Junkers med mere!

JUMO 205D i BV 138
På teknisk museum i Helsingør står der en motor som er ulig andre og teknisk set meget interessant.
Den ser som  på billedet og var lavet til, at anvende diesel som brændstof, hvilket er sjældent i luftfart grundet de lave temperaturer som er i de forskellige flyvehøjder, dieselolien tykner simpelthen, hvis det ikke bliver opvarmet eller fortyndet på forskellig måder og med sikre metoder.

Flyet motoren har siddet på, er en BV 138, kaldet den flyvende træsko eller Anders And – og er den eneste af typen som er tilbage i funktionel stand. Den flyvende træsko er på museet fordi i forsommeren 1945 holdt RAF en flyveudstilling med opvisning i Kastrup. Der blev nogle BV 138ere, ankret op i Øresund, angrebet med kanoner og raketter. De brændte og sank efterfølgende. Den på museet blev senere hævet og kan ses i en ødelagt stand men alligevel interessant.

Skibsværftet Blohm & Voss i Hamburg havde en flyafdeling. Ét af deres første projekter blev til denne berømte flyvebåd BV 138 som man kan se på museet, bestod den af et rummeligt skrog og 2 halebomme. Den havde 3 motorer af typen JUMO 5 som er nævnt herover og efterfølgende. Der var lidt problemer med at lande og starte fra vand da den var tung og for  at få den til at “slippe” havet, udstyrede man den ofte med to kraftige raketter som efter end brug blev kastet af når den var i luften og havde fart nok til at hæve sig ud af vandet. De første serier blev plaget af et resonans fra midterste motor.

Billedet her viser, at de tre propeller bevæger sig i samme plan. Det har som en dårlig bivirkning, at en af midt motorens propelspidser, passerer tæt forbi en yder motors, og med modsat bevægelsesretning, dette giver hvirvelfelter fra spidserne  et voldsomt stød i propellerne som opfattes som resonans. Man udrustede midt motoren med en fire-bladet propel, og så var resonansproblemet løst.

Denne nye Jumo 205D endte på museet, med en frisk historie, at en ung polytekniker, som også var frihedskæmper, stillede om morgenen d. 5. maj 1945 på Luftmarinestationen Margretheholm. Han fik lov til at kigge sig omkring. Han fandt denne Jumo 205D, endnu ikke pakket ud. Han fik lov til at tage den med sig og den har været brugt til undervisning på maskinretningen, på Polyteknisk Læreanstalt.

Junkers motor i BV 138 var en 6 cylinder 2- takts motor, med ventilløs længdeskylning og 12 stempler. Den har et vandret symmetriplan, som stemplerne arbejder henimod og væk fra i takt. Foroven og forneden er stemplerne forbundet via plejlstænger til hver sin krumtapaksel. Disse er forbundet med tandhjul, som ses forrest på motoren, og som sikrer, at stemplerne arbejder ordentligt sammen. I forreste cylinder er længdeskylningen vist: forneden er ind – portene, og foroven er ud – portene. Det er nødvendigt med tvangsskylleluft så derfor kompressoren bagest på nederst krumtapaksel. Brændstof dyserne sidder selvfølgelig i symmetriplanet.

Motoren er høj men ganske smal (se også motorgondolerne på BV 138), og mon den kunne konkurrere med benzin motorerne ang. vægt. pr. hk. Den var kendt for at støje med alle de tandhjul og kompressoren, og den trak 3 røgstriber efter sig, pga. dieselolien.

Motorens tilblivelse hænger sammen med manglende motorkraft i Junkers store et motors transport fly af typen Junkers Ju 52 1 m ( står for 1 motor).

Der var flere tiltag og afprøvninger med andre motortyper mest af typer som bruger benzin, modsat Jumo type 204 og 205.

Junkers Ju52 1m herover, var seneste model af en række af helmetal fly med bølge aluminium som dækplade hvor F13 var den første model til passagertransport, herefter også en række transport planer i forskellige størrelse og med forskellige motorer. Som man kan se på billederne var der store forskelle på disse og rækken af specielle udviklede typer specielt til transport af gods var der mange af.

Herunder er der en film om en moderne udgave. ACHATES har udviklet den, så der er liv i denne motortype endnu.

Når man læser om de mange opfindere og udviklere inden for teknik og som har gavnet land og befolkning kommer Hugo Junkers højt op på den europæiske tavle.

Han afsluttede sine ingeniørstudier i 1883 og begyndte at arbejde i sin fars selskab, men deltog snart på yderligere foredrag om elektromagnetisme og termodynamik og han arbejdede med udviklingen af den første modstempel motor.

For at måle opvarmningsværdien patenterede Junkers et kalorimeter og grundlagde en fremstillingsvirksomhed i 1892. Junkers introducerede personligt kalorimeteret på 1893’s verdens Columbian Exposition i Chicago, hvor det blev tildelt en guldmedalje.

De følgende år patenterede han en gasfyret varmtvandskedel, som han raffinerede som et  tankløs varmelegeme. I 1895 grundlagde han Junkers & Co. for at udnytte sine opfindelser, hvor Junkers fik betydelige gevinster af Junkers & Co. udtænkt, patenteret og udnyttet kalorimeter, husholdningsapparater (gas komfurer), trykregulatorer, gasolie-motorer, ventilatorvarmere og andre opfindelser.

Junkers ‘luftfartsarbejde begyndte for alvor i en alder af 50, da han arbejdede med ingeniør Hans Reissner i Aachen. Reissner havde udviklet et all-metal fly, hvorpå arbejdet først startede i 1909 på Brand Heath, udstyret med bølgeblikkvinge bygget af Junkers & Co. i Dessau. Jernvingerne blev patenteret et år senere. Junkers fik bygget en vindtunnel og opfandt en hydraulisk bremse.

Han havde fremsynede ideer om metalfly og flyvinger, men krigens fornødenheder holdt ham tilbage. Under første verdenskrig tvang regeringen ham til at fokusere på flyproduktion. I 1915 udviklede han verdens første praktiske all-metal-flydesign, Junkers J 1 “Blechesel” [1] (Sheetmetal Donkey), der overlevede i Deutsches Museum i München indtil WWII. Hans firmas første militære produktionsdesign i 1916–17 var den pansrede flykrop, to-sædet, alt-metal plan, kendt som Junkers J.I, betragtes som krigens bedste tyske jordangrebfly.

I løbet af denne tid tvang den tyske regerings IdFliegs militære luftfartsinspektorat ham til at fusionere sit firma med Anthony Fokker for at danne Junkers-Fokker Aktiengesellschaft den 20. oktober 1917.

I 1918 havde Junkers ‘firma med sin tidligere demonstrerede præference for monoplanmønster-flyframe-design skabt verdens første produktion med lavtvinget, enkeltsædet monoplan alt-metal kampfly, Junkers DI, som var banebrydende for brugen af ​​Alfred Wilms 1906 opfindelse af duralumin i en produktionsflyramme. D.I begyndte ikke i produktionen før i 1918. Han producerede også en to-sædet monoplan-jager, Junkers CL.I.

Junkers F.13 fra 1919 var den første af flere succesrige civile flydesign produceret af Junkers Flugzeugwerke: senere design inkluderer Junkers Ju 52 / 3m fra 1932. Gennem en række forretningsinitiativer var Junkers aktiv med at grundlægge og udvikle flyselskaber rundt om kloden, der oprindelig havde til hensigt at sælge dem fly.

Flyselskaber, hvor Junkers spillede en central rolle i de tidlige faser af deres udvikling, inkluderer Deutsche Luft Hansa og Lloyd Aéreo Boliviano. Flere forretningsforetagender mislykkedes som følge af større økonomiske eller politiske problemer, der hæmmede for lydtekniske planer. Junkers havde altid flere ideer: den massive firemotorede G.38, kaldet “Der Grosse Dessauer”, leveret til Luft Hansa, foretog ingen kommercielle ture i mange måneder, da han gentagne gange huskede det til fabrikken for forbedringer.

Jet Design og udvikling

Muligheden for jet fremdrift var blevet demonstreret i Tyskland i begyndelsen af ​​1937 af Hans von Ohain, der arbejdede med Heinkel-firmaet. Det meste af Reich Air Ministry (RLM) forblev uinteresseret, men Helmut Schelp og Hans Mauch så potentialet ved konceptet og opfordrede Tysklands flymotorproducenter til at starte deres egne programmer for jetmotorudvikling. Virksomhederne forblev skeptiske, og der blev foretaget lidt ny udvikling.

I 1939 besøgte Schelp og Mauch virksomhederne for at kontrollere fremskridtene. Otto Mader, leder af Junkers Motorenwerke (Jumo) afdeling i det store Junkers luftfartsfirma, sagde, at selv om konceptet var nyttigt, havde han ingen til at arbejde på det. Schelp svarede ved at oplyse, at dr. Anselm Franz, der derefter var ansvarlig for Junkers ‘turbo- og supercharger-udvikling, ville være perfekt til jobbet. Franz startede sit udviklingsteam senere samme år, og projektet fik RLM-betegnelsen 109-004 (109-præfikset, der blev tildelt af RLM var fælles for alle reaktionsmotorprojekter i WW II Tyskland, og blev også brugt til tyske WW II raketmotordesign til bemandet fly).

Franz valgte et design, der på én gang var konservativt og revolutionerende. Hans design adskiller sig fra von Ohains, idet han brugte en ny type kompressor, der muliggjorde en kontinuerlig, direkte strøm af luft gennem motoren (en aksial kompressor), der for nylig blev udviklet af Aerodynamische Versuchsanstalt (AVA – Aerodynamic Research Institute) i Göttingen. Den aksiale strømningskompressor havde ikke kun fremragende ydelse, ca. 78% effektiv under “virkelige verden” -forhold, men den havde også et mindre tværsnit, vigtigt for højhastighedsfly. Dr. Bruno Bruckmans gamle assistent på jetmotorprogrammet, Dr. Österich, overtog for ham i Berlin og valgte det aksiale flowdesign på grund af dets mindre diameter; [1] det var 10 cm (3,9 tommer) mindre end konkurrerende aksial-flow BMW 003. [2]

På den anden side havde han til formål at producere en motor, der var langt under dens teoretiske potentiale med henblik på at fremskynde udviklingen og forenkle produktionen. En vigtig beslutning var at vælge et simpelt forbrændingsområde ved hjælp af seks “flammedåser” i stedet for den mere effektive enkelt ringformede dåse. Af de samme grunde samarbejdede han hårdt om udviklingen af ​​motorens turbine med Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft (General Electric Company, AEG) i Berlin, og i stedet for at bygge udviklingsmotorer valgte han straks at begynde at arbejde med prototypen af ​​en motor, der kunne sættes direkte i produktion. Franzs konservative tilgang kom til udtryk fra RLM, men blev retfærdiggjort, selv når de givet de udviklingsproblemer, den skulle møde, gik 004 ind i produktionen og servicen godt foran BMW 003, den mere teknologisk avancerede, men lidt lavere, konkurrent (7,83 kN 1,760 pund).

I Kolbermoor, placeringen af ​​Heinkel-Hirth-motorværkerne, fandt Fedden Mission, ledet af Sir Roy Fedden, fremstilling af jetmotor var enklere og krævede lavere færdigheder og mindre sofistikeret værktøj end stempelmotorproduktion; faktisk kunne det meste af fremstillingen af ​​hule turbineblade og pladearbejde udføres ved hjælp af værktøj, der bruges til fremstilling af karrosseripaneler. [3] Fedden kritiserede selv fastgørelsen af ​​004’s kompressorhus, der var i to halvdele, boltet til statorenhedernes halvsektioner. [4]

Teknisk beskrivelse og test

Forfra af en Jumo 004-motor monteret i en nacelle på en Me 262-fighter. Trækstarterhåndtaget til Riedel APU-enheden til at starte 004 er tydeligt synligt i midten af ​​motorens indsugningsafleder.

Riedel starter, med pull-start håndtag og kabel

Den første prototype 004A, der blev konstrueret til at køre på diesel, blev først testet i oktober 1940, dog uden udstødningsdyse. Det blev benchtestet i slutningen af ​​januar 1941 til et øverste skub på 430 kgf (4.200 N; 950 lbf), og arbejdet fortsatte med at øge produktionen, idet RLM-kontrakten havde sat mindst 600 kgf (5.900 N; 1.300 lbf) skub [5].

Vibrationsproblemer med kompressorstatorerne, der oprindelig var udvendigt udvendigt, [6] forsinkede programmet på dette tidspunkt. Max Bentele, som en luftfartsministeriets rådgivende ingeniør med baggrund i turboladervibrationer, hjalp til med at løse problemet. [6] De originale aluminiumsstatorer blev erstattet med stålstaller, i hvilke konfiguration motoren udviklede 5,9 kN (1.300 lbf) i august og passerede et 10-timers udholdenhedskørsel på 9.8 kN (2.200 lbf) i december. Den første flyvetest fandt sted den 15. marts 1942, hvor en 004A blev ført højt op af en Messerschmitt Bf 110 for at køre motoren under flyvning. 004 brugte en otte-trins aksial-flow-kompressor med seks [7] aksiale forbrændingskamre (fremstillet af pladestål) og en et-trins turbin med hule klinger. [4]

Den 18. juli fløj en af ​​prototypen Messerschmitt Me 262s for første gang under jetstrøm fra sine 004-motorer, og 004 blev bestilt i produktion af RLM i det omfang.