátých letech v základě to, co dnes v moderním leteckém a automobilovém průmyslu zajišťuje výhradně digitální elektronika.