Archiv pro štítek: Fw 190A



Narazil jsem na nové kvalitní Full HD video, které velmi detailně seznamuje s restaurovanými letouny Luftwaffe, které jsou ve sbírkách Flying Heritage Collection & Combat Armor Museum v Seattlu (stát Washington, USA). Tyto letouny jsou v letuschopném, či téměř letuschopném stavu.

Uvidíte: Focke Wulf Fw190 A-5, raritní Focke Wulf Fw 190 D-13, Messerschmitt Bf 109 E-3, Junkers Ju 87 R-4 Stuka a Messerschmitt Me 262. Pokud zvládáte angličtinu oceníte jistě také kvalitní komentář autora.

Pozn. k Fw 190D-13: letoun má funkční řadový dvanáctiválec Jumo 213, chybí však Bediengerät, který si v době před restaurováním letounu v minulosti nějaký sběratel suvenýrů „vypůjčil“ (Bediengerät byla řídící jednotka, která zde plnila podobnou, i když o něco jednodušší, funkci jako Kommandogerät u hvězdicového BMW 801 D). U letounu si mj. také povšimněte dřevěných vztlakových klapek, protože aluminum bylo ke konci války v Německu nedostatkovou surovinou.

Warbirds dnes



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.

Konstrukční řešení



Blíží se vydání IL-2 Sturmovik Battle of Kuban. Velmi diskutované na fórech jsou zejména výkonové parametry nové La 5FN, která se stane zřejmě největší hrozbou pro letouny Luftwaffe. V tomto článku nabízím porovnání základních letových parametrů s FW 190 A-5 tak, jak budou stroje namodelovány v simulátoru. Další info k oběma strojům viz ZDE.

Pozn. Výkony v simulátoru by samozřejmě měly odpovídat parametrům reálných strojů, ale záleží na zdrojích, ze kterých autoři simulátoru odvodili referenční výkonové hodnoty, a proto je možné v některých případech o shodě s reálnými výkony polemizovat. Další výjimku tvoří údaje o maximálním povoleném čase použití jiných režimů motorů než nominálních – uváděná časová omezení jsou zjednodušenou možností, jak v simulátoru napodobit možné zničení motoru v důsledku jeho přetížení.

La 5FNFw 190A-5
Max. rychlost ve střemhlavém letu720 km/h850 km/h
Max. rychlost u země552/583 km/h (nominální/forsáž výkon)558 km/h (notleistung)
Max. rychlost ve 2500 m605 km/h (nominální výkon)
Max. rychlost ve 3000 m578 km/h (notleistung)
Max. rychlost ve 6000 m646 km/h (nominální výkon)
Max. rychlost ve 6400 m658 km/h (notleistung)
Dostup10500 m10600 m
Max rychlost stoupání u země20 m/s (s forsáží)15,4 m/s (kampfleistung)
Max rychlost stoupání ve 3000 m16,7 m/s (s forsáží)11,9 m/s (kampfleistung)
Max rychlost stoupání ve 6000 m12,5 m/s (s forsáží)9,7 m/s (kampfleistung)
Max. rychlost točení u země21 s (320 km/h IAS s forsáží)23,5 s (280 km/h IAS notleistung)
Max. rychlost točení ve 3000 m28 s (340 km/h IAS s forsáží)35,5 s (280 km/h IAS notleistung)
Nominální výkon motoru2400 RPM / 1000 mmHg (nelimitováno)2300 RPM / 1,2 ata (nelimitováno)
Výkon motoru s forsáží (boosted)2500 RPM / 1180 mmHg (max 10 min)
Kampfleistung (bojový výkon motoru)2400 RPM / 1,32 ata (max 30 min)
Notleistung (nouzový výkon motoru)2700 RPM / 1,42 ata (max 3 min)

Závěrečné zhodnocení:
La 5FN je díky forsáži, na kterou může letět až 10 min,  v malých a středních výškách (tj. min do 3000 km) minimálně o 25 km/h rychlejší než Fw 190A-5 letící na nouzový výkon. Se stoupající výškou se rozdíl změnšuje a v 6000 budou oba letouny s rychlostí zhruba na stejné úrovni. Fw si může dovolit střemhlavý let až o 130 km/h vyšší rychlostí než „Lavočka“. Při stoupání ve všech letových hladinách je však La 5FN výrazně rychlejší: v malých a středních výškách je rozdíl cca 5 m/s, u země tato hodnota dělá rozdíl ve stoupavosti o celých 25%(!). „Lavočka“ překonává Fw A-5 i v točení ve všech výškách – u země marginálně, ve středních výškách překvapivě výrazně.

Suma sumárum, ve Fw 190 A-5 „Lavočce“ FN neuletíte v horizontálním letu, neustoupáte ji, ani neutočíte. La 5FN má tedy ve všech klíčových parametrech navrch a pilotům Focke-wulfů tak nezbývá, než se spoléhat na moment překvapení a týmovou spolupráci. Lepší pro ně bude, držet se spíše ve vyšších výškách nad 3000 m a v případě ohrožení se pokusit unikat střemhlavým letem. Pilotům Fw 190 může k mírně vyšším výkonům pomoci volba „lehčí“ letové konfigurace odebráním vnější křídelních kanónů. O něco nižší procento odporu vzduchu lze také získat častější regulací (uzavíráním) bočních chladících klapek motoru.

Odkazy na orig. dokumenty k výkonům FW 190A-5:
Rychlosti v horizontálním letu:  ZDE (hodnotám uváděným autory simu odpovídá křivka č. 1 pro „notleistung“ tj. nouzový výkon motoru)
Rychlost stoupání: ZDE (údaje jsou opět zdá se v souladu s hodnotami uváděnými pro simulátor)

Orig. dokumenty k výkonům La-5FN nemám k dispozici. Problém však je, že německé srovnávací testy s ukořistěnou FN a ruské testy porovnávající FN s ukořistěným Fw 190 A-5 se značně liší. Hans W. Lerche testoval La-5FN, a i když hodnotil stav ruského stroje jako dobrý (údajně měl dobré lícování dílů zejm. bočních klapek a slotů, ale nevíme v jakém stavu opotřebení byl motor testované FN) dosahoval s ním podstatně nižších výkonů, než jaké uvádějí ruské zdroje (př. uvádí naměřenou maximální rychlost 520 km/h u země). Naopak ruské testy pravděpodobně použily velmi kvalitní vzorek La-5FN, který nemusel odpovídat standardu běžné sériové výroby, a proto výkony v testech mohou být nad běžným průměrem dosahovaných frontovými stroji.
Pozn. podle orig. manuálů se forsáž u La-5FN používala max. do výšky 2000 m.

Pro piloty