Heinkel He 280 Забытый конкурент Me 262
Прототип He 280 V1, DL + AS на взлетно-посадочной полосе.
С 1935 по 1945 год авиационный завод Ernst Heinkel Flugzeugwerke Rostock, позже известный как Ernst Heinkel AG, сыграл значительную роль в разработке реактивного движения и его применении в авиации. Пионером реактивного движения в Германии был Ганс Хольцварт, который в начале XNUMX века первым построил газовую турбину с камерой с управляемым процессом сгорания.
Однако настоящими пионерами реактивного движения были французы. Еще в 1908 году инженер Караводайн разработал теоретические предположения, а затем построил первый импульсный реактивный двигатель. Год спустя инженер из Марконнета разработал двигатель с компрессором с внешним приводом. В 1910 году Анри Коанда построил самолет с пропеллером, размещенным в туннельном корпусе, который обеспечивал большую тягу, чем обычно установленный пропеллер. В 1916 году Август К. Э. Рато сконструировал турбокомпрессор, приводимый в движение энергией выхлопных газов авиационного двигателя. Изобретение сразу же воплотили в жизнь американцы. В 1918 году Стэнли Мосс применил в двигателе Liberty турбокомпрессор, увеличив его мощность с 230 до 366 л.с.
Первый реактивный двигатель был запатентован в 1921 году французом Максимом Гийомом. Двигатель был оснащен камерой сгорания, компрессором и турбиной, приводимой в движение выхлопными газами, и стал прототипом для всех последующих конструкций. Однако в то время ни одна крупная компания, связанная с авиационной промышленностью, не заинтересовалась этой идеей. В 1930 году англичанин Фрэнк Уиттл получил патент № 347206 на реактивный двигатель с компрессором и осевой турбиной, камерой сгорания и круглым выхлопным соплом, что вызвало интерес к реактивному движению на Британских островах и привело к создание первого реактивного самолета несколько лет спустя.
Подготовка к запуску He 280 V1.
В Германии после окончания Первой мировой войны работы над новым авиационным движителем велись на заводе Хейнкеля. Работы значительно ускорились лишь в середине 30-х годов после официального объявления о создании ВВС Германии — Люфтваффе. В апреле 1936 года Хейнкель нанял молодого ученого, выпускника физического факультета Геттингенского политехнического университета (Геттинген). Это был Ханс-Иоахим Пабст фон Охайн, родившийся 14 декабря 1911 года в Дессау, и он проводил исследования реактивного движения еще будучи студентом с осени 1933 года. Свою первую экспериментальную модель газовой турбины он построил в 1935 году в автомобильная мастерская Bartels & Becker в Геттингене. Вскоре после этого, 15 мая 1935 года, он подал патент на «Способ создания воздушных потоков, специально предназначенных для движения самолетов», который после утверждения в середине 1936 года был засекречен.
Идея реактивного движителя, разработанная фон Охайном, основывалась на роторном двигателе непрерывного сгорания, который создавал реактивную тягу, используя принцип отдачи реактивной струи. Схема работы двигателя была очень проста: поступающий спереди воздух через воздухозаборник подавался в компрессор, где термодинамически сжимался центробежным компрессором. Затем под давлением нагнетался в камеру сгорания, где смешивался с постоянно впрыскиваемым топливом, после чего инициировалось воспламенение, и топливно-воздушная смесь быстро сгорала, т. е. окислялась. Повышение температуры увеличивало объем и кинетическую энергию образующихся газов. Сжатый воздух с повышенной энергией проходил по каналам газовой турбины, соединенной с компрессором, что приводило во вращение весь агрегат. Приводимая во вращение турбина приводила в действие компрессор с помощью вала. За турбиной ускоренные газы, все еще обладая высокой кинетической энергией, выходили в виде потока и далее расширялись и ускорялись в коническом выходном сопле, создавая тягу, которая была источником движения самолета. В качестве топлива использовался авиационный бензин, а затем легкое дизельное топливо.
Фон Охайн использовал центробежный компрессор, а не осевой, как в более современных турбореактивных двигателях. Технологически центробежный компрессор было проще построить и использовать. Центробежный компрессор, также известный как радиальный компрессор, работает за счет потока сжатого воздуха, перпендикулярного оси вращения компрессора. Динамическое сжатие газа происходит за счет того, что лопатки выбрасывают его наружу под действием центробежной силы, отсюда и название центробежный компрессор. Степень сжатия не превышает значения 3, чаще всего она составляет около 2-2,5. Центробежные компрессоры, несмотря на простоту конструкции, имели свои недостатки. Главным из них был их большой диаметр, что повлияло на габариты двигателя, он был коротким, но «громоздким». Еще одним недостатком была ограниченная степень сжатия.
Камеры сгорания, расположенные по многокамерной системе, были важным элементом двигателя. Это были одиночные, продолговатые, автономные цилиндрические камеры, каждая со своей топливной форсункой и системой инициирования зажигания, замкнутыми в независимом корпусе. Камеры располагались радиально вокруг центральной части двигателя сразу за компрессором, и выхлопные газы из каждой камеры сливались в единый поток в выхлопном канале.
Единая, кувшинная камера сгорания состояла из двух основных частей: стального внешнего кожуха и жаровой трубы из жаропрочного сплава внутри. Огневая труба была основным элементом, в котором происходил весь процесс горения. Он был закрыт сверху и имел соответствующую форму, так что нагнетаемый в него воздух замедлялся, завихрялся и смешивался с впрыскиваемым топливом. Затем было инициировано зажигание. По периметру пожарной трубы были кольца с отверстиями, ведущими к пожарной трубе. Диаметр отверстий увеличивался сверху вниз. Это было связано со второй задачей пожарной трубы, которая заключалась в том, чтобы поддерживать и развивать процесс горения, линейно подавая все больше и больше воздуха. Воздух от компрессора нагнетался в каждую камеру сгорания в пространство между наружной рубашкой и жаровой трубой. Первичный воздух, т. е. воздух, поступающий внутрь пожарной трубы в ее верхней части, смешивается с топливом для его воспламенения. Остальной воздух, протекающий по трубе, вытеснялся внутрь, снабжая кислородом и вызывая увеличение энергии процесса горения и, следовательно, повышение термодинамического давления. Нагнетаемый по камере сгорания воздух охлаждал ее, создавая тепловую изоляцию между жаровой трубой и наружным кожухом, что предотвращало чрезмерный нагрев наружных частей двигателя и планера.
