Kategorie
1939-1945

Silniki lotnicze firmy Daimler-Benz stosowane na niemieckich samolotach myśliwskich

Kolejną serią silników w gałęzi motorów DB 605 po linii A była linia D. Wśród nich znajdowały się motory DB 605 DB i DC. Silnik DB 605 DB mógł wykorzystywać oba rodzaje dostępnego w Niemczech paliwa, natomiast DB 605 DC pozwalał na podwyższenie ciśnienia doładowania do poziomu 1.98 ata(( Wersja DB używała 1.80)). Jeśli mamy w pamięci trudną sytuację gospodarki niemieckiej i problemy z zapewnieniem odpowiednich dostaw paliwa fakt ten staje się niezwykle istotny. Sprawy pogorszyły się jeszcze dodatkowo gdy do chaosu produkcyjnego dołączyły problemy z systemem transportowym Rzeszy. W takich okolicznościach wymienność paliwa okazywała się ważnym atutem i pozwalała podtrzymać operowania samolotów w przypadku niedoboru któregoś z paliwa. Silniki DB 605 D pozwalały na osiąganie większej mocy na wyższych pułapach w porównaniu ze starszymi wersjami.
Niemcy mając świadomość zbliżania się swoich silników do kresu ich możliwości i z braku dostępnych od ręki alternatywnych motorów zdecydowali się podnieść moc jednostek napędowych przy pomocy wtryskiwania dodatkowych substancji. Można tu wyróżnić dwa systemy.
GM-1 był systemem w którym wtryskiwano podtlenek azotu pozwalający na zapewnienie silnikowi większej ilości paliwa podczas lotu na dużym pułapie dzięki wprowadzeniu do obiegu dodatkowej porcji tlenu. Mieszanka była wtryskiwana bezpośrednio do sprężarki i używana na wysokościach na których osiągi silnika spadały. Wykorzystywano ją z paliwem niskooktanowym.
MW 50((Była tez mieszanka MW 30 o innym stosunku użytych środków: 30% metanolu, 69.5% wody, 0.05% środka antykorozyjnego.)) z kolei stanowił mieszankę wody, metanolu i środka antykorozyjnego w proporcjach 50, 49,5 i 0,05. Pozwalał na podwyższenie kompresji poprzez wzrost gęstości powietrza. Poza tym mieszanka wpływała na chłodzenie cylindrów silnika oraz w połączeniu z paliwem wysokooktanowym działała zabezpieczając przeciw spalaniu stukowemu, co miało istotne znaczenie przy występowaniu dużej kompresji lub wysokiego ciśnienia doładowania. Ostatnią z zalet tego systemu było zapewnienie stosunkowo wysokiej czystości tłoków, pierścieni, zaworów i głowic co również miało wpływ na osiągi silnika. Mieszanka była używana poniżej pułapów znamionowych dla danego silnika. Mogła być używana przy temperaturach do -50 stopni Celsjusza(( J.C. Mermet, Messerschmitt…, 11-12.)).
W sumie w latach 1941-1945 wyprodukowano około 42400 motorów DB 605 wszystkich typów. Podobnie jak to miało miejsce w przypadku silnika DB 603 doszło do poważnych problemów podczas opracowywania tego silnika. By je rozwiązać zdecydowano się nawet sięgnąć po wsparcie ze strony specjalistów z konkurencyjnej firmy Junkers. W początkowym okresie opinie o jednostce napędowej DB 605, które trafiały do Inspektora Generalnego Fuftwaffe feldmarszałka Erharda Milcha nie były pochlebne. Padły nawet oskarżenia w kierunku silnika jako winowajcy utraty kilku sławnych pilotów zarówno w lotnictwie nocnym jak i dziennym. Ze stenogramów powstałych podczas spotkań Milcha wynika jasno, jak duże tarcia występowały pomiędzy firmami, które mogły uciekać się nawet do celowego ignorowania wskazań RLM jak to mogło mieć miejsce w przypadku systemu smarowania dla silników DB 605 sugerowanego i opracowanego przez Junkersa, a skreślonego najprawdopodobniej bez prób według słów Milcha. Będąc w położeniu człowieka oczekującego szybkich efektów z racji sytuacji na froncie wewnętrzne gierki pomiędzy firmami zupełnie go nie interesowały i oczekiwał rezultatów obojętnie kto miałby ich dostarczyć(( G. Hentschel, Die geheimen Konferenzen des Generalluftzeugmeisters, Koblenz 1989, s. 72.)).
Podczas produkcji silników DB 605 cały przemysł i wojsko znajdowało się pod duża presją ze strony czasu i sytuacji na froncie. Sprawą gardłową stawały się osiągi na dużych pułapach. Próbowano temu zaradzić zmieniając również przełożenie śmigła
Myśliwce Bf 110 napędzane były jedynie w pierwszych wersjach motorami Junkersa Jumo 210 B, jako że podobnie jak w przypadku Bf 109 motory DB 600 nie były jeszcze gotowe. Od modelu B wprowadzono jednak do użycia DB 600 i silniki te pozostały już na stałe jako napęd ciężkich myśliwców Messerschmitta. Początkowo były to DB 600 A w wersji Bf 110 C, zastąpione w wyposażone we wtrysk paliwa motory DB 601. Dawało to niewielką przewagę w niektórych manewrach w powietrzu, gdyż ujemne przeciążenia nie dławiły silnika co miało miejsce w silnikach gaźnikowych z pływakami((Rozwiązaniem wprowadzonym w samolotach Spitfire był gaźnik membranowy dzięki któremu wreszcie piloci alianccy mogli wykonywać podobne manewry jak Niemcy w swoich samolotach z wtryskiem paliwa. W tym miejscu warto dodać, że wtryski wcale nie pozwalały na „wszystko” przy ujemnych przeciążeniach. Spisywały się lepiej, ale nie zalecano lotów na plecach przez dłuższy czas, czy też wykonywania figur akrobacyjnych wiążących się z takimi lotami przez dłuższy czas. Zatem i podczas walki maszyna mogła wykonać pewne manewry lepiej, ale niekoniecznie było to zalecane przez producenta. Wnioski w podsumowaniu artykułu: <http://www.spitfireperformance.com/spit1vrs109e.html> [15.11.2012])). W myśliwcach dwusilnikowych znalazły zastosowanie te same motory, które montowano w Bf 109, a więc DB 601 A, N czy też później F o mocy 1350 KM. Od wersji G wprowadzono silniki DB 605 o mocy 1475. Model ten był najszerzej produkowanym Messerschmittem 110 i pozostawał na linii zakładów do końca wojny. Podobne napędy stosowano w samolotach Me 210. W silnikach samolotów Bf 110 stosowano ciekawe rozwiązanie rozruchowe zimnego silnika, a w którym wykorzystywano tzw. benzynę rozruchową składającą się z benzyny i eteru. Do użycia tej mieszanki wykorzystywany był ręczny system wykorzystujący niewielki zbiornik połączony z pompką obsługiwaną przez pilota(( J. Ledwoch, Messerschmitt Bf 110, Gdańsk 1994, s. 50.)).
W samolocie Me 410 zastosowano silnik DB 603. Silnik ten był rozwinięciem jednostek DB 601, który powstał poprzez jej powiększenie i wzmocnienie. Podobnie w przypadku myśliwca Do 335 zdecydowano się na zastosowanie silników DB 603, które w wersji E rozwijały 1750 KM a w wersji G 2000 KM. Prace nad tym motorem przeciągały się znacznie, co wywołało spore zaniepokojenie w kierownictwie Luftwaffe. Daimler-Benz zaczął opracowywać silnik na długo przed rozpoczęciem wojny i zaproponował go RLM jesienią 1936. Pierwotnie wskazywano na możliwą do osiągnięcia moc rzędu 1400-1500 KM(( Warto zwrócić uwagę jaką mocą dysponowały wtedy pierwsze silnik DB 600 czy też motory Junkersa, które napędzały pierwsze Messerschmitty. Wzrost mocy był bardzo duży i w przypadku pierwszych Junkersów był aż dwukrotny. W przypadku pierwszych serii DB 600/601 było to o około 500 KM więcej. )) RLM uznało jednak, że prace nad silnikiem należy wstrzymać. Jest to kolejny przykład, krótkowzroczności głównodowodzących((Co charakterystyczne pomimo nakazu Daimler-Benz nadal prowadził ukryte prace, które musiał jednak zaprzestać całkowicie w 1938 roku kiedy zaostrzono nakaz wstrzymania prac. Poza odmianą benzynową opracowywano również wersję dieslowską. )). Do prac powrócono w 1940 roku co wiązało się z zamówieniem pierwszej serii 120 silników.
Zasadniczo DB 603 to koncepcyjnie silnik podobny do DB 601. Powiększono w nim pojemność do 44,5 l. Inaczej rozłożono świece zapłonowe, sprzęgnięto regulator silnika z urządzeniem odpowiedzialnym za ustawienie śmigła, wprowadzono chłodzenie pod ciśnieniem, pozwalające na osiąganie temperatur rzędu 115 stopni Celsjusza w układzie(( Później podniesione nawet do 125 stopni dla mieszanki wody i glikolu na poziomie 50/50. Nominalna temperatura pracy wynosiła wtedy 115 stopni na ziemi i 112 stopni na pułapie 12000m.)), dodano unowocześnioną sprężarkę rozwijającą pełne ciśnienie na pułapie 5700m. By wyrównać ciśnienie doładowania dla obu rzędów zdecydowano się zmniejszyć sprężanie w rzędzie cylindrów położonym bliżej sprężarki. Jako że silnik przewidziany był dla maszyn dwusilnikowych zdecydowano się zbudować wersję obracające się w różnych kierunkach. Również w przypadku DB 603 pojawiła się potrzeba osiągania zadowalającej mocy na coraz wyższych pułapach i w tym kierunku poszły prace projektowe. Sięgnięto po sprawdzone metody, jak zmiana paliwa na to o większej liczbie oktanowej, zwiększenie sprężania czy zmiany w sprężarkach pozwalające na osiąganie maksymalnego ciśnienia doładowania na pułapie 7400m. W wersjach rozwojowych L i N wprowadzono już dwustopniowe sprężanie (współczesne samochodowe silniki benzynowe BMW posiadają małą sprężarkę pozwalającą zwiększyć ciśnienie przy niższych obrotach i pomóc w ten sposób większej sprężarce, również VW stosował ta metodę używając kompresora i sprężarki), chłodzenie doładowywane powietrza czy kierownice wstępne przed sprężarką. Dzięki tym zabiegom udało się osiągnąć maksymalne ciśnienie na pułapie 9200 a nawet 11000m. W sumie wyprodukowano 8758 motorów DB 603((K. von Gersdorff, H. Schubert, S. Ebert, Flugmotoren und Strahltriebwerke, Bonn 2007, s. 110-112.)).
Konsekwencją decyzji z 1936 roku był brak motorów tej mocy w 1940, kiedy sytuacja III Rzeszy uległa zmianie i nagle okazało się, że potrzebne są mocniejsze silniki. W lutym zamówiono 120 motorów tego typu, a do końca wojny wyprodukowano 8758 sztuk. Silniki jeszcze w 1942 roku potrafiły przepracować 100 godzin bez problemu, a niektóre ulegały awarii znacznie wcześniej. Taka nierówność w 1942 roku może być zaskakująca. Wtedy presja na przemył niemiecki, jego obciążenie i zagrożenia były nieporównywalnie mniejsze jak te z choćby roku 1944. Testy w locie silników również sprawiały problemy, co wywoływało spore zdenerwowanie u Milcha. Zwłaszcza fakt ograniczenia prób w locie w okresie zimowym. Podczas prób objawiły się też kłopoty z łożyskami i konieczna stała się wymiana na inny typ(( Podobne opóźnienia z łożyskami powstały w przypadku motoru DB 605. )).
Silniki Daimler-Benz przez długi czas stanowiły o sile niemieckich samolotów bojowych i z pewnością można ustawić je w jednym rzędzie z rewelacyjnymi konstrukcjami firmy Rolls-Royce czy też Pratt & Whitney.

dr Krzysztof Kuska

Bibliografia

Źródła
BA/MA RL10-477
Bf 109 G-2 mit Motor DB 605, Augsburg Juni 1942.
L.Dv.228/3 (Entwurf)BF 109 E1 und E3, Ausgabe 1939.
Pozycje zwarte
Gersdorff K. von , Schubert H., Ebert S., Flugmotoren und Strahltriebwerke, Bonn 2007.
Hentschel G., Die geheimen Konferenzen des Generalluftzeugmeisters, Koblenz 1989.
Hitchcock T. H. , Bf 109 F, Sturbridge 1990.
Kens Karlheinz, Nowarra Heinz J., Die Deutschen Flugzeuge 1933-1945, München 1972.
Kowalski T. J., Samolot myśliwski Messerschmitt Bf 109 F, Warszawa 1996.
Kowalski T. J., Samolot myśliwski Messerschmitt Bf 109K, Warszawa 1998.
Ledwoch J., Messerschmitt Bf 110, Gdańsk 1994.
Mermet J.C. , Messerschmii Bf 109 G-1 through K-4. Engines and Fittings, bmw 1999.
Michulec R., Me 109, cz. 2, Gdańsk 1997.
Michulec R., Messerschmitt Me 109, cz. 1, Gdynia 1997.

Artykuły i materiały publikowane w internecie
<http://www.spitfireperformance.com/spit1vrs109e.html> [dostęp 15.11.2012]
<http://kurfurst.org/Engine/Boostclearances/DB605_142ban_June1942.html>[ dostęp 15.02.2012]
<http://kurfurst.org/Engine/Boostclearances/DB601_RPM_increase.html>[15.02.2012]

Zdjęcie: Przekrój silnika DB 601 – Źródło: depositfiles.com [ dostęp 20.10.2011]

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.