Pirna 014
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Pirna 014
Bundesarchiv Bild 183-53500-185, Leipzig, Frühjahrsmesse, Strahltriebwerk.jpg
Motor a reacción Pirna 014 en la Feria Spring Leipzig en marzo de 1958.
Escribeturborreactor
origen nacionalAlemania del Este
FabricanteIndustriewerke Ludwigsfelde
Primer intento11 de septiembre de 1959
Principales aplicacionesBaade 152
Desarrollado porJumo 012

El Pirna 014 era un turborreactor axial diseñado en Alemania del Este (o la RDA) a mediados o finales de la década de 1950 por ex ingenieros de Junkers , que fueron repatriados a Alemania del Este en 1954 después de estar bajo custodia en la Unión Soviética después de la Segunda Guerra Mundial . [1]

Origen

Después de que los grupos restantes de ingenieros de tecnología aeronáutica alemanes, aquellos que aún no estaban a punto de ser repatriados de regreso a casa, se concentraron en Sawjelowo al norte de Moscú en diciembre de 1953, comenzó la planificación del desarrollo de un avión civil de cuatro motores a reacción. El papel de jefe de investigación y desarrollo de motores se asignó al (entonces Dipl.-Ing.) Ferdinand Brandner , mientras que (entonces Dipl.-Ing.) Brunolf Baade se encargó de la dirección general del proyecto.

Antes de que Brandner finalmente regresara con su familia en Austria , después de verse obligado a permanecer en la Unión Soviética durante 9 años, seleccionó a su suplente (entonces Dr.-Ing.) Rudolf Scheinost para continuar su trabajo y liderar el desarrollo del motor. El proyecto de motor 014 , una continuación de la secuencia de numeración de los motores a reacción anteriores de Jumo, se llamó en ese momento Dwigatel 014 (de reactivnyi dvigatel , literalmente "propulsión a chorro") y se le dio alta prioridad.

En cuanto al avión de pasajeros que estaba previsto que fuera propulsado por el proyecto 014 , era el avión de pasajeros Baade 152 , que se desarrollaría y construiría como avión de preproducción en VEB Industriewerke Dresden (Fábrica 803), [2] parte del cual era el más tarde VEB Flugzeugwerke Dresden .

El 5 de julio de 1954, el último grupo de 200, principalmente ingenieros, pero finalmente también los principales líderes y mentes técnicos, llegó a la ciudad sajona de Pirna . Si bien solo algunas personas, por ejemplo Ferdinand Brandner o Günther Bock, partieron de nuevo poco después hacia sus destinos finales en Austria y Berlín Occidental , la mayoría estaba ansiosa por continuar con el desarrollo de motores y aviones en la RDA. En una parte de la ciudad llamada Sonnenstein (literalmente piedra solar , que a su vez está situada en una meseta entre los valles de los ríos Elba en el norte y Gottleuba en el oeste), el trabajo se centró en la planificación de operaciones futuras / construcción de fábricas y relacionado con 152 y014 comenzó casi al instante.

Primero operaron desde los edificios de HV-18 ( Hauptverwaltung 18 , que se estableció anteriormente, en 1951/1952), hasta que comenzaron los trabajos de construcción para los trabajos de desarrollo del motor en el verano de 1955. Un nuevo edificio de diseño y administración, casi idéntico a el de Dresde se encuentra en la fábrica 801, se construyó. Se terminaron dos grandes plantas de ensamblaje y fabricación, varios bancos de pruebas de motores (con sus características torres), grandes tanques subterráneos destinados a pruebas de funcionamiento, otras salas e instalaciones sociales, además de viviendas para los trabajadores.

VEB Entwicklungsbau Pirna (Factory 802) (rebautizada como VEB Gasturbinenbau und Energiemaschinenentwicklung Pirna en 1961, más tarde en 1970 transformada en VEB Strömungsmaschinen Pirna ) fue fundada oficialmente allí el 1 de mayo de 1955. (Otras obras de desarrollo y fábricas que más tarde formaron la industria de la aviación de Alemania Oriental fueron fundada en la misma fecha. Ver Historia de la industria de la aviación de Alemania Oriental .) La documentación del proyecto que ya se había comenzado antes del regreso final de los ingenieros involucrados a Alemania, fue ampliada por un equipo nuevo y ampliado que ahora se encuentra en Pirna y se prepara para la creación de prototipos.

Desde los inicios en 1954 hasta la finalización de las nuevas fábricas en 1957, las instalaciones de Pirna funcionaron básicamente como el centro espiritual de investigación, desarrollo y producción relacionados con la aviación en la RDA. Solo a partir de ahí, fue que el nivel de alta dirección se trasladó a sus nuevas oficinas en Dresde.

Diseño y desarrollo

Diseño

Citas: Mewes 1997, p. 36-39.
Fue diseñado como un turborreactor de un solo eje y flujo único. La concepción básica fue un desarrollo posterior del diseño ya aplicado con gran perfección en Junkers Jumo 004 y Junkers Jumo 012 , así como en los motores BMW 003 y BMW 018 . En este diseño, el compresor, la cámara de combustión y la turbina son atravesados ​​en dirección axial por el aire tomado directamente de la entrada.

Las experiencias adquiridas por la dirección técnica en la Unión Soviética durante el desarrollo posterior de los motores Junkers y BMW mencionados, así como desarrollos completamente nuevos como TW-2, NK-2 / NK-4 (nombres de programas soviéticos de desarrollos Jumo 022, que conducen a TV -022 y 2TV-2F) junto con el turbohélice de alta potencia NK-12 se consideraron durante el diseño y construcción de componentes para este nuevo proyecto de motor.

Este conocimiento ahora estaba sirviendo como base para que el equipo ampliado de Pirna desarrollara un motor a reacción moderno, simple y robusto a partir de la documentación del proyecto ya existente, que sería adecuado para un avión civil de acuerdo con las necesidades específicas en cuanto a requisitos de energía, manejo simple, confiabilidad. y bajo mantenimiento.

Compresor

El compresor axial de doce etapas se acopló directamente a la turbina de dos etapas, al igual que en el Jumo 012. Esto dio como resultado una construcción de cojinetes relativamente simple y una capacidad de control ventajosa.

La carcasa del compresor era una construcción de chapa de acero soldada, dividida en dos partes. La mitad superior contenía los sistemas de control de combustible y motor, más tarde también el control de arranque automático y las bobinas de encendido para dos encendedores ubicados en la zona superior de la cámara de combustión.

Motor de control

El control del motor se manejaba mediante una unidad de comando compacta y completamente automática que utilizaba una acción de palanca con una sola mano probada de Junkers. En varios estados de vuelo, la producción de combustible puede variar mucho. Por lo tanto, los inyectores de combustible ubicados en los quemadores recibieron dos etapas, lo que resultó en una buena eficiencia en un amplio rango operativo.

Cámara de combustión

La cámara tenía un diseño anular de lata. Sobre la base de las experiencias con las cámaras tipo lata de Junkers (Jumo 004) y las cámaras de tipo anular de BMW (BMW 003), esta elección de diseño se aplicó con éxito ya durante el período soviético. Se utilizaron 12 latas de quemadores y 60 bolsas de aire (integradas en la pared interior y exterior), junto con varios canales de aire más. Esta construcción demostró una eficiencia de aproximadamente un 98% de grado de quemado dentro de la cámara de combustión durante las pruebas de banco.

Esta construcción logró un flujo completo de aire de enfriamiento de las paredes de la cámara, por lo que estaban relativamente protegidas de las altas temperaturas dentro de la cámara, que alcanzaban hasta 3200 ° C en el área de la llama. Por lo tanto, se determinó que los requisitos térmicos para la pared de la cámara y los materiales de las bolsas de aire eran considerablemente más bajos al principio. Se calculó que la temperatura de entrada del motor era de alrededor de 780 ° C (1050 ° K), ya que los materiales resistentes a temperaturas más altas no estaban disponibles en este momento.

Turbina

Para la turbina de reacción de dos etapas, se logró un bajo efecto de enfriamiento para los discos de la turbina utilizando un hábil flujo de aire, que se desvió desde debajo de la cámara de combustión y se dirigió hacia adentro, hacia el eje. Las palas de la turbina no se enfriaron, pero las palas de guía para la primera etapa de la turbina se fabricaron huecas.

La mayor parte del gradiente térmico de los gases de escape se distribuyó por igual en ambas etapas de la turbina; el resto se convirtió en un empuje de 3150kp, utilizando una boquilla de empuje fija.

Motor de arranque / generador

El montaje de ambos componentes ha cambiado; ya no estaban conectados mediante un portaequipo separado detrás del motor. Integrado en un solo componente e insertado en la bala de admisión, trabajaba directamente en el eje, donde se acoplaba con el motor-rotor mediante un conjunto de transmisión separado para el motor de arranque.

Tanque de aceite

Originalmente para ser montado debajo del motor, fue rediseñado como un tanque de aceite anular. El nuevo lugar de montaje estaba ahora en el área del difusor, frente a la fundición de entrada de aire.

Fundición de entrada de aire

Este componente se fabricó con un diseño de fundición de metal ligero. Usando una transmisión del separador acoplada al rotor del compresor, se accionaron el portador de equipo montado en la parte superior para la bomba de combustible y el transmisor de presión de control, así como el bloque de la bomba de aceite.

Sistema de soplado

Inicialmente, se instalaron 4 trampillas de purga (válvulas) rectangulares; más tarde se cambiaron a 8 solapas redondas. Además, durante el proceso de rediseño, específicamente desde el motor prototipo V-07 en adelante, esta implementación se cambió a un sistema diferente, mejor controlable, que involucró una correa de soplado anular.

Revisión A0

Citas: Mewes 1997, p. 39-42.
Se usó un motor modelo designado V-00 para probar el ensamblaje y las posiciones de los componentes, tuberías y accesorios. Las posiciones de las conexiones eléctricas / de tuberías también se determinaron y emparejaron después de las coordinaciones realizadas con las personas responsables de la construcción de la estructura del avión en Klotzsche.

Paralelamente, se construyó un primer motor de prueba en VEB Entwicklungsbau Pirna . Este era el motor V-01, que solo en este momento adoptó la designación final del programa "Pirna 014" que se derivó tanto del nombre de la ciudad como de la designación anterior. Tomó dos años de tiempo de construcción y montaje; así que en octubre de 1956 se hizo posible un primer ensayo.

Revisión A1

Citas: Mewes 1997, p. 47-49.
Los cambios introducidos para la revisión A-1 fueron:

  • Perfiles de paletas de compresor recientemente calculados
  • El ya mencionado cinturón de soplado anular, que se abría y cerraba continuamente
  • Una etapa de compresor adicional, montada aguas arriba antes de la primera etapa de compresor y la colada de entrada de aire
  • Un control del sistema de soplado automático, dependiente de las revoluciones y la aceleración, integrado en la unidad de comando
  • Sistema de deshielo de admisión (con gestión de tubería aislada adicional asociada y un intercambiador de calor que se montó sobre la turbina)

Durante las pruebas del compresor, se descubrió que el rango operativo del compresor era demasiado estrecho para altitudes de crucero superiores a 5000 m. Por lo tanto, el compresor de la revisión A-0 que ya se concibió en la Unión Soviética tuvo que ser rediseñado.

Esos cambios relacionados con las paletas del compresor y el sistema de purga dieron como resultado un comportamiento del rotor más silencioso y suave, así como mejores características de la bomba. Las revoluciones críticas asociadas estaban ahora en un rango más adecuado para el vuelo, lo que resultó en un rango operativo más amplio del compresor.

El consumo de aire se incrementó en 5,5 kg / s (52,0 kg / sa 57,5 ​​kg / s), lo que resultó en un aumento de empuje de 30,89 kilonewtons (6,940 lb f ) a 32,36 kilonewtons (7,270 lb f ).

Con esta revisión, el deshielo de admisión mediante un sistema de deshielo integrado se probó en los meses de invierno de 1960. Además, las pruebas de choques con aves no perturbaron el funcionamiento del motor. (Consulte la sección Ensayos especiales ).

Ensayos

Ensayos de banco

El motor V-01 se puso en marcha por primera vez el 12 de octubre de 1956 en el banco de pruebas de motores 2 del complejo de edificios 62 con carga reducida durante unas 2,5 horas. [3] Empujar el motor a plena carga no era posible en este momento, la razón era el uso de materiales no resistentes al calor, ya que no estaban disponibles en el país.

La intención original era simplemente realizar mediciones aerodinámicas que demostraran la funcionalidad correcta del banco de pruebas del motor, así como probar la circulación de aceite en un motor terminado. Sin embargo, se tomó la decisión de dejar que el motor funcionara libremente con su propia energía. Después de cinco intentos de arranque, se logró el encendido, el chorro alcanzó cuidadosamente las 6200 rpm. No se registraron interrupciones.

El primer accidente ocurrió el 25 de febrero de 1958. Durante la prueba 50 de V-01 en el banco de pruebas del motor 1, falló la etapa 2 de la turbina, lo que provocó la destrucción parcial del motor desde la cámara de combustión en adelante. (Mewes 1997, p. 42.)

Todos los motores prototipo desde el V-02 al V-14 se utilizaron esencialmente para pruebas y pruebas de funcionamiento. Tales pruebas, así como las pruebas de resistencia, eran necesarias para asegurar la certificación de aeronavegabilidad del motor. Después de cinco años de investigación y desarrollo, en la segunda mitad de 1959 se logró la certificación de tipo después de que el motor V-017 completara con éxito una prueba de resistencia de 150 horas. Por lo tanto, se cumplió un requisito previo importante para el inicio de las pruebas de vuelo.

Ensayos de vuelo

La primera prueba de vuelo se realizó el 11 de septiembre de 1959, utilizando un Ilyushin Il-28R con el motor montado en la parte inferior del fuselaje.

Se utilizaron cuatro motores A-0 en el segundo prototipo 152 / II V4 de Baade 152.

Fin del programa

Debido a decisiones políticas, que estaban asociadas con los intereses soviéticos, el programa Baade 152 y todos los demás programas de aviones en desarrollo en VEB Flugzeugwerke Dresden , que en ese momento era toda la industria aeronáutica de la RDA, se detuvieron en 1961. Excepto por restos menores , la industria aeronáutica en la RDA se disolvió. Los motores Pirna 014 que ya se producían en serie (revisiones A0 y A1) en VEB Industriewerke Ludwigsfelde (Factory 807) [4] se destinaron a otros usos, incluso como generadores de energía de emergencia.

Aplicaciones

  • Baade 152 - motores principales (4x), dos en cada góndola
  • Buques antisubmarinos de clase "Hai": revisiones A2 y A3, motores de producción que fueron modificados para su reutilización como generadores de gas que impulsan dos turbinas de gas (3677 kW cada una) para formar una planta de propulsión de turbinas de gas. Esta combinación se llamó Pirna 051/1 y se instaló en 13 de los 14 barcos de la clase. [5]

Variantes

  • Pirna 014-A0 - versión de preproducción, 1957
  • Pirna 014-A1 - versión de producción en serie, 1959
  • Pirna 014-A2 - modificado de los motores de producción existentes para el uso de generadores de gas naval, 1961
  • Pirna 014-A3 - modificado de los motores de producción existentes para el uso de generadores de gas naval, 1961
  • Pirna 014-A5 - generador de gas para usar en combinación con turbina de gas en la planta de turbina de gas de carga máxima Pirna E-1 , 1962
  • Pirna 014-C - proyecto, variante de A-0, 1960

Nuevos desarrollos

  • Pirna 016 - proyecto, integrado un compresor de nueva construcción, estaba destinado a reemplazar el antiguo 014, 1958
  • Pirna 018 - proyecto, motor de prueba de turbohélice para pruebas de compresores
  • Pirna 020 - proyecto, motor de prueba de turborreactor de doble flujo para pruebas de compresores

Tabla de variantes

DesignacionEscribeDiseñoCompresiónConsumo de combustible específicoConsumo de aireTemperatura de entrada de la turbinaEmpuje o poderPeso en secoVelocidad
Pirna 014-A0Turborreactor12V2T7: 10,85 kg / km / h52,0 kg / s1050 ° K3,150 kilopondios (30,900 N; 6,900 lb f )1.060 kg (2.340 libras)8000 rpm
Pirna 014-A1Turborreactor12V2T +7: 10,86 kg / km / h57,5 kg / s1070 ° K3.300 kilopondios (32.000 N; 7.300 lb f )1.050 kg (2.310 libras)8200 rpm
Pirna 014-CTurborreactor12V2T +7: 10,859 kg / km / h57,5 kg / s1070 ° K3.300 kilopondios (32.000 N; 7.300 lb f )1.065 kg (2.348 libras)8200 rpm
Pirna 016 (proyectado)Turborreactor12V3T11,9: 10,72 kg / km / h60,4 kg / s1035 ° K3.500 kilopondios (34.000 N; 7.700 lb f )1.050 kg (2.310 libras)8700 rpm

Disposición: V = etapas del compresor de flujo axial, T = etapas de la turbina. (+ indica etapa adicional)

Especificaciones (Pirna 014-A0)

Datos de Mewes, Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR.

Características generales

  • Tipo: turborreactor
  • Longitud: 3.446 mm (135,7 pulgadas)
  • Diámetro: 981 mm (38,6 pulgadas)
  • Peso en seco: 1.060 kg (2.340 lb)

Componentes

  • Compresor: flujo axial de doce etapas
  • Combustores : cámara de combustión canular , 12 latas
  • Turbina : dos etapas
  • Tipo de combustible: queroseno / combustible para aviones (especificación T-1)

Rendimiento

  • Empuje máximo : 3,150 kilopondios (30,900 N; 6,900 lb f ) a 8000 rpm, sin postcombustión
  • Relación de presión total : 7: 1
  • Flujo másico de aire: 52,0 kg / s
  • Temperatura de entrada de la turbina: 1050 K
  • Consumo específico de combustible : 0,85 kg / km / h
  • Relación empuje-peso : 2,97

Lista de motores producidos

Mesa de prototipos (Factory 802)

Pirna 014

DesignacionVarianteUso
V-000---
V-01A---
V-02A0---
V-03A0---
V-04A0---
V-05A0---
V-06A0---
V-07A0---
V-08A0---
V-09A0---
V-10A0---
V-11A0---
V-12A0---
V-13A0---
V-14A0---
V-15A0---
V-16A0---
V-17A0---
V-18A0---
V-19A0---
V-20A1---
V-21A0---
V-22A1---
V-23A0---
V-24A0---
V-25A1---
V-26A1---
V-27A1---
V-28A1---
V-29A1---
V-30A1---
V-31A1---
V-32A1---
V-33A1---
V-34A1---
V-35A1---

Pirna 014-C

DesignacionVarianteUso
V-00C---
V-01C---
V-02C---

Pirna 016

DesignacionVarianteUso
V-01----

Pirna 018

DesignacionVarianteUso
V-00----
V-01A---
V-02A---
V-03A---

Pirna 020

DesignacionVarianteUso
V-01A---

Mesa de producción en serie (Factory 807)

DesignacionVarianteUso
L-10---
L-20---
L-30---
L-40---
L-50---
000A0---
001A0---
002A0---
003A0---
004A0---
005A0---
006A0---
007A0---
008A0---
009A0---
010A0---
011A0---
012A0---
013A0---
014A0---
015A0---
016A0---
017A0---
018A0---
001A1---
002A1---
003A1---
004A1---
005A1---
006A1---
007A1---
008A1---

Supervivientes

Sobrevivientes que se sabe que existen:

  • Un turborreactor Pirna 014 A2 (el antiguo A0 / V-16), convertido en un generador de gas para la planta de turbinas de gas Pirna 051/1, se exhibe (como un corte ) en la sección de aviones del Museo del Transporte de Dresde .
  • En el Deutsches Museum de Múnich , Pirna 014 A0 / V-05 se muestra en la sección de aviones (también en forma de corte). Fue transferido desde su ubicación anterior en la Universidad Tecnológica de Dresde, donde se utilizó como objeto de enseñanza.
  • Un jet de revisión A1 está en exhibición en el Museo Industrial de Chemnitz . [6] Este ejemplo en particular se usó en una lancha rápida después de 1961, cómo se muestran claramente las modificaciones realizadas en el sistema hidráulico en la parte central. Además, falta la boquilla de escape en la parte trasera.
  • Según Mewes, se colocó un generador de gas Pirna 014 A5 junto con una pequeña turbina de gas Pirna 029 en el comedor de las instalaciones de Strömungsmaschinenbau Pirna GmbH . La empresa, que fue la sucesora de VEB Strömungsmaschinen Pirna después de la privatización en 1990, entró en insolvencia ya en 1995 y finalmente se declaró en quiebra dos años después. El edificio se vendió a un inversor privado en 2011. [7] Aún no se ha determinado la ubicación actual del motor.
  • Otro modelo seccionado todavía puede ser propiedad de la Universidad Tecnológica de Dresde , en las instalaciones de la Facultad de Ciencias del Transporte, que se encuentra en el edificio Gerhart Potthoff .

  • Pirna 014 A0 / V-16 en el Museo del Transporte de Dresde

  • Pirna 014 A0 / V-05 en Deutsches Museum Múnich

  • Pirna 014 A0 / V-05 en Deutsches Museum Munich - vista frontal

  • Pirna 014 A0 / V-05 en el Deutsches Museum de Múnich - vista detallada

  • Pirna 014 A0 / V-05 en el Deutsches Museum de Múnich - vista detallada

  • Pirna 014 A0 / V-05 en el Deutsches Museum de Múnich - vista detallada

  • Pirna 014 A0 / V-05 en Deutsches Museum Munich - compresor

  • Pirna 014 A0 / V-05 en Deutsches Museum Munich - compresor

  • Pirna 014 A0 / V-05 en Deutsches Museum Munich - vista lateral

  • Pirna 014 A0 / V-05 en Deutsches Museum Munich - vista posterior

Ver también

Desarrollo relacionado

  • Ferdinand Brandner

Motores comparables

  • BMW 003
  • BMW 018
  • Junkers Jumo 004

Listas relacionadas

  • Lista de motores de aviones

Referencias

Libros

Mewes, Klaus-Hermann (1997). Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR: Entwicklung, Erprobung und Bau von Strahltriebwerken und Propellerturbinen . Aviatic-Verlag. pag. 159. ISBN 9783925505393.

Citas
  1. ^ "Das Triebwerk-Entwicklungswerk Pirna (Werk 802)", www.flugzeug-lorenz.de Consultado el 26 de julio de 2012.
  2. ^ "Das Flugzeug-Serienwerk 803", www.flugzeug-lorenz.de Consultado el 27 de julio de 2012.
  3. ^ "Das Triebwerk-Entwicklungswerk Pirna (Werk 802)", www.flugzeug-lorenz.de Consultado el 26 de julio de 2012.
  4. ^ "Aus der DDR-Luftfahrtindustrie", www.gerdspriess.de Consultado el 26 de julio de 2012.
  5. ^ "Gasturbine Pirna 014", www.parow-info.de Consultado el 21 de julio de 2012.
  6. ^ "Turbostrahltriebwerk Pirna 014", archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine www.saechsisches-industriemuseum.de Consultado el 2 de agosto de 2012.
  7. ^ "Kaufvertrag zum Speisehaus unterzeichnet", www.pirna.de Consultado: 2 de agosto de 2012.

enlaces externos

  • http://www.skybird-ev.de/152/152.htm (la mayor parte solo en alemán)
  • "Tipo 014" una descripción de vuelo de 1959
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