Kategorie
1939-1945

Silniki lotnicze firmy Daimler-Benz stosowane na niemieckich samolotach myśliwskich

Streszczenie Summary
Artykuł prezentuje podstawowe modele silników lotniczych produkowanych przez firmę Daimler-Benz na potrzeby niemieckich myśliwców tłokowych z okresu II wojny światowej. Przedstawione zostały kluczowe motory z uwzględnieniem liczących się rozwiązań konstrukcyjnych mających wpływ na jakość produkowanych jednostek napędowych. The paper presents the basic models of aircraft engines manufactured by Daimler-Benz for the German piston engined fighters of the Second World War. The most popular engines are presented, taking into account the key structural solutions affecting the quality of Daimler-Benz engines.
Hasła indeksowe Key Words
Daimler-Benz, silnik lotniczy Daimler-Benz, aircraft engine

Silniki firmy Daimler-Benz (DB) były użytkowane na niemieckich myśliwcach od początku do końca wojny. Powstało bardzo wiele odmian tych skądinąd doskonałych motorów, które w początkowym etapie starć stanowiły absolutną światową czołówkę.
Rodzina silników Daimler-Benz oznaczana była w niezmieniony sposób przez całą wojnę i wyglądała następująco: DB 60X Y(ZA) gdzie X był kolejną cyfrą, a Y, Z i A stanowiły oznaczenia zazwyczaj literowe((Tego typu schemat był stosowany na serynie użytkowanych silnikach. Wraz z pracami rozwojowymi numeracja musiała naturalnie rosnąć i wprowadzono kolejne numery 610, 611 itd.)).
Firma Deimler-Benz powstała w wyniku fuzji firm Deimler i Benz na fali postpierwszowojennych przemian w 1926 roku. Na czele zespołu konstruktorów odpowiedzialnych za powstanie całej serii doskonałych silników stali inż. dypl. A. Berger oraz Fritz Nallinger.
Pierwszym silnikiem firm DB montowanym na niemieckich myśliwcach był motor DB 600, nad którym prace zaczęto jeszcze w 1932 roku. Wywodził się on w prostej linii od jednostki eksperymentalnej F 4. Była to klasyczna 12 cylindrowa jednostka w układzie odwróconego V(( Taki sposób montażu powodował znaczące ułatwienia podczas wszelkich czynności obsługowych. Główne miejsce do którego musiał mieć dostęp mechanik to głowica. Gdyby silnik był umieszczony klasycznie dostęp byłby znacząco utrudniony – pamiętajmy, że samolot stał na kołach i w takim przypadku nos był wyżej od ogona co dodatkowo utrudniało pracę.)), rozwijająca jak na owe czasu sporą moc 800 KM. Do zasilania w mieszankę paliwową używano gaźników. Zgodnie z przyjętymi założeniami dowództwa silnik miał pojemność w okolicach 30 litrów. Podczas procesu tworzenia Luftwaffe DB 600 był jedynym dobrym silnikiem, którym można było napędzać samoloty. W tej kwestii konsekwencje pierwszej wojny odniosły spodziewany skutek. Niemcy byli zapóźnieni, a lata zastoju okazały się w perspektywie całej II wojny światowej nie do odrobienia. W kolejnych wersjach rozwojowych udało się dzięki zmianie m. in. gaźników podnieść moc aż do 1050 KM. Wyposażano go również w doładowanie- tzw. Bodenlader i w późniejszym okresie Mitteldrucklader pozwalający na rozwinięcie pełnej mocy na pułapie 4000m (4800m). W sumie powstało 2281 silników DB 600((K. von Gersdorff, H. Schubert, S. Ebert, Flugmotoren und Strahltriebwerke, Bonn 2007, s. 102.)).

Dalszy rozwój tego silnika został jednak wstrzymany, jako że Niemcy wprowadzali właśnie pewną innowację techniczną, która pozwoliła im osiągnąć przewagę sprzętową na frontach II wojny światowej. W silnikach zaczęto montować wtrysk paliwa pozwalający na nieprzerwane funkcjonowanie w każdych warunkach również podczas ujemnych przeciążeń, kiedy to silniki gaźnikowe dławiły się z powodu przerw w dostawie mieszanki. Prace nad wtryskiem prowadzono w kooperacji z firmą Bosch już od 1935 roku. Przebiegały one sprawnie, a wyniki były na tyle zadowalające, że wprowadzenie do produkcji seryjnej silnika z wtryskiem znacznie przyspieszono.
Z silnikami DB 601 Niemcy weszły do wojny i to one napędzały myśliwce Messerschmitt Bf 109. W latach 1937-1943 wyprodukowano 19000 sztuk tych silników. Koszt jednostkowy w roku 1941 wynosił 28000 RM, a na wyprodukowanie jednego egzemplarza bez osprzętu potrzeba było 2420 roboczogodzin. W odmianie DB 601 A legitymował się mocą 1175 KM. Motor DB 601 E będący jego następcą legitymował się już mocą 1350 KM na pułapie 4800m. Poza wzrostem mocy silnik był dłuższy od swojego poprzednika, co wykluczyło jego montaż w okaptowaniu podobnym do tego z wersji E((T. H. Hitchcock, Bf 109 F, Sturbridge 1990, s. 2. Firma opracowała też model oznaczony jako N i będący mający 1175 KM na pułapie 5212m dzięki użyciu paliwa C3 (benzyna C-2 była naturalna a C-3 syntetyczna), wyższej kompresji, płaskich tłoków. Silnik ten zastosowano w pierwszych dwóch seriach wersji F z racji ciągłego dopracowywania motorów E. Niektóre opracowania podają inną moc dla tego silnika. (Nowarra) później pojawiła się wersja DB 601 N z poprawioną sprężarką „verbeserte lader”.)). Jeszcze w okresie przed wojną do wersji B motoru 601 wprowadzono do doładowania silnika bezstopniowe sprzęgło hydrauliczne sterowane ciśnieniowo. Obroty sprężarki rosły wraz ze wzrostem wysokości by osiągnąć maksymalną wartość na tzw. Volldruckhöhe 24000 obr. na min. Dzięki temu możliwe było zrezygnowanie z dwubiegowej sprężarki. Krzywa silnika podczas wzrostu wysokości przebiegała znacznie lepiej i nie występowała typowa dziura w osiągach przy układzie z biegami. Od wersji N produkowanej w dużych ilościach dla Bf 109 F wprowadzono na szeroką skalę wtrysk GM-1 pozwalający znów uzyskać Niemcom przewagę w wyścigu technologicznym.
W 1940 roku wprowadzono możliwość chwilowego zwiększenia obrotów dla silników DB 601A i DB 601 N(( Silniki DB 601 N słabo sprawdzały się w warunkach ekstremalnego zimna. W wyniku gwałtownych skoków temperatur traciły szczelność, a działo się to już po kilku godzinach lotów. Dochodziło w nich też do szybkiego zużywania się świec zapłonowych. Jagdgeschwader 54 w trakcie zimowych miesięcy wymienił aż 103 silniki wersji N w swoich Bf 109. BA/MA RL10-477 s. 39.)) z odpowiednio 2400, 2600 do 2600 i 2800 obrotów. Taki manewr można było wykonać jedynie powyżej pułapu na którym występowało pełne ciśnienie czyli powyżej 5500 m. Pozwalało to chwilowo podnieść osiągi, ale bardzo zużywało silnik i zalecano stosować ten sposób jedynie w sytuacjach krytycznych i na bardzo krótki czas. By umożliwić przekroczenie maksymalnych obrotów bez szkody dla samolotu należało wyłączyć automat zajmujący się skokiem śmigła i korelowaniem go z obrotami(( http://kurfurst.org/Engine/Boostclearances/DB601_RPM_increase.html [15.02.2012])).
W porównaniu z silnikami konkurencji w klasie motorów 12 cylindrowych DB 601 miał kilka technicznych innowacji m. in. w sposobie rozwiązań w dziedzinie chłodzenia, czy tez w postaci zabezpieczania przed przegrzaniem silnika gdyby doszło do zastosowania zbyt dużego doładowania na zbyt małej wysokości. Zabezpieczenie to można było obejść podczas startu na okres jednej minuty kiedy to potrzebna była pełna moc. Oczywiście wszystko było zautomatyzowane i po upływie ustalonego czasu przepustnica była odpowiednio cofana by nie zniszczyć silnika. Automatyzacja obsługi skomplikowanego urządzenia jakim był silnik lotniczy była w Niemczech posunięta bardzo daleko co przekładało się na istotną przewagę podczas lotów bojowych odciążając pilota od skupiania uwagi na wielu zbędnych dla wykonania zadania czynnościach. Tendencja taka jest szczególnie ważna we współczesnych samolotach kiedy to poziom skomplikowania urósł do niebotycznych rozmiarów w porównaniu z okresem II wojny światowej. Zasada jednak jest ta sama – pilot ma skupić się na zadaniu, a nie na obsłudze maszyny, która ma mu umożliwić wykonanie zadania.
W związku z rosnącymi wymaganiami starano się podnieść moc silników i pokłosiem tych starań był motor DB 605 A będący udoskonaloną wersją DB 601 E(( J.C. Mermet, Messerschmii Bf 109 G-1 through K-4. Engines and Fittings, bmw 1999, s. 10.)). W porównaniu z nim((O ile DB 601 E był motorem schodzącym, o tyle nie był jednostką złą. Jego jakość potwierdziła się podczas walk na froncie wschodnim, kiedy to musiał pracować w ekstremalnych warunkach. Sprawdził się lepiej niż nowocześniejszy DB 601 N. Przy ekstremalnie niskich temperaturach problemem były nieszczelne zawory, co w normalnych warunkach zdarzało się dopiero po 80 godzinach pracy. BA/MA RL10-477 s. 41.)) nieznacznie powiększono średnice cylindrów co zaowocowało zwiększeniem pojemności z 33,9 do 35,7l. By zwiększyć moc dodano większą sprężarkę, podniesiono obroty oraz dodano system zabezpieczający smarowanie na dużych pułapach. Udoskonalona sprężarka z ciśnieniowym hydraulicznie sterowanym sprzęgłem pozwalała na rozwinięcie pełnej mocy na pułapie 7800m w ostatnich wersjach. Moc startową podniesiono w nim do 1475 KM, a licencyjne wersje zostały sprzedane do Włoch i Szwecji(( Włosi produkowali go pod licencyjnym oznaczeniem FIAT RA 1050 R.C. „Tifone”)). W tym silniku wprowadzono do użycia wtrysk mieszanki metanolu pozwalając podnieść moc do 1800 KM podczas startu. Do napędu silnika nadal używano benzyny B4. W przypadku benzyny C-3 i wtrysku wody moc wzrastała do 2000KM. Również tu stopień sprężania był różny w zależności od tego czy rząd cylindrów znajdował się bliżej sprężarki czy dalej.
Silniki reprezentowały wysoki poziom, ale w trakcie ich użytkowania pojawiły się problemy z przepalaniem cylindrów co działo się przy maksymalnych obrotach. W związku z tym na pewien czas zakazano używania obrotów na poziomie 2800 i ciśnienia 1,42 atm podczas startu i w sytuacjach awaryjnych((http://kurfurst.org/Engine/Boostclearances/DB605_142ban_June1942.html [15.02.2012])). W przypadku wystąpienia tego zjawiska konieczne było natychmiastowe obniżenie obrotów i możliwe było dotarcie do najbliższego lotniska. Messerschmitt podjął odpowiednie kroki by zaradzić problemowi i wprowadził m. in. wzmocnione tłoki o wyższej odporności. Starsze modele silników miały mieć wymieniane tłoki podczas pierwszego przeglądu.
Ciekawym rozwiązaniem były dwie świece zapłonowe o różnych długościach na każdy z cylindrów. Element stosowany dziś choćby w silnikach samochodów marki Alfa Romeo, ale znany już od dłuższego czasu. Takie rozwiązanie pozwalało na efektywniejsze spalanie mieszanki. Według podziału z 1942 roku silniki DB 605 miały napędzać już istniejące modele Bf 109 i Bf 110, natomiast DB 603 miały napędzać nowe modele. Silnik ten miał sporo odmian i zdarzały się zapożyczenia jak choćby większej i efektywniejszej sprężarki z motorów DB 603 w wersji AS. Model AM posiadał wtrysk mieszanki MW 50 i zasilany był benzyną C3. Wiązało się to z istotnymi ograniczeniami. Silnik mógł pracować również na benzynie B4, ale w przypadku jej wykorzystania i braku mieszanki MW 50 niemożliwe było używanie pełnej mocy. Model ASM był wersją tożsamą z AS, ale przeznaczoną do użytkowania benzyny C3. Podobnie jak w silnikach BMW stosowano system odpalania jednostek napędowych w warunkach zimowych poprzez dodanie niewielkiej ilości benzyny do oleju.

Autor: dr Krzysztof Kuska

dr Krzysztof Kuska , analityk bezpieczeństwa, specjalista w dziedzinie lotnictwa wojskowego, historyk. Współpracował m.in. z magazynami: "Jane's Defence Weekly", "Defence and Security Alert", „Airforces Monthly”, „Combat Aircraft”, „Lotnictwo Aviation International” , „Lotnictwo", "Polska Zbrojna". Więcej na krzysztofkuska.com.