Câteva explicații privind supraîncărcarea și injecția de apă sau peroxizi de Daimler Benz pe avioanele celui de-al doilea război mondial.
Cuvinte cheie: motor, aeronavă, LuftWaffe, supraalimentare, limite, plafon, injecție, apă, octan, raport de compresie, îmbunătățire, Merlin
Motorul Daimler-Benz DB 605
rezumat
1) Introducere
2) Prezentare rapidă a principiilor tehnice de bază ale 605 DB:
- conceptul de bază și performanța acestuia
- sistemul de supraalimentare
3) Tabelul de performanțe și comentarii privind tipurile derivate: DB605A-, AM, AS, ASM, ASC, D, D-2, DB și DC.
4) Comparație cu motorul Merlin, compresor în două etape, rival direct al DB 605
Introducere.
Motorul Daimler-Benz DB 605 a fost o îmbunătățire a faimosului DB 601 și a servit pe același avion ca acesta din urmă: Messerschmitt BF 109 și BF 110. Versiunea 605 a fost utilizată din 1942, a dat mai multă putere la avioane, permițând urcarea la o altitudine mai mare și cu o capacitate de încărcare crescută. Ca și Me 109, DB 605 s-a dovedit indispensabil pe tot parcursul războiului. A fost îmbunătățit treptat pentru a rămâne competitiv și, din fericire pentru Luftwaffe, avea un potențial de dezvoltare bun, deși fiabilitatea sa a suferit un pic. Războiul a necesitat întotdeauna mai multă putere și performanțe mai bune la altitudine. DB 605 a reușit să îndeplinească aceste constrângeri utilizând un combustibil cu o putere octanică mai mare, rezultând rapoarte de compresie mai bune, mai multă putere la accelerare, o supraalimentare mai bună și injectarea unui amestec de apă sau a peroxizilor de detonare apă-metanol. Astfel, înfrângerea finală a Luftwaffe în 1944 nu poate fi pusă pe seama unei defecțiuni a acestui motor.
Din păcate (din punctul de vedere al germanilor), cele mai eficiente versiuni au fost puse în funcțiune în 1944 pe avioane prea „mari” când benzina lipsea deja și mai ales pilotate de începători neexperimentați. Au fost complet zdrobiți de forțele aliate.
Principiile tehnice de bază ale 605 DB
V-12 de 60 grade invers, răcire sub presiune - alezaj: 154mm, cursă: 160mm, deplasare totală: 35.7 litri - raport de compresie: 7.5 / 7.3 (87 octanici), 8.5 / 8.3 (index 96) b - lungime: 2303mm, înălțime: 1050mm, lățime: 762-845mm - greutate uscată: 730-745 kg, greutate asamblată: 764-815 kg - 4 supape pe cilindru, 1 arbore cu came - injecție directă - compresor mecanic cu turație variabilă (cu o treaptă) cu un ambreiaj hidraulic care se adaptează la presiunile barometrice legate de altitudine (DB 605L avea un compresor cu 2 trepte) - Turația motorului: max 2800, în sus: 2600, croazieră maximă: 2300 - performanță: 1435-2000 CP (altitudine 0) - altitudine evaluată în condiții de urcare: 5.8 - 8 km (cu excepția din nou DB 605L) - mai multe versiuni au fost echipate pentru utilizarea sistemului MW-50 sau GM-1
Sistemul de supraalimentare ..
În comparație cu motoarele echipate cu turbo sau compresor în două etape și forțe aliate cu două trepte, dezvoltarea lui Dim 605-a-etapa de la Daimler-Benz este remarcabilă.
Prin comparație, motoarele în două etape Merlin au urcat la o altitudine de 5.8 la 7.9 km. În luptele de altitudine ale lui 1944, performanțele 605 DB au rivalizat cu cele ale 60 și 70 Merlins, Spitfire și Mustang.
În timp ce supraalimentatoarele mecanice convenționale constau dintr-unul sau două compresoare controlate printr-o transmisie în două etape, Daimler-Benz a folosit un ambreiaj hidraulic ingenios adaptat la variațiile de presiune barometrice care au ajustat viteza compresorului și, în consecință, sursa de alimentare a motorului. la nevoile altitudinii momentului.
Metoda convențională induce o pierdere relativă de eficiență atâta timp cât aeronava nu și-a atins altitudinea de croazieră, deoarece compresorul folosește energie pentru supraalimentare. O reprezentare grafică a eficienței acestui tip de motor în funcție de altitudinea aeronavei ar arăta o linie „dinte de ferăstrău”: eficiența în prima treaptă ar crește odată cu altitudinea la altitudinea ideală pentru acea viteză, apoi ieșirea ar scădea până când se angajează a doua treaptă de viteză și ieșirea crește din nou la altitudinea ideală. Sistemul Daimler-Benz este mai flexibil. Reprezentarea grafică va arăta o curbă lină.
Diagrama de performanță și comentarii.
Click pentru a mari
Sursa: Mercedes-Benz AG, Arhive, Stuttgart, Germania. * = DB 605D nu a intrat în funcțiune înainte de primăvara anului 1944 cu Me 109G-10.
Comentarii.
Subcategoriile Me 109 au fost livrate cu următoarele motoare:
-Me 109g-1 până la G4: DB 605A-1
-Me 109G-5 / G-6: 605A-1 DB, AM, AS, ASM, (ASB, ASC?)
-Me 109G-8: DB 605A-1, AM
-Me 109G-14: 605A-1 DB, AM, AS, ASM, (ASB, ASC?)
-Me 109G-10: DB 605D, (D-2?) DB, DC
-Me 109K-4: DB 605dc, ASC
După cum arată tabelul, diferitele sub-categorii au dat rezultate foarte diferite. Astfel, performanțele Me 109G-6 au variat enorm, deoarece acest model a fost echipat cu multe motoare instalate în funcție de disponibilitatea momentului. 605A-1 DB era încă utilizat la sfârșitul războiului.
Despre MW-50
MW-50 (apă / metanol 50/50) a fost injectat prin admisia de aer și a servit ca un antidetonator, permițând o împingere mai mare sub altitudinea ideală. Evaporarea apei a răcit și aerul de alimentare, crescând greutatea alimentării.
Limitat de sistemul de supraalimentare, MW-50 a indus randamentul maxim să înceapă să scadă la 1.5 - 2 km sub altitudinea ideală, până când a devenit inactiv peste această altitudine (comparați, de exemplu, DB 605A -1 și AM).
Durata maximă de utilizare: de la 5 la 10 minute.
Constrângeri: rezistența la zbor scurtată și durata de viață a bujiei, greutatea suplimentară a rezervorului și a liniilor MW-50. Majoritatea subcategoriilor Me 109/1944 Me 45 au fost echipate pentru utilizarea MW-50.
Despre GM-1.
Un alt mod de a crește performanța a fost GM-1 (Göring Mischung 1).
Aceasta a constat în injectarea peroxidului de azot (nitro) în alimentatorul care depășește altitudinea ideală a motorului.
Oxidul de azot a servit ca „purtător” de oxigen pentru a crește eficiența la altitudini mari (utilizarea oxigenului pur fiind prea volatilă).
Efectul a fost fenomenal, crescând instantaneu puterea 25 - 30%.
GM-1 a fost folosit de grupuri de zbor de mare altitudine de la 1941. Volumul și greutatea excesivă au fost principalele constrângeri ale acestui sistem, iar supraalimentarea suplimentară a fost în general percepută ca fiind mai eficientă.
Comparație cu etapele Merlin 2.
Nu vom prezenta graficele de performanță ale motorului Merlin aici, deoarece ne lipsesc date exacte (sursele noastre sunt motoarele cu piston aliate ale aeronavei ale lui Graham White și avioanele de luptă ale lui Jane din al doilea război mondial).
Având în vedere vârsta de design a lui Merlin și puținele upgrade-uri pe care le-a primit, acest motor în două etape a fost o mașină superbă. În comparație cu motoarele germane, Merlin a fost mai ușor datorită utilizării relativ abundente a aliajelor ușoare.
Atunci când se compară randamentele, trebuie avut în vedere faptul că aliații au fost alimentați bine cu benzină cu octan ridicat (100 / 130 / 150). Germanii trebuiau să se ocupe de indici 87, 92 sau 96, speciile cu indici mai mari fiind extrem de rare.
Seria Merlin 60 a intrat în funcțiune la sfârșitul 1942 de vară, cam în același timp cu 605A-1 DB. Performanța Merlin 60 la o altitudine mare a fost superioară celei DB 605A-1. Această superioritate a durat până la 1944, când subcategoriile AS și D au preluat serviciul. Aceștia au egalizat și au depășit performanțele la mare altitudine ale lui Merlin (Rolls-Royce și Packard), cu excepția posibilă a Mark 70. Dar când GM-1 a intrat în acțiune, avantajul a fost cu siguranță la DB 605.
605 DB a performat bine la altitudine mică, în special la nivelul mării (a se vedea paragraful privind sistemele de supraalimentare). Din acest punct de vedere, 605A-1 DB a fost superior celui Merlins Mark 61, 63, 66 și 68. Superioritatea ultimelor DB 605 la altitudini mici și medii a fost foarte clară atunci când se utilizează versiunile MW50: Metanol / Apă-50 (AM, ASM sau versiuni cu octan ridicat și GM1 (DB, ASB) sau octan ridicat și GM1 și MW-50 (versiuni DC, ASC).
Apreciere a unui parteneriat: 605 DB montat pe Me 109G și K
Sosirea lui Me 109 G a coincis, aproape, cu inversarea poziției pentru germani: ofensivele aliate din Africa și Stalingrad. Luftwaffe s-a confruntat cu o vastă superioritate numerică, avioanele și piloții inamici au avut din ce în ce mai mult succes și în curând a venit Götterdämerung în apărarea teritoriului Reich, care a lipsit Luftwaffe de oamenii săi, echipament și combustibil.
Dacă există un simbolism în toate acestea, nu vom avansa. Dar s-a scris mult despre ura la G (Gustav) - blisterele de pretutindeni au distrus aerodinamica și aspectul acestei aeronave, a fost greu și greu de manevrat, la un pas înapoi din sub categoria F. Cu toate acestea, mulți dintre cei mai mari „Experten” au doborât o majoritate de dușmani în Gustav.
Me 109G a fost, ca și modelele anterioare, un interceptor foarte bun în timpul luptei. Acesta a fost echipat cu caracteristici pentru zborul cu viteză redusă, un tavan înalt și echipamente ușoare pentru a asigura o urcare foarte bună, chiar fenomenală, o accelerație rapidă în zbor la nivel și capacitatea de a face manevre susținute. . Armamentul normal, deși relativ ușor, era extrem de precis datorită poziției centrale a tuturor tunurilor.
Pe scurt, a fost un luptător bun și clasic.
Greutatea a crescut, desigur, odată cu introducerea de motoare mai puternice și mai grele, ceea ce a necesitat întărirea structurii, iar ușurința anterioară de pilotaj suferă puțin.
Deși este comparabilă cu noua aeronavă Aliată în ceea ce privește viteza, urcarea și plafonul de altitudine, în timpul luptelor din 1943 până în 1945 (împotriva bombardierelor de zi și a escortelor lor) imperfecțiunile din proiectarea acestor interceptori datând de la mijlocul anilor 30.
Echipat ca un bombardier cu două tunuri de 2 mm sub aripi, Me-Gustav a devenit dificil de utilizat. Acest lucru, precum și faptul că performanța la altitudine mare a fost mult mai bună decât cea a modelului FW 20, Gustav a preluat inițial stăpânirea asupra escortelor aliate. Aceste bătălii aeriene au avut loc la mare altitudine și viteză mare, iar la aceste viteze controlul Gustav a fost foarte dificil (datorită feedback-ului forței asupra comenzilor: sensibilitatea și eficacitatea controalelor au fost aproape zero, precum și stabilitatea direcțională. )
Odată cu pierderea manevrabilității, gustavul a devenit un interceptor mediocru și fiind un luptător ușor, Gustav nu mai putea concura cu noii luptători americani.
Versiunea originală:
Daimler-Benz DB 605
Lista de conținut.
1) Introducere
2) O notă scurtă cu privire la aspectele tehnice de bază ale DB 605
-dispunere bazică și performanță
-sistemul de supraalimentare.
3) Concentrându-se pe aplicațiile cu un singur motor ale acestui motor, sunt prezentate diagrame de performanță și comentarii asupra următoarelor subtipuri:
605A-1, AM, AS, ASM, ASB, ASC, D, D-2, DB și DC.
4) Comparație cu motoarele Merlin în două etape - rivalul direct al DB 605. 5) Evaluarea unui parteneriat: DB 605 a alimentat Me 109G și K.
Introducere.
Motorul Daimler-Benz DB 605 a fost o dezvoltare mai rapidă a faimosului DB 601 și a servit aceleași tipuri principale de aeronave ca predecesorul său: Messerschmitt bf 109 și bf 110. Introdus în 1942 a prezentat luptătorilor o putere mai mare de bază , performanță mai bună la altitudine - și greutate mai mare. Deoarece Me 109 a rămas un pilon de-a lungul războiului - la fel și DB 605. A fost dezvoltat progresiv pentru a rămâne competitiv și, din fericire, pentru Luftwaffe avea un potențial de dezvoltare bun, deși fiabilitatea a suferit oarecum. Războiul a cerut din ce în ce mai multă putere și - în vest - performanțe de altitudine și mai bune, iar această provocare a fost întâmpinată de DB 605 prin utilizarea de combustibil de calitate superioară, rapoarte de compresie mai mari, presiuni de creștere mai mari, o supraalimentare mai bună și injectarea de detonant apă-metanol și oxigen azotat purtător de oxigen. După cum sa dovedit, dispariția finală a forței de luptă Luftwaffe în 1944 cu greu poate fi pusă pe seama acestui motor principal de luptă al Luftwaffe. Din păcate, din punct de vedere al Luftwaffe, când versiunile fine de mare putere și altitudine au intrat în funcțiune în 1944, acestea au fost folosite într-un cadru de zbor supraetins pilotat de începători neexperimentați, care au murit de combustibil și au fost complet copleșiți de forțele aliate superioare.
Aspecte tehnice de bază ale 605 DB.
(Această descriere și următoarele tabele de performanță vor utiliza măsurători metrice.) - V-60 inversat la 12 de grade, răcit sub presiune - alezaj: 154 mm, cursă: 160 mm, volum total: 35,7 litri - raport de compresie: 7.5 / 7.3 (87 octan), 8.5 / 8.3 (96 octan) - lungime: 2303 mm, înălțime: 1050 mm, lățime: 762-845 mm - greutate uscată: 730 - 745 kg, greutate încorporată: 764 - 815 kg - 4 supape pe cilindru, 1 arbore cu came cu suspensie - injecție directă a combustibilului - compresor mecanic cu o singură treaptă cu viteză variabilă acționat printr-un ambreiaj hidraulic controlat barometric (DB 605L avea un compresor în două trepte) - rpm: max. 2800, urcare: 2600, max. croazieră: 2300 - performanță: 1435 - 2000 CP la nivelul mării - altitudine nominală în condiții de urcare: 5.8 - 8 km (din nou, cu excepția DB 605L). - mai multe versiuni echipate pentru a utiliza MW-50 sau GM-1
O notă despre sistemul de supraalimentare.
În comparație cu motoarele cu două trepte și turbo-încărcate ale puterilor occidentale, este extrem de important ceea ce Daimler-Benz ar putea realiza cu un singur stadiu DB 605. Prin comparație, motoarele Merlin în două trepte au avut o altitudine nominală variind de la aprox. 5.8 km până la 7.9 km. La luptele din 1944, performanța DB 605 a rivalizat cu cea a seriilor Merlins 60 și 70 de mare altitudine ale Spitfire și Mustang. În timp ce supraîncărcătoarele mecanice convenționale constau din unul sau două compresoare acționate printr-un angrenaj cu două trepte, Daimler-Benz a folosit un ambreiaj hidraulic ingenios controlat barometric, care a reglat viteza compresorului și, astfel, încărcarea motorului în funcție de necesități la o altitudine dată. Metoda convențională are ca rezultat o pierdere relativă a eficienței sub altitudinea nominală, deoarece compresorul folosește energie pentru a produce o surplus de încărcare. O prezentare grafică a puterii motorului în raport cu altitudinea ar arăta o linie „ferăstrău”: ieșirea în treapta de viteză mică crește odată cu altitudinea până la atingerea altitudinii nominale, apoi ieșirea scade până când treapta de viteză mare începe, când ieșirea crește din nou valoarea nominală se atinge altitudinea. În comparație, sistemul Daimler-Benz este mai flexibil. O prezentare grafică ar arăta o curbă superficială netedă. O sursă de pierdere a eficienței cu acest sistem este încălzirea progresivă a uleiului, deoarece presiunea din ambreiaj crește odată cu altitudinea.
Diagrame de performanță cu comentarii
Sursa: Mercedes-Benz AG, Arhive, Stuttgart, Germania. * = DB 605D nu a intrat în funcțiune decât în primăvara anului 1944 odată cu apariția Me 109G-10.
Comentarii.
Subtipurile Me 109 au fost livrate cu următoarele trenuri de alimentare:
109G-1 Prin G-4: DB 605A-1
109G-5 / G-6: DB 605A-1, AM, AS, ASM, (ASB, ASC?)
109G-8: DB 605A-1, AM, (altele?)
109G-14: DB 605A-1, AM, AS, ASM, (ASB, ASC?)
109G-10: DB 605D, (D-2?), DB, DC
109K-4: DB 605DC, ASC (altele?).
După cum arată tabelul, diferitele subtipuri oferă performanțe foarte diferite, astfel performanța 109G-6 variază în funcție de disponibilitatea sa. 605A-1 DB a fost încă instalat până la sfârșitul războiului.
O notă pe MW-50.
MW-50 (apă-metanol 50 / 50) a fost injectat în admisia de aer și a servit ca anti-detonant. Apa care se evaporă determină, de asemenea, ca aerul de încărcare să crească greutatea sarcinii. Limitat de performanța supraalimentatorului, maxima indusă de MW-50. producția a început să scadă 1.5-2 km. sub altitudinea nominală normală până când a devenit impotent și peste altitudinea nominală normală (comparați de exemplu DB 605A-1 și AM). Max. utilizare continuă: 5-10 minute. Sancțiuni: scurtează drastic rezistența zborului și durata de viață a bujiei, greutatea adăugată a rezervorului MW-50 și conductele. Cele mai multe subtipuri 109 de la 1944 / 45 au fost echipate pentru a utiliza MW-50.
O notă despre GM-1.
Un alt mod de îmbunătățire a performanței a fost GM-1 (Göring Mischung 1). Pe scurt, sistemul a funcționat prin injectarea oxidului de azot în supraalimentator. Oxidul de azot care servește ca purtător de oxigen pentru îmbunătățirea producției la o altitudine mare (oxigen pur care se preface prea volatil). Efectul a fost fenomenal, crescând instantaneu 25-30%. GM-1 a fost utilizat de antrenamentele de mare altitudine începând de la 1941. Greutatea excesivă și greutatea au fost sancțiuni majore, iar supraalimentarea suplimentară a fost mai eficientă.
Comparație cu Merlins în două etape.
Nu voi prezenta tabele de performanță pentru motoarele Merlin aici, parțial pentru a limita dimensiunea acestei pagini și parțial pentru că îmi lipsesc date detaliate (sursele mele sunt: „Motoare cu piston pentru avioane Aliate” de Graham White și „Avioane de luptă ale lui Jane din războiul mondial II ”).
Ținând cont de vârsta designului Merlin și de deplasarea relativ mică a acestuia, acest motor în două etape inter-ul și după răcire a fost o mașină superioară. În comparație cu motoarele germane, Merlin a fost lider în abundența relativă de metale pentru fabricarea aliajelor ușoare. La compararea acestor efecte, trebuie menționat faptul că aliații sunt alimentați cu combustibili de înaltă calitate (100 / 130 / 150 octan). Germanii trebuiau să facă legătura cu octanul 87, 92 sau 96, combustibilii de calitate superioară fiind în special rare. ADI a fost folosit de ambele părți în etapele ulterioare ale războiului.
Seria Merlin 60 a fost pusă în funcțiune la sfârșitul verii lui 1942, cam în același timp în care 605A-1 DB a intrat în funcțiune. Performanța la altitudine ridicată a seriei Merlin 60 a fost superioară 605A-1 DB. Această superioritate a durat până la 1944 când noile subtipuri AS și D au intrat în funcțiune. Aceste subtipuri tardive sunt atribuite performanțelor de mare altitudine ale Merlins (Rolls-Royce și Packard) poate cu excepția Mark 70. Când GM-1 a fost utilizat, imaginea s-a schimbat complet în favoarea 605 DB.
DB 605 a oferit, în principiu, performanțe bune la altitudine mică, în special la nivelul mării (citiți discuția despre sistemele de supraalimentare). În acest sens, DB 605A-1 a fost superior Mark 61, 63, 66 și 68 Merlin. Superioritatea marcajului târziu DB 605 la altitudine mică și medie a fost foarte pronunțată atunci când se utilizează MW-50 (AM, ASM), octanie ridicată și creștere mare (DB, ASB), creștere octanică ridicată și MW-50 (DC, ASC ).
Evaluarea unui parteneriat: 605 DB alimentat 109G și K.
Apariția 109G întâmplător, odată cu trecerea ireversibilă în averile de război pentru germani: ofensiva aliată în Africa și Stalingrad. Problemele unei lumi mai mari și mai avansate, inamicul și avioanele erau mai importante și în curând au venit în prim plan în apărarea apărării Reich-ului.
Dacă există vreun simbolism în asta, voi lăsa nerostit. Dar s-au scris multe despre modul în care Gustav era detestat - vezicule au distrus aerodinamica și aspectul avionului, a fost greu și nu răspundea, un pas înapoi în comparație cu sub-tipul F. Totuși, mulți dintre cei mai mari experți au înregistrat majoritatea uciderilor lor în Gustav.
Me 109G a fost un interceptor foarte capabil în luptător vs. luptă luptătoare. Acesta a fost dezvoltat cu un tavan înalt și a fost încărcat ușor și a avut, de asemenea, un impact fenomenal, o accelerare rapidă și capacitatea de a efectua o manevră susținută. Armamentul normal era relativ ușor și era exact mortal din cauza poziționării centrale a tuturor armelor. Pe scurt, a fost un clasic luptător de câini.
Greutatea crescută în cursul creșterii motoarelor mai grele, ceea ce a necesitat din nou consolidarea structurală și vechea ușurință de manipulare.
Deși ținând pasul cu noii luptători aliați în ceea ce privește viteza, urcarea și plafonul, în luptele din 1943-45 împotriva bombardierelor americane de zi și a escortelor lor, neajunsurile interceptorului vintage de la mijlocul anilor 30 trebuiau să se arate. Echipat ca un distrugător de bombardiere cu două tunuri sub 20 de aripi, Gustav a devenit foarte dificil. Ca urmare a acestui fapt și a faptului că performanța la altitudine mare a fost mult mai bună decât cea a modelului Fw 190, Gustav a preluat în primul rând luptătorii de escorte americani și britanici. Aceste bătălii aeriene au avut loc la mare altitudine și viteză foarte mare, iar la aceste viteze forțele de control ale lui Gustav au crescut foarte greu, capacitatea de reacție și eficacitatea suprafețelor de control au devenit foarte slabe la fel ca și stabilitatea direcțională. Manevrabilitatea s-a pierdut și Gustav a devenit o platformă de arme slabă. Fiind un interceptor ușor, Gustav nu a putut concura în scufundări cu noii luptători americani.
Totuși, aceste deficiențe nu trebuie suprasolicitate. Adevarata groază a luptelor aeriene asupra Germaniei a fost situația tactică absolut imposibilă, în care Luftwaffe s-a întins prea mult