Přeplňování letadlových motorů

[lkala]

Analýza, grafy, popis ...



Témata odděleny a sloučeny. Cílem diskuse je podrobně osvětlit, který ze způsobů přeplňování je lepší. Resp. jaké systémy používali Němci, Britové, Američané, Rusové či Japonci u pístových letadlových motorů v době druhé světové války pro zvýšení jejich výkonů v různých letových hladinách nebo jako nouzové řešení.



Hvězdicové motory BMW 801, Junkers Jumo 222, Švecov AŠ-82, Pratt & Whitney R-4360, řadové Daimler-Benz DB 603, Junkers Jumo 213, Napier Sabre, Merlin, etc.

Mohlo by Vás zajímat:
Motory hvězdicové vs. motory řadové
Přístroje pro sledování chodu leteckých motorů
Pístové letecké motory

Upravil Lord.

Téma bylo rozděleno, navazuje na diskusi ZDE

---

Přeplňování letadlových motorů

... K tomu přeplňování. Zjistil jsem, že najít u nás nějakou slušnou knížku, kde by o tom bylo něco pořádného napsáno je nemožné, alespoň jsem na žádnou nenarazil. Na stránkách http://ntrs.nasa.gov/search.jsp je technická zpráva z roku 1941, kde je experimentálně řešen způsob přeplňování nějakého (jakého nevím, prostě to tam není), leteckého motoru. Řeší se zde přeplňování pomocí jednorychlostního, dvourychlostního, ideálního a variabilního (pravděpodobně myšleno s variabilním převodem) mechanicky hnaného dmychadla (dále budu používat slovo kompresor), poté je zde nepřeplňovaný motor a motor přeplňovaný turbodmychadlem (tedy dmychadlem hnaném výfukovými plyny, dále budu používat turbodmychadlo). Vše je to měřeno na stejném motoru a na dvou plnících tlacích. První je 29,92 inches of mercury, druhý 40 inches of mercury. Po převodu do "lidských" jednotek je to 1,03 ATA a 1,38 ATA. Průběhy grafů jsem překreslil a jsou níže v příloze tohoto příspěvku, myslím že to nemá cenu dávat do obrázků, tak si to stáhněte. Zde vyšší výkon motoru odpovídá vyššímu plnícímu tlaku. Oba grafy jsem potom použil jako "ethalon" k průběhu výkonů/výška u skutečných motorů, protože jak říkám, nikde jsem nenašel literaturu, která by to řešila. Velkou otázkou je, zda a případně do jak míry je pokles výkonu ve vyšších výškách závislý na konkrétním typu motoru. Osobně se domnívám, že nebude záležet ani tak na tom, zda je motor řadový nebo hvězdicový, ale hlavně na způsobu přeplňování. Pokles hustoty vzduchu je pro všechny motory stejný a ve vyšších výškách bude určitě hlavním "limitujícím" prvkem nedostatek kyslíku k spalování ve válci. Proto budou výkony ve velkých výškách určitě velmi závislé na způsobu přeplňování. V dalším grafu jsem vynesl 5 motorů z německé i anglo-americké produkce, ke kterým se mě podařilo najít průběhy závislostí výkon/výška. Prosil bych zde nebazírovat na každém koni, anglo-americké motory jsou v B.H.P. a ty se od německých koní mírně liší. Také může být rozdíl i ve zdrojích se kterých jsem čerpal. Nemělo by se to lišit o stovky koní, ale rozdíly tam určitě budou.
Srovnání s průběhy naměřenými u prvních grafů:

1) Pratt and Whitney R-2800-21, použitý u P-47D. Průběh grafu je z údajů z testu v roce 1943. Motor má turbodmychadlo s maximálními otáčkami 18 250 ve výšce 23 800 stop, tedy asi 7 254m. Tato výška je také tzv. kritická výška, tedy od této výšky jde výkon motoru dolů. Průběh výkonu přesně odpovídá "ethalonu", kde je také patrný konstantní průběh až do kritické výšky, poté následuje pokles. Zajímavé je také to, že u "ethalonu" se u vyššího plnícího tlaku snížila kritická výška motoru. Nevím ale, zda je to obecný trend, na toto se musím ještě podívat. Jinak průběh výkonu u turbomotoru R-2800-21 přesně odpovídá. Vysoký výkon motoru ve velkých výškách je zde ale hlavně dán celkovým velkým výkonem, pokles výkonu po překročení kritické výšky odpovídá ostatním motorům. Z hlediska použitelnosti bych na místě pilota tento způsob přeplňování určitě ocenil a to hlavně z hlediska plochosti křivky. Domnívám se, že pro pilota musí být mnohem pohodlnější, když je výkon konstantní, protože nemusí počítat s jeho výkyvy v průběhu změny výšky. Nevím o tom, že bych něco na toto téma četl, ale podle mně je to celkem důležité. Vysoký výkon ve velkých (ale i nižších) výškách je u tohoto motoru jistě dán také absencí ztrátového výkonu kompresoru, který u turbomotoru odpadá. Na druhou stranu bych nevýhodu viděl v turbodíře. Turbodmychadla v tomto období pravděpodobně ještě neměla žádný ze současných způsobů její eliminace, které se v poslední době vyvinuli hlavně u vznětových motorů automobilů. Hmotnost turbodmychadla tohoto motoru jsem nikde nenašel, ale odhaduji, že bude značná. S tím bude určitě souviset i velká turbodíra, otázka je ovšem, zda je to pro pilota letadla stejná tragedie, jako pro řidiče automobilu. Další nevýhoda je určitě značně složitá a drahý výroba, pokud vím, tak turbodmychadla se v této době moc nepoužívala hlavně z důvodu jejich ceny a pracnosti. Jinak otáčky turbodmychadla budou určitě růst postupně až do maximální hodnoty uvedené výše. Plnící tlaky jsou zhruba konstantní, nárůst otáček a pokles hustoty vzduchu způsobují zhruba stejný plnící tlak až do maximálních otáček turbodmychadla. Potom jde tlak spolu s poklesem výkonu dolů.
Zajímavost:

Pratt and Whitney R-2800-21 (P47-B)

Tlak v sání: 52,7 Hg/0 Feet
50,4 Hg/12 600 Feet
39,6 Hg/12 600 Feet
40,1 Hg/30 000 Feet
a dále pokles

Pratt and Whitney R-2800-21 (P47-D)

Tlak v sání: 52,4 Hg/0 Feet
52,6 Hg/23 800 Feet
a dále pokles

Jednotka Hg je tlak v palcích rtuti, 52,7 Hg je asi 1,82 ATA. Zajímavé je to, že zde opět dochází k poklesu kritické výšky, od které motor ztrácí výkon. Motor, který má větší plnící tlak má nižší kritickou výšku. U P47-B je také vidět, že průběh výkonu není konstantní, u výšky 12 600 Feet je patrný pokles tlaku a tedy i pokles výkonu motoru (neodpovídá tedy přesně mému "ethalonu").
Poznámka:

Verze P47-D by měla dle části zdrojů motor Pratt and Whitney R-2800-63, ale dle toho testu je tam skutečně motor 21. Oba testy jsou ve stoupání při stejných otáčkách.

2) Allison V-1710-51, použitý u P-38G. Průběh grafu je z testů v roce 1943. Motor je stejně jako v předchozím případě vybavený turbodmychadlem, jeho maximální otáčky jsem nenašel. Průběh křivky výkon/výška je v grafu. Na první pohled sice neodpovídá mému "ethalonu", ale výškové výkony tohoto motoru jsou limitovány ještě před poklesem tlaku turbodmychadla. Ve výšce asi 4 600 metrů totiž dochází k poklesu výkonu z důvodu teploty stlačovaného vzduchu v karburátoru (limited factor Carb. Temp.). Zde se bude pravděpodobně jednat o nějakou technickou nedokonalost v konstrukci, ale dále to zjišťovat nebudu. Limit otáček turbodmychadla je asi v 9 150 metrech, potom následuje pokles tlaku a tím i výkonu motoru. Bez výše uvedeného limitu teploty si myslím, že by průběh výkonu/výška odpovídal motoru u P-47D (samozřejmě ne výkonově, ale tvarem křivky). Výhody a nevýhody bych viděl stejné, jako u předchozího motoru. Údaje jsou z testu stoupání při konstantním nárůstu výšky a konstantních otáčkách. Tlak turbodmychadla je dlouho stejný na hodnotě 44,7 Hg, tedy asi 1,54 ATA, potom následuje pokles. Nevím proč se na P-38 tak nadávalo, že nestíhá ve velkých výškách, mě připadne celkem dobrý. Spíše bych řekl, že celkový výkon motoru je dost slabý.

3) Merlin 66, použitý u Spitfire IX. Průběh grafu je z testu v roce 1943. Merlin 66 je motor s dvoustupňovým dvourychlostním kompresorem hnaným mechanicky od klikového hřídele motoru + mezichladič. Jedná se o stoupání při konstantních otáčkách. Průběh výkonu/výšky přibližně odpovídá „ethalonu“. Již na první pohled je vidět, že kompresorové motory mají výrazně odlišný průběh křivky, tedy ve srovnání s turbomotory. Toto je určitě dáno kolísáním plnícího tlaku v sání, neboť kompresor prostě není schopen dodávat stejný tlak kontinuálně s nárůstem výšky. U všech kompresorových motorů jsou patrné podobné výkyvy. Tyto odpovídají řazení jednotlivých rychlostních stupňů konkrétního kompresoru, ke kterým dochází na konci poklesu. Poté následuje další růst (výkonu při přibližně konstantním tlaku) až do konečného zlomu, který odpovídá kritické výšce. U Merlinu 66 v tomto testu je to 18 000 stop. Údaje v grafu jsou mírně posunuté doleva, protože výkony u křivky jsou brány z jiných zdrojů (test je bez měření výkonu). Celé si to tedy opticky mírně posuňte doprava a pak to přesně odpovídá.
Vybrané tlaky v sání po přepočtu do „lidských“ jednotek:

Výška: Tlak:

610 m až 2 134 m 1,27 ATA
3 658 m 0,94 ATA (první výkyv před řazením druhé rychlosti)
4 267 m 1,27 ATA (po zařazení druhé rychlosti kompresoru)
5 486 m 1,27 ATA (kritická výška)
7 925 m 0,71 ATA

Je tedy evidentní, že snahou je udržet tlak na hodnotě kolem 1,27 ATA.

4) Jumo 213 A a Jumo 213 E, použité u FW-190D. K oběma motorům bohužel pouze krátce, nejsem schopen získat více informací. Průběhy jsou v grafu a jsou získány z knihy Hanse.s. (v .pdf) a ze stránek, které jsem uvedl v předchozím příspěvku. Průběhy plnících tlaků lze také nalézt, ale pouze na Jumo 213A a ani ty moc nesedí. Jumo 213E nechám bez komentáře, na to jsem nic dalšího nenašel. K verzi A se domnívám, že průběh by měl spíše odpovídat Merlinu, protože přece jen tlak roste. Kritická výška zhruba odpovídá výšce kolem 5 700 m. Bohužel, ale víc informací nemám, proto se nemůžu pokusit dále rozebírat.


Resume:

Chtěl jsem se pokusit trochu osvětlit, který ze způsobů přeplňování je lepší. Třeba to trochu pomohlo. Snad jsem se někde nespletl při přepočtu těch anglo-amerických jednotek, pokud ano, tak se předem omlouvám.

Zdroje:

1) http://www.wwiiaircraftperformance.org
2) http://ntrs.nasa.gov


Jinak Hansi.s. děkuji za ten mejl, na těch motorech se samozřejmě můžeme domluvit. Spíš napiš, co bys konkrétně chtěl. Já jsem sice „utrpěl“ vzdělání ve spalovacích motorech, je to auto-moto, ale konec konců, proč bych ty letecký nezkusil.

[Hans S.]

Odpovím ti na pár nejasných věcí z pohledu leteckého, resp. letecky druhoválečného.

Proč se zvýšením maximálního plnicího tlaku klesá kritická výška motoru?
Odpověď je velice jednoduchá. Kritickou výškou rozumíme tu, do které kompresor zvládá dodat dostatečné množství vzduchu, aby motor udržel svůj maximální plnicí tlak. Tím, že tuto maximální hodnotu ženeme nahoru nám zároveň klesá rozdíl mezi rezervou kompresoru a požadavkem na něj. Příklad z praxe:
BMW 801 D-2 měl v původní verzi povolený maximální plnicí tlak 1,42 ATA. Jeho kompresor byl schopný dodávat dostatek vzduchu až do výšky 1500 m, od které začal plnicí tlak (a tedy i výkon) klesat. Později, za účelem zvýšení výkonu, byl (d)úmyslným zblbnutím regulátoru plnicího tlaku tento zvýšen až na 1,58 ATA. Jenže kompresor zůstal nezměněn a byl tedy schopný dodávat pouze tolik vzduchu, kolik u staršího motoru. Kritická výška, ve které kompresor již nezvládal dodat vzduch pro 1,58 ATA byla asi 750 m. Na druhý stupeň kompresoru toto nastávalo ve výšce 6300, resp. 5500 m.

Vadí pilotovi "díra v kompresoru"?
V podstatě mu nevadí vůbec. Snad veškeré motory s turbokompresory byly vybavené systémem, který udržoval konstantní otáčky přes přestavování lopatek vrtule. Letoun měl jednoduše v kabině dvě páky - jednou pilot ovládal plnicí tlak a druhou pak otáčky motoru. Motor byl provozován prakticky neustále na relativně vysokých (a konstatních) otáčkách, při kterých tlak spalin jdoucí do turbíny byl dostatečný.

Proč nebyly letouny s turbokompresory přes zjevné výhody produkovány ve větším množství?
Opět docela snadná odpověď. Snad všechny významné motorářské koncerny si výhod turbokompresoru byly vědomi. Konstantně udržitelný vysoký plnicí tlak je pro letoun výhodný. Hmotnost samotného turbodmychadla je bohatě vyvážena udržením výkonu. Jeho konstrukce není ani tak náročná, ani nákladná, ale celá soustava je náročná na kvalitní materiály schopné odolávat vysokým teplotám. K tomu je třeba použít barevné kovy, kterých ne všude byl dostatek. Pokud se použily méně vhodné ocele, životnost byla nízká a stoupal počet poruch. Z tohoto důvodu se nerozšířily turbomotory u Luftwaffe. Čestnou výjimku tvořil Ju 86 se vznětovými motory (ty měly chladnější spaliny a více se tedy hodily pro daný účel), viz. ZDE.

Jaký motor byl v P47?
Pratt & Whitney R-2800 a to několika verzí. Tedy nejen -21 nebo -63. Byla celá řada subverzí P47C i D, ty se lišily vším možným..od vrtule, přes motor až třeba po úplnou rekonstrukci zadní části trupu a kabiny.

Proč byl P38 ve výškách špatný, když jeho motor podával solidní výkony?
P38 trpěl tzv. kompresibilitou. To jsou jevy spojené s rychlostí zvuku, resp. jejím dosažením (supersonická), nebo i přiblížením (transsonická). Vzduch kolem letounu obtéká značně nerovnoměrně. Někde může obtékat rychlostí třeba 700 km/h, ale na jiné části letounu půjde přes 1000 km/h. Pokud rychlost vzduchu na křídle dosáhne transsonických hodnot, dochází k značnému posunu tzv. aerodynamického středu křídla směrem vzad (o 25 až 50%, což je opravdu hodně). Tím se aerodynamický střed vzdálí od těžiště letounu a začne se tak zvyšovat zásoba podélné stability. Výškové kormidlo pak nemusí být schopno takto přestabilizovaným letounem pohnout a ten se stává v dané ose neovladatelným (letí si prostě rovně, může ale také začít klopit na nos). Ve velkých výškách klesá rychlost zvuku a je tedy snazší její dosažení. P38 byl extrém, ztrácel ovladatelnost výrazně dříve, než jiná letadla (P38: Mach 0,66 - 0,68, ostatní letadla obvykle okolo Mach 0,72 - 0,76). Pokud pilot ve velké výšce letěl maximální rychlostí, pak nebyl schopen provést ani zvrat (obrat na záda a přitažení) - letoun se během manévru stal neovladatelným. Pilot musel počkat, než sklesá do nižší výšky, vzroste rychlost zvuku a P38 se chytne. Vedle tohoto problému měl P38 potíže i se samotnou motorovou soustavou - podrobnosti nechť uvede nějaký znalec P38. Jeden pilot popisoval, jak tři jinak nepoškozené P38 letěly ve formaci B17 každý na jeden motor - závady byly úplně běžné, byť později to zřejmě bylo ošetřeno.

[lkala]

Kritická výška/maximální tlak:

V případě použití jednoho (toho stejného) přeplňovacího "zařízení" pro dva různé tlaky je to samozřejmé, já jsem měl na mysly otázku, zda je to obecný trend, tedy zda při "upgradu" přeplňovacího zařízení a současném zvýšení plnícího tlaku, který ho téměř vždy doprovázelo, dojde k poklesu kritické výšky. Je mi jasné, že bude záležet na úrovni toho zlepšení. Neber to tak vážně, byla to spíše řečnická otázka. Jinak já bych mnohem opatrněji operoval s maximálním plnícím tlakem. Z testů je zřejmé, že konstruktérům evidentně nešlo o dosažení nějakého úplně maximálního plnícího tlaku v sání, ale o konstantní průběh určité hodnoty plnícího tlaku bez vzájemné vazby mezi výškou a tímto tlakem. Tedy, aby v sání byl pokud možno vždy stejný tlak, bez ohledu na výšku letu. Tento tlak ovšem samozřemě nemusí být tlak maximální (a u turbodmychadel v nižších výškách zcela určitě ani není). Dané plnící zařízení by samozřejmě bylo schopno dodat větší tlak, ale toto nebylo účelem. Důvodů bude hodně, ale já bych vynesl hlavně spolehlivost motoru (myšleno technickou) a spotřebu paliva. V kritické výšce dosahuje turbodmychadlo maximálních otáček, tedy není schopno je při dalším nárůstu zvýšit a tím není schopno udržet požadovaný tlak v sání.

Turbodíra:

Ohledně turbodíry děkuji, něco takového jsem si myslel, proto jsem tam tu otázku napsal.

[Hans S.]

Kritická výška a maximální plnicí tlak:
Úpravy přeplňovacích zařízení byly prováděny zřídka a rozhodně o nich nelze říci, že by provázely zvyšování plnicího tlaku. Jsou to dvě věci, které sice mohly být upraveny najednou, ale ne vždy (a to ani zdaleka) byl při zvýšení plnicího tlaku upraven kompresor.
Přeplňovací zařízení obecně neprocházela při zvyšování plnicího tlaku sání významnými upgrady. V německých letadlech snad vůbec žádnými - prostě dvě zcela nezávislé veličiny. Zvýšení plnicích tlaků tam zlepšovalo výkony pod kritickou výškou (jak u Bf 109, tak i Fw 190), což samo o sobě mohlo být natolik vítané a důležité, že se to provádělo i bez dalších zásahů na kompresorech. Jednalo se o "nouzový výkon", když byl pilot v problémech, mohlo mu to dát pár potřebných km/h, aby nebezpečí ulétl. Kompresor byl měněn u speciálních výškových Bf 109 G-6/AS a G-14/AS (plnicí tlaky zůstávaly stejné jako u "ne-AS"). Bf 109 G-10 a K dostaly motory různých subvariant DB 605 D, ten měl výkonný kompresor z většího DB 603. Všechny tyto agregáty udržely svůj maximální plnicí tlak do větších výšek. Při zvyšování plnicích tlaků u Bf 109 G-6/R2 a G-14 zůstávaly původní kompresory a tedy se zvýšením plnicího tlaku klesla kritická výška, viz. zde:




Za maximální plnicí tlak považuji ten, pod kterým motor pracuje s pákou přípusti nadoraz pod kritickou výškou. Tedy ne nějaký "teoretický", ale ryze praktický maximální povolený a dosahovaný v letounu, nikoliv na brzdě.
Z testů nepoznáš zase všechno. Letadla se specializovala a byla potřeba konkrétních výkonů v konkrétních výškách. Takhle některá byla specializována na hloubkové operace, jiná na výškové. Jinde se konstruktéři pokoušeli o kompromisy. Oni se vlastně vždy pokoušeli o kompromis.

[lkala]

Pěkný graf, ale ten DB 605 nemá konstantní otáčky, což hodnotu tlaku bude měnit. Ty budeš určitě vědět, jak dlouho bylo možno používat ty prostředky "nouzového výkonu"?

[Hans S.]

Německá stíhací letadla byla značně automatizována - jejich motory ve své podstatě pracovaly taktéž při konstantních otáčkách. V kabině byla pouze jedna společná páka, přes kterou se reguloval jak plnicí tlak, tak i otáčky. Tou pilot, velice zjednodušeně řečeno, nastavil právě požadované otáčky. Pokud byla naplno vpřed, tak třeba 2800 rpm (v závislosti na verzi, na době..). Zároveň pokud byla páka přípusti úplně vpředu, tak se motor snažil držet 100% možného plnicího tlaku. Pokud ji pilot stahoval dozadu, klesaly jak otáčky tak zároveň i % z max. plnicího tlaku v dané výšce. Docela podobné, jako kdyby spojenecký pilot stahoval obě dvě své páky najednou.
Co tím chci říct? Pokud není pákou manipulováno, pak jsou otáčky motoru konstantní nezávisle na výšce a tedy i plnicímu tlaku sání. U Fw 190 to samé jako u Bf 109. Systém zjednodušoval pilotovi práci. Jediný případ, kdy otáčky nejsou konstantní (rostou, klesají), nastane při příliš nízkých a příliš vysokých rychlostech, kdy se vrtule nedokáže přenastavit na tak malý, nebo velký záběr a promítne se to právě až na otáčkách motoru, ale tak je to prakticky u všech motorů a vrtulí.

Prostředky nouzového výkonu: jóó..kdo ví Hlavním problémem při jejich použití byla obvykle rostoucí teplota, o celkovou životnost pilotovi moc nešlo, když mu hořela koudel u zadku. Zásadní otázkou tedy spíše bylo, za jak dlouho při použití nouzových režimů se motor přehřál na tolik, že se poškodil/oddělal. Což se zase nedá moc bagatelizovat. Jde o výchozí teplotu, z jaké pilot začne zrychlovat, jde i o množství oleje. Nesmírně závisí na dané dopředné rychlosti (čím letí rychleji, tím lépe se chladí). Záleží na nastavení klapek chladiče, na celkovém stavu motoru, opotřebení..
V manuálech se nejčastěji objevuje čas od 1 do 10 minut, nezávisle na armádě a letounu. Např. se staršími motory BMW 801 D-2 bylo povoleno maximální plnicí tlak 1,42 ATA využívat po dobu 3 minut. Po modernizaci motoru tento plnicí tlak časově již omezen nebyl vůbec a na 10 minut se omezovaly nové maximální tlaky 1,58/1,65 ATA. Nepochybuji, že ty motory vydržely (pokud se tedy nepřehřály) jít na těchto tlacích i déle.

[lkala]

Obrázky vložil Lord.

---

Nemohl by někdo zručnější vložit ty dva obrázky, co zde mám v příloze přímo do toho textu. Jsem asi blbej, ale prostě jsem nepřišel na to, jak to tam dostat (ani podle toho návodu). Asi jsem skutečně blbej.

To, že se jednou pákou nastavovaly otáčky i tlak není vůbec zjednodušené, je to fakt.



Trochu jsem se podíval na to řízení motoru BMW 801D2. Podle mě ta horní část, která má na svědomí řízení tlaku dmychadla v závislosti na přidání plynu o funguje takto:

1) při přidání plynu pákou dojde přes "zařízení" označené F k posuvu společného táhla všech větví regulace. Zařízení „F“ nebudu popisovat, není k němu nic dalšího, odkud bych mohl poznat jeho činnost. Každopádně síla se přenese na mechanickou větev za ním. Dlouho jsem přemýšlel, kam dojde k posunu, ale domnívám se, že při přidání plynu se táhlo za tímto zařízením posune doprava. Pak to dále funguje takto:

a) Horní větev:
V zařízení označeném „A“, které také není nijak blíže popsáno, dojde k posunu přívodního táhla doleva. Tím se vymezí vůle a síla se přenese na táhlo za ním. Ta páčka s pružinou bude pravděpodobně fungovat jako doraz, tedy páka svým odvalováním posunuje levou objímku doprava a v krajním případě dosedne na obě hlavní a zabrání jejich dalšímu posunu. To by měla být krajní poloha škrtící klapky. Připadá mi to, že to celé nastavuje „citlivost“ přidání plynu.
Dále se síla v táhle mechanicky přesune na škrtící klapku, kterou více otevře, tedy přidá plyn (zvýší otáčky).

b) Střední větev:
Při posunu hlavní páky doprava dojde v horní větvi k posunu vertikálního táhla směrem dolů. Tím se obě páky v zařízení „B“ i „D“ pootočí více „do záběru“. V zařízení „B“ označeném jako Manifold-pressure control dojde k tomuto:

Dojde zde k pootočení hlavní páky nahoře. Tím se přes ozubené kolo a hlavní hřídel posune celá spodní část hlavní hřídele dolů. Na obrázku je to zakresleno v rovnovážném stavu. Při posunu hřídele dolů dojde k otevření tlakového olejového okruhu. Tlakový olej se kanálem dostane vlevo vedle pístu, mezi pružinu a levou stranu pístu. Zároveň vlivem posunu hlavní hřídele dojde k otevření olejového kanálu odtoku, který odvádí olej z části vpravo vedle pístu. Tímto dojde k rozdílu tlaků vlevo a vpravo vedle pístu a následně jeho posunu doprava. Tím se pootočí páka a následně kolo označené „To throttles“.
Toto kolo je mechanicky spojeno s táhlem, které vede ke škrtící klapce, kterou bude také přímo ovládat. Z diagramu to není zřejmé, ale jinak by to zařízení nemělo smysl (viz dále).

Celé to má ještě zpětnou vazbu. Po přidání plynu dojde k nárůstu tlaku v sání za kompresorem. Tento tlakový vzduch je kanálem odveden zpět do Manifold-pressure control. Zde vstupuje do horní části nad olejovými kanály. Ty „Evacuated capsules“ bude dle mého názoru pryžový vak, ve kterých bude předem nastavená nějaká hodnota podtlaku. Asi to bude mít takovou konstrukci, aby k deformaci docházelo pouze ve vertikálním směru. Pokud se zvýší přetlak v této komoře (z důvodu zvýšení tlaku za kompresorem) dojde k nárůstu rozdílu tlaků ve vaku a mimo něho. Tím se zvýší deformace vaku (více se smrští). Nahoře je uchycen pevně, musí tedy dojít k povytažení spodní hřídele směrem vzhůru. Zároveň je tlakový vzduch dutou hřídelí tlačen i pod ni, což by mělo také přispět k jejímu povytažení. Tím dojde k uzavření tlakového kanálu a také uzavření odtoku oleje z pravé strany pístu. Dojde k opětovnému návratu do stabilizovaného stavu.

Celé to tedy dle mého názoru funguje tak, že při otevření škrtící klapky (přidání plynu) dojde ke zvýšení plnícího tlaku v sání motoru a následně k „zakonzervování“ tohoto nového stavu. Má to také jistou bezpečnostní pojistku. Ta funguje tak, že při příliš velkém nárůstu tlaku za kompresorem dojde k tak velkému povytažení řídící hřídele olejového okruhu, že dojde ke spojení tlakového oleje s částí potrubí, která vede vpravo vedle pístu. Zároveň se spojí levá strana s odtokem. Tím dojde ke zvýšení tlaku vpravo vedle pístu a jeho posunu doleva. Následně to přes táhlo přivře škrtící klapku (proto ta výše zmiňovaná mechanická vazba). Tím dojde k ubrání plynu a snížení tlaku za kompresorem.

Je to tedy zařízení, které reguluje tlak za kompresorem v závislosti na přidání plynu (zvýšení otáček). Ber to ale jako můj pohled na jednu část způsobu řízení tohoto motoru. Informací máme k dispozici skutečně málo. Ještě nad tím budu dále přemýšlet a kdybych objevil nějakou logickou chybu, tak to oznámím.

Zdroj: http://ntrs.nasa.gov/search.jsp

[Hans S.]

Tohle znám, BMW 801 je jediný motor, o který se zajímám více do hloubky díky své lásce k Fw 190 Při svém studiu BMW 801 jsem docházel k podobným pohnutkám, jako ty, byť teď jsem slovo za slovem nekontroloval. Rozbor jsem si dělal schématicky na papír asi rok a půl zpátky, ještě ho dokonce někde budu mít. Ještě jsem si to pak ověřoval ve Kbelech na tamním BMW 801, ale tam už myslím chyběly kanály. Diagramy jsem si vytvářel abych byl schopen pochopit, jak fungovalo zařízení Erhöhte Notleistung für Jäger, popsal jsem to zjednodušeně a pro netechnika pochopitelně v dokumentu, který jsem ti posílal, příloha I tuším
Obrázky se uploadují velice jednoduše ZDE

[OndřejW]

Mohlo by Vás zajímat:
Focke-Wulf Fw 190 A
Focke-Wulf Fw 190 D
Ta 152 - nejlepší pístová stíhačka?

Upravil Lord.

---

Jak moc mohlo zařízení GM - 1 zlepšit výkony FW - 190 A 8 ve velkých výškách? Existují alespoň propočtené předpokládané hodnoty? Mohl se rychlostně přiblížit v 7 000 Km P - 51 čce? Nebylo GM - 1 určeno pro výšky kolem 10 000 Km a výše? Takže v kritickém rozmezí 6 000 - 9 000 Km, ve kterém se odehrával útok na bombardéry a kde A8 citelně zaostával, by GM - 1 bylo stejně k ničemu...?

Přijde mi, že A8 je na západní frontu velice slabý stroj. Žádné jiné Německé letadlo ve svých variantách nezaostávalo svými výkony tolik za soudobou konkurencí. Až mě to zaráží. S tímto letadlem se opravdu dalo jen zaútočit z výšky a rychle utéct. Vše ostatní byla vražda...

[Lord]

Přijde mi, že A8 je na západní frontu velice slabý stroj. Žádné jiné německé letadlo ve svých variantách nezaostávalo svými výkony tolik za soudobou konkurencí. Až mě to zaráží. S tímto letadlem se opravdu dalo jen zaútočit z výšky a rychle utéct. Vše ostatní byla vražda...

Fw 190 slabý stroj? Když v září 1941 bojově debutoval na francouzském nebi, tomíci z toho byli dost vykropený. Na konci války mohl ztrácet, ale to už měli skopčáci horší problémy.
Ono snad ani o nic jiného nešlo, než se dostat k bombardovacímu svazu, pokusit se něco sejmout a utéct, zjednodušeně napsáno.

Jak moc mohlo zařízení GM - 1 zlepšit výkony FW - 190 A 8 ve velkých výškách? Existují alespoň propočtené předpokládané hodnoty? Mohl se rychlostně přiblížit v 7 000 km P-51 čce? Nebylo GM - 1 určeno pro výšky kolem 10 000 Km a výše? Takže v kritickém rozmezí 6 000 - 9 000 Km, ve kterém se odehrával útok na bombardéry a kde A8 citelně zaostával, by GM - 1 bylo stejně k ničemu...?

Další otázka. Ano byly to "kritické výšky", Fw 190 na to nebyl úplně odladěn, ve výkonech na různých hladinách zaostával či byly "skoky". Začnu zeširoka. Mělo zvyšování výkonu u BMW 801 smysl A nebylo škodlivé pro písty? Jak se to veme, když vám jde doslova o kejhák, tak jsou jiný priority

Chceš-li zvýšit úroveň výkonu pístových letadlových motorů, máš dvě základní možnosti. Prvním řešením byl obecně dobrý výkon motorů v nízkých a středních výškách, nebo druhá varianta vývoj motoru čistě pro velké výšky. Němci to ještě vylepšovali systémy MW a GM.



Co se týče motoru BMW 801, bylo možné zvýšení výkonu i turbodmychadlem, jako u BMW 801 TJ o max. výkonu 1389 kW (1880 k), např. pro letoun Junkers Ju 388, který dával ve výšce 12300 m ještě 1092 kW. BMW 801D-2 pro stíhačky měl výkon 1272 kW. Nicméně žádný turbomotor nebyl zadán do sériové výroby kvůli vysokým nákladům.
Další potíží byly používané slitiny, molybdenová ocel, úspora mědi, niklu, kadmia, atd. Resp. z důvodu omezenosti surovin v nacistickém Německu docházelo ke konverzi hliníkových dílů na ocelové komponenty. To byl i problém turbodmychadel, které potřebovaly kvalitní materiály.



Turbo měl mít i čtyřiadvacetiválcový motor Junkers Jumo 222 o výkonu 1838 kW.
Více na enginehistory.org

Němečtí konstruktéři (např. Ferdinand Brandner) z týmu Junkers a BMW navrhli po válce ruské turbomotory NK-12M pro Tu-95 a Tu-144.

---

Charakteristiky Fw 190 A-3 s motorem BMW 801 D-2



Doporučuji: wwiiaircraftperformance.org
Srovnání výkonů, či motorů letadel druhé světové války.

GM-1 (vstřikování oxidu dusného) mělo krátkodobě solidní účinek. Nejlepší ovšem byl proudový Me 262
Systém GM-1 byl vyvinut právě pro zvýšení výkonu ve velkých výškách, přitom nebylo nutné dodávat dodatečný tlak kompresorem nebo dmychadlem. Dostatek kyslíku ke spalování se vyrobil přímo rozkladem oxidu dusného.
V 8000 metrech dokázal zvýšit rychlost Fw 190 A-8 až na 635 km/h, tj. asi o 40 km/h více oproti normálnímu režimu.
Z toho vyplývá, že na P-51 D sotva stačil, ani při zapnutí GM-1. Níže připojuji grafy, takže se můžeš podívat.

Němci měli ještě motor Jumo, který byl kapalinou chlazený s možností vstřiku směsi vody a methanolu, tzv. MW 50. To se výborně osvědčilo. Pokles teploty motoru vytvářel výkonovou rezervu. Pomocí "boosteru" šlo uniknout pronásledování Mustangy. Dále ovšem ještě pojednám, včetně srovnání.

---

Fw 190 A-8 na B-24 stačil, B-17, či B-29 (do Evropy naštěstí nešel) dostup až 10 000 metrů, resp. proti přesile doprovodných Mustangů - mohlo být už horší. Vyvíjeli Fw 190 D neboli "Dora" či Focke-Wulf Ta 152. Němci měli zpočátku problémy s vývojem výkonných motorů pro větší výšky, resp. nepovažovali to za prioritu.


Jumo (bez GM, MW) a konkurenti ... Výkonem (oranžová křivka) exceluje Pratt & Whitney R-2800, který patřil k nejvýkonnějším leteckým motorům, které byly používány v době II. světové války. K nejznámějším typům letadel, která byla poháněna tímto motorem patřily stíhačky Vought F4U Corsair, Grumman F6F Hellcat, Republic P-47 Thunderbolt. Letoun P-47 pro svou hmotnost a menší obratnost se však hodil spíše k doprovodu bombardérů či bitevní úkoly, než po vzdušné souboje se stíhači protivníka.

S motorem Jumo 213 A, ale byly furt nějaké průtahy. Lepší byla verze B pro vysoce oktanový benzín. Verze Jumo 213 D měla nový třírychlostní kompresor zajišťující plynulejší výkonové křivky a lepší výkon ve vyšších letových hladinách, nakonec se do výroby dostala verze Jumo 213 E jako hlavní. Tyto motory byly vybaveny novým dvourychlostním, dvoustupňovým kompresorem, který dramaticky vylepšil výkony ve větších výškách. Motor se měl montovat do strojů Fw D-9, D-12, Ta 152 H, překonával či se vyrovnával Merlinům. Ze systémy MW a GM by asi neměl konkurenci.

Srovnání P-51 B, D vs. Fw 190 A-8, D-9, D-12, Ta 152 H



Místo dojmů by to chtělo porovnat také výkonové křivky. P-51 D Mustang (zelená) na motory Jumo 213 E a B nestačil - červená křivka Fw 190 D-12, max. rychlost 770 km ve výšce 10 km. Fw 190 D-9 (fialová) byl však slabší. P-51 H (modrá) byl však dobrý, lehčí než verze D a dosahoval max. rychlosti 725 km/h.



Na grafech charakteristiky motoru Fw 190 A-8. A vedle ještě Ta 152, to bylo lepší kafčo Vidíš, že ve výšce 32 tisíc stop cca 9 754 metrů, problematické pro Fw 190 A-8 dosáhnout, klesá rychlost jen 350 km/h. Maximální rychlost 650 km/h byla okolo 18 tisíc stop, 5 486 metrů.
Dostup 9 km a více byl pro Fw 190 A-8 problém, bez zařízení GM. V 10 km rychlost se zařízením GM byla 600 km/h. Mustang měl rychlost cca 670 km/h.
V letových hladinách kolem 8 km měl Fw 190 A-8 (bez GM, zapínalo se od 8 km) rychlost 635 km/h, P-51 cca 679 km/h. GM-1 přidávalo až o 40 km/h více, viz. graf. Přesto stále na svého protivníka něco ztrácel.
Data: P-51 B-1



Motor Merlin byl pro výšky povedený a jedná se vůbec o nejzdařilejší sériově nasazenou konstrukci letadlového pístového motoru v době druhé světové války. Packard-Merlin V-1650 u P-51 B, C, D měl výkon 1620 PS a více. Motor obsahoval pokročilý dvoustupňový kompresor Wright pro výrazně zlepšený výkon ve vysokých nadmořských výškách.

Pokles hustoty vzduchu je pro všechny motory stejný a ve vyšších výškách bude určitě hlavním "limitujícím" prvkem nedostatek kyslíku k spalování ve válci. Proto budou výkony ve velkých výškách určitě velmi závislé na způsobu přeplňování. Vysoký výkon motoru ve velkých výškách je dán i jeho celkovým velkým výkonem...

Lze učinit závěry - záleží na výkonu, objemu, otáčkách, způsobu přeplňování motorů...
Problematika letadlových motorů je také popsána na Palbě od Ikala Pístové letecké motory
U leteckých motorů je vhodné do jisté míry kompenzovat přirozený pokles hustoty vzduchu s nárůstem nadmořské výšky. U nepřeplňovaného motoru je pokles výkonu (a tvar křivky) dán právě poklesem přirozené hustoty okolního vzduchu. V případě, kdy do sání motoru zařadíme dodatečný zdroj tlaku, dojde k výraznému navýšení výkonu motoru a to i ve výškách.

[OndřejW]

Fw 190 slabý stroj? Když v září 1941 bojově debutoval na francouzském nebi, tomíci z toho byli dost vykropený. Na konci války mohl ztrácet, ale to už měli skopčáci horší problémy.
Ono snad ani o nic jiného nešlo, než se dostat k bombardovacímu svazu, pokusit se něco sejmout a utéct, zjednodušeně napsáno.

Od počátku mluvím o verzi A 8. S Fw 190 od A 2 po A 6 problém nemám, bez debat vysoce výkonný stroj, který často konkurenci naprosto deklasoval, minimálně v nižších letových hladinách.

Hledám odpovědi na otázky, které se nabízejí, když se člověk zamyslí nad mizernými výkony u verze A 8.

Vyčerpala se konstrukce Fw 190 A s hvězdicovým motorem? Byl na vině německý průmysl, který nedokázal pružně přecházet na novou výrobu? Čemuž se v těžkých podmínkách války nelze divit. Jsou na vině konstrukční kanceláře, u kterých se díky bombardování, vyčerpání a nedostatku materiálů zpozdil vývoj? Pro to poslední by svědčil i fakt, že pro A 9 nikdy nebyl k dispozici předpokládaný motor BMW 801 F o výkonu 2400 PS. (Někde jsem četl, že nakonec byla vyrobena série Fw 190 A 9 s motory o výkonu 2400 K, ale to sem nepatří.)

Němci měli ještě motor Jumo

Samozřejmě, že Fw 190 řady D byly rapidně výkonější, stejně tak Ta 152 H, ta ultimátně. Ale to mě dovádí k další a ještě naléhavější otázce, která mě už také dlouho trápí.

Proč, když existovala špičková verze D 9, těžce ozbrojená D 11, D 12/13 převyšující vše, co ve své době mohla na obloze potkat, se nenaskočilo primárně na jejich výrobu. Minimálně u verze D 9 a D 11 to nepředstavovalo nijak závažný problém. Místo toho se v továrních halách chrlí po tisících stíhačka, která výkonově zaostává za svými protivníky. Chápu, že Fw 190 A 8 díky hvězdicovému motoru měl vysokou odolnost v boji proti bombardérům, ale řítit se na ně, když máte za zády stíhací dopovod rychlejší o více než 100 Km/h? Neřeknu, kdyby neexistovaly výkonější alternativy. O Ta 152 H ani nemluvě.

A když už teda nešlo přejít z nějakých důvodů pružně na výrobu výkonějších typů, což mi přijde absurdní, vzhledem k bezproblémovému zavedení řady D, která je s A z velké většiny totožná. Proč se nepracovalo na zlepšení výkonů A-8 čky? Třeba právě zavedením GM-1...

Místo dojmů by to chtělo porovnat také výkonové křivky.

To jsem udělal. Všechno jsou to notoricky známé grafy, které mě jen přesvědčují o tom, jak špatně si oproti P - 51 verze Fw 190tky A 8 stojí. Nikde nic k A 8 s GM-1.

V 8000 metrech dokázal zvýšit rychlost Fw 190 A-8 až na 635 km/h, tj. asi o 40 km/h více oproti normálnímu režimu.
Z toho vyplývá, že na P-51 D těžko stačil, i při zapnutí GM-1. Připojuji grafy, takže se můžeš podívat.

To máš někde podložené, nebo si vycházel z grafu pro Ta 152 H? To se podle mě totiž nedá odvodit. Za prvé zařízení bude mít zcela určitě jiný vliv na Ta 152 H, než na konstrukčně zcela odlišný Fw 190 A 8. Za druhé si nejsem jist, jestli lze GM-1 použít ve výškách 8 000 metrů, respektivě jestli jeho účinnost nebude zanedbatelná. Ta 152 ho zapíná o více jak 2 000 metrů výše a někde jsem četl, že pod 10 000 metrů to nemá smysl. Jen si nejsem jist, jestli obecně, nebo pouze u Ta 152 H. U Bf 109 se GM-1 neosvědčil. Bylo tomu tak i u Fw 190 A-8?

[Tempik]

Němci hlavně nebojovali jen proti B-17 a mustangům v 8 km. Celou válku bojovali ve všech letových hladinách. Je nutné si uvědomit, že i když americké nálety doslova pustily Luftwaffe žilou, tak probíhaly třeba 1-6x měsíčně a zbytek dní v měsíci bojovala Luftwaffe i u země, kde zase Ačkové Fockewulfy nezaostávaly. A proč by do nich dávali GM-1, když měly D-9 pro tuto úlohu? Ono neexistuje letadlo, které by bylo perfektní v každé letové hladině. Každé letadlo se hodilo pro něco jiného.
Jinak D-11 naskočila až na konci války. Tam ne že by šlo o nechuť vyrábět Déčkové FW 190, ale o vývoj motorů. Motory jsou na letadlech v podstatě to nejsložitější a s motorem roste a padá každý typ. Vyrobit a udržet takový motor nebyla až takové legrace. Nestačí si říct "Tak teď budeme vyrábět motory o 2400 koních a zase budeme na koni".
Víc ale určitě Hans.S.

[Hans S.]

OndřejW selským rozumem naprosto jednoznačně odhaluje možnosti Fw 190 a ptá se: "Proč?"

Vezmu to postupně, on by tenhle můj vousatý článek už roky snesl hlubokou revizi, uznávám, ale není čas, tak aspoň v tomto příspěvku.

V životě Fw 190 hrály významnou roli hned čtyři zcela unikátní motory. Vývoj se odrazil od 18-ti válce BMW 139 (1938), který byl ale záhy opuštěn ve prospěch mohutnějšího 14-ti válce BMW 801 (1939) a v roce 1942 se přidaly řadové Jumo 213 a DB 603. Letoun, tak jak ho známe, byl navržen primárně již pro BMW 801. Vývojová větev s BMW 139 čítala jen dva (resp. tři) letouny, které ve výsledku byly spíše pouze jakýmsi demonstrátorem pro finální dvojici prototypů V-5k a V-5g. Proč to píšu? Letadlo bylo s motorem BMW 801 odladěno - vyváženo aerodynamicky, mechanicky i z hlediska rozložení hmotnosti. Nebylo zrovna jednoduché do něj napasovat zcela jiný řadový motor.
To, že BMW 801 ve výškách nijak neexceluje bylo zjevné už od verze 801 C a od druhé poloviny roku 1941, kdy se první Fw 190 A-1 a A-2 proháněly nad Francií. Vývojové práce na navýšení výkonů se rozeběhly třemi směry, Fw 190 B s turbodmychadlem a BMW 801, Fw 190 C s turbodmychadlem a DB 603 a Fw 190 D s Jumo 213 bez turbodmychadla (jen s klasickými mechanickými kompresory). B byla úplně slepá cesta, z Fw 190 C se posléze vyvinul Ta 152 a vývoj Fw 190 D je dostatečně dobře znám. Důležité ale je, že běžné stíhací Focke-Wulfy pro boje stačily až do konce roku 1943, kdy spojenecké nálety zesílily stejně jako sílila jejich eskorta. Po celý rok 1943 nejsilnější stroj, který mohli spojenci nasadit, byl Spitfire IX a pak P47 (P38 letci Luftwaffe celkem oprávněně v leteckém boji považovali za podřadný). Opravdový průšvih nastal právě až počátkem roku 1944, kdy již značně dýchavičné Fw 190 A-6 a A-7 prostě nestačily novým variantám P47 a novému hráči v podobě P51. A právě teď se vracíme na počátek, tedy k verzi Fw 190 A-8:

Jednalo se o letoun s téměř maximální možnou výbavou. Nosily radiostanice FuG 16 ZY (s odpovídačem i možností ladit radiomajáky), dostaly kvůli prodloužení doletu další trupovou nádrž (za pilota), kvůli posunu centráže byl dopředu posunut závěsník ETC 501, který byl v této variantě (a také u A-9) montován standardně. Výzbroj se ustálila na dvojici MG 131 a čtveřici MG 151/20 E s tím, že v případě potřeby mohla být i v polních podmínkách modifikována. Problémy byly dva - antény a různá vyboulení narušovaly aerodynamiku. Instalovaná zařízení zvyšovala hmotnost. Fw 190 A-8 tak byl přibližně o 20 km/h pomalejší a o 3 m/s pomaleji stoupal, nežli starší varianty A-4 či A-5. Na druhou stranu těžká výzbroj velice napomáhala krátkým soubojům na "jeden průlet", k nimž se Luftwaffe musela uchýlit + samozřejmě nezbytná účinnost proti hejnům bombardérů. Veškerá radiosoustava umožňovala s doslova chirurgickou přesností navádět stíhačky do výhodných pozic vůči nepřátelským svazům (ať již nepřátelských stíhaček, bitevníků nebo bombardérů). Ač tedy celkově méně výkonný, bojová hodnota Focke-Wulfů Fw 190 A-8 byla vzhledem k jejich způsobu použití stále vysoká. Ruku v ruce s vývojem palubních systémů byly snahy o navýšení výkonů. Turbokompresor pro 801 neexistoval, remotorizace nepřipadala v úvahu, proto byla testována dvojice na sobě nezávislých, ale v důsledku i současně použitelných zařízení: Erhöhte Notleistung für Jäger a GM 1. Erhöhte Notleistung (v překladu "Zvýšený nouzový výkon") spočívalo ve zvýšení maximálního plnicího tlaku v hladiních, kde kompresor letounu byl schopný dodávat dostatek vzduchu. V praxi se to týkalo hladin do 1500 m na první stupeň a od 2500 do 6500 m na druhý stupeň kompresoru. Maximální rychlost v těchto hladinách vzrostla průměrně asi o 20 km/h, výkon motoru pak ze 1730 na 2000 PS. Sluší se dodat, že Erhöhte Notleistung se testovalo od podzimu 1943 a standardizováno bylo od července 1944, motor byl přeznačen z BMW 801 D-2 na BMW 801 TU. Druhé zařízení, GM 1, spočívalo v naplnění nádrže č. 3 (tedy té, kterou měly Fw 190 A-8 navíc) oxidem dusným a jeho přivedení pomocí trubek do sání motoru. Jak již naznačil Lord, GM 1 fungoval především jako okysličovadlo, sekundárně lokálně vzduch jistě i mírně "zahustil". Zvýšení výkonů bylo značné. Přestože po zapnutí GM 1 nejspíše nebyly otáčky motoru zvyšovány nad 2400 rpm (bez 2700 rpm), vzrostl dostup letounu o 1 km (na 11600 m) a maximální rychlost nad 8000 m o 20 - 30 km/h. Byl to sice skutečně významný nárůst, ale na Thunderbolty a Mustangy stroj stále nestačil, navíc tím stroj přišel o benzin ze zadní nádrže, což omezilo operační možnosti. Toto jsou důvody, proč GM 1 nebyl na Fw 190 A nikdy sériově zaveden a jeho použití bylo omezeno jen na testy (narozdíl od Bf 109, kde bylo jeho uplatnění celkem významné).
Co se výškových výkonů týče, byla v roce 1944 nasazena maximální priorita na vývoj Fw 190 D a letoun byl +/- v červenci připraven k sériové výrobě. Během dvou měsíců pak přezbrojila první Gruppe (III./JG 54, toho času podřízená pod eskadru JG 26). Velký problém Fw 190 D je, že jsou její možnosti mnoha autory neskutečně přeceňovány. On totiž ani Jumo 213 A nebyl kdovíjak silný výškový motor a ani tyto dlouhonosé Focke-Wulfy se nad 8 či 9 km nemohly rovnat Mustangům. Dalo by se říci, že Fw 190 D-9 svými výškovými výkony přibližně odpovídal verzi A-8 se zařízením GM 1. "Dory" ale měly také nějaké nevýhody (které jsou často opomíjeny) - mírně zhoršená ovladatelnost, výrazně slabší výzbroj a nikterak působivé výkony v nízkých výškách (původní Fw 190 D-9 u země podávaly výkony přibližně jako Fw 190 A-8 z počátku výroby, až po instalaci obdobného Erhöhte Notleistung se dotáhly opět na Fw 190 A-8 s Erhöhte Notleistung, ovšem již s tříměsíčním zpožděním).
A teď zase drobný odskok k verzi Fw 190 A: V průběhu srpna 1944 byla zahájena výroba a ihned i dodávky prvních Fw 190 A-9 s motorem BMW 801 TS, což byl de facto jen mírně modifikovaný BMW 801 TU s upraveným Kommandogerätem a (!) s modifikovaným - výkonnějším - kompresorem. Ve výsledku to umožnilo používat vyšší plnicí tlaky bez potřeby nosit (jakkoliv jednoduché) zařízení Erhöhte Notleistung. Fw 190 A-9 byly u země mírně výkonnější díky drobnému zvýšení plnicích tlaků (z 1,58 na 1,65 ATA; 2000 -> 2050 PS). Ve výškách to bylo díky silnějšímu kompresoru o chlup lepší, než u A-8 s tím rozdílem, že varianta A-9 používala jinou vrtuli s mírně odlišnými charakteristikami. V lednu 1945 se i verze A-9 dočkala opětovné instalace Erhöhte Notleistung, zvýšení plnicích tlaků a s tím spojeného nárůstu výkonů (2300 PS). V podstatě pořád dokola . Ještě k tomuto zařízení dodám, že nešlo jen o to někde přehodit nějakou páčku - do motoru byl instalován doslova "oblbovák", který regulátoru tlaku řekl: "tlak je nižší, než je pro tento režim potřeba, přidej!". Označení motoru BMW 801 TS s Erhöhte Notleistung někdy bývá uváděno jako BMW 801 F či BMW 801 E, ale obě tato označení jsou chybná - BMW 801 E je původní motor, jehož součásti byly použity při zavedení Erhöhte Notleistung u Fw 190 A-8. Poslední válečná verze motoru - BMW 801 F - již nestihla velkosériovou výrobu. Víceméně se jednalo o BMW 801 TS se znovu modifikovaným Kommandogerätem, mírně vyšším plnicím tlakem a vzletovým výkonem 2400 PS.
A vracíme se k Fw 190 D: V říjnu 1944 přichází Erhöhte Notleistung, v listopadu jeho (v tomto konkrétním případě silnější) alternativa MW 50. Právě až s instalací MW 50 se Fw 190 D-9 stává skutečně po všech stránkách výkonnějším strojem, než jakým byly Fw 190 A-8 pět měsíců zpátky. K významnému rozšíření takovýchto D-9 ale docházelo až v prosinci a především v roce 1945. Správný dotaz je, kde máme verze D-10 - D-15? Zatím nikde. Paralelně probíhající vývoj Ta 152 H s třístupňovým Jumo 213 E nám dal potřebný motor, který byl až v posledním kvartálu roku 1944 poprvé instalován i do draku Fw 190 D - a to ať hovoříme přímo o Jumo 213 E, nebo o derivátech 213 EB či 213 F. Ještě si dovolím drobnou odbočku - Fw 190 D s MW 50 sice spalovaly méně kvalitní palivo B4, ale na druhou stranu musely metylalkoholu uvolnit své třetí nádrže, tzn. na tom byly v tomto směru podobně, jako Fw 190 A s GM-1. Narozdíl od Ta 152 nenosily Fw 190 D žádné další nádrže v trupu či křídle, proto bylo toto omezení poměrně znát.
A jsme na konci války. Ve výzbroji máme početné Fw 190 A-9 s maximální rychlostí cca 590 km/h u země a 670 km/h ve výšce okolo 6000 m a výzbrojí 2x 13 mm + 4x 2 cm. Vedle nich rozšířené Fw 190 D-9 s maximální rychlostí cca 600 km/h u země a 690 km/h ve výšce okolo 7000 m a výzbrojí 2x 13 mm + 2x 2 cm, ale slabším doletem, než verze A-8, resp. A-9. Zlatým hřebem jsou Fw 190 D-12/13 s rychlostí cca 610+ km/h u země a 720+ km/h ve výšce okolo 8000 m, výzbroj 4x 2 cm, nebo třeba 3x 2 cm, nebo 2x 3 cm, 2x 2 cm...atd. .

[Lord]

Ondro, leccos jsem už napsal a konkrétnější odpovědi na tvé nové dotazy rozepíšu v druhé části příspěvku. Mnohé ozřejmil i Hans, kolem Fw 190 včetně verze D. Motory Jumo se dále vylepšovaly kompresory, ale o tom jsem už psal výše. První FW 190D je možné považovat v podstatě za prototypy. FW 190D-11 měl motor Jumo 213F s vrtulí VS 10, ale k sériové produkci nedošlo. Vzhledem k neuspokojivé situaci Německa bylo potřeba přistoupit k nouzovým řešením, která vylučovala příliš velké průtahy při nasazování nových zbraní.

Vyčerpala se konstrukce Fw 190 A s hvězdicovým motorem? Byl na vině německý průmysl, který nedokázal pružně přecházet na novou výrobu? Čemuž se v těžkých podmínkách války nelze divit. Jsou na vině konstrukční kanceláře, u kterých se díky bombardování, vyčerpání a nedostatku materiálů zpozdil vývoj? Pro to poslední by svědčil i fakt, že pro A 9 nikdy nebyl k dispozici předpokládaný motor BMW 801 F o výkonu 2400 PS. (Někde jsem četl, že nakonec byla vyrobena série Fw 190 A 9 s motory o výkonu 2400 K, ale to sem nepatří.)

Ano, problém je opravdu složitější, dále si to podrobně popíšeme, různé faktory sehrály svou roli. Doplním grafy, popis, i omáčku pro další nimrání Uvítám doplnění, upřesnění, diskusi

Na úvod - roztodivných problémů měla LW moc. Vývoj motorů, už jsem zmínil, další výpadek ve výrobě mohl způsobit potíže. Podobné to bylo u tanků, tam některé typy zůstaly téměř po celou válku nebo aspon jako stíhače tanků, už to bylo odladěné, zaběhnuté, dobré a rychlé na výrobu, přitom postačující. Samozřejmě se vedle toho vyráběl Panther či Tiger. Myslím, že u letadel to mohlo být podobné. Spojenci se z počátku své letecké ofenzívy také zaměřovali primárně na letecké fabriky. Faktem ovšem je, že zhroucení zapřičinily teprve masivní nálety na ropné rafinérie a dopravní síť v létě a na podzim 1944.

Existovaly také soupeřící kliky, Willi Messerschmitt měl přístup k nacistickým pohlavárům a prosazoval svoje projekty. Na počátku války byl letecký průmysl tvořen velkým množstvím firem, které spotřebovávaly mnoho surovin při delších dodacích lhůtách. K výrazné změně došlo v letech 1941/42, kdy průmyslová rada letectva, vedená maršálem Milchem, započala přechod k moderní a racionálnější masové velkosériové výrobě pod patronací několika největších koncernů.
Uvažovalo se i o proudovém letadle, ale Hitler to nepovažoval hned za důležité, když se dozvěděl, že probíhají podobné práce v Anglii, najednou to chtěl, jenže jako bombardér, a tak dále.
Za další si vemte, že se rozhodovalo a reagovalo v období dvou až tří let (při větší prozřetelnosti), takže to je relativně krátká doba, přesto ten technologický pokrok za války byl obrovský, když předtím jezdily žebřináky
Nedostatky není třeba přehánět. Skutečný horor z leteckých bitev nad Německem byla vyloženě nemožná taktická a strategická situace, kdy přetížená Luftwaffe musela čelit ohromujícím počtům dobře vyškolených, výborně vybavených a agresivních spojeneckých sil.

---

GM-1 (Göring Mischung 1)

Co se týče GM-1 (Göring Mischung 1) - účinek byl fenomenální, zvýšení výstupního výkonu o 25-30% okamžitě. Ano, záleželo na nadmořské výšce, ale neznamená to, že v relativně nižších letových hladinách to nemělo efekt, jen to bylo méně účinné, ale pro stoupání dobré, resp. zvýšení plnícího tlaku (více kyslíku, vzduchu) obstarával kompresor, to je popsáno dále.

Dalo by se říci, že Fw 190 D-9 svými výškovými výkony přibližně odpovídal verzi A-8 se zařízením GM-1. "Dory" ale měly také nějaké nevýhody (které jsou často opomíjeny)...

Velikost a hmotnost zařízení, montáž zbraní byla obtížná, což částečně omezovalo celý projekt. Přesněji řečeno nižší hmotnost zařízení snížovala výkon, resp. dobu použití na stíhacích misích. Systém byl používán také v případech, kdy letadla operovala ve vysokých výškách (průzkumné či specifické mise). GM-1 se stal do určité míry méně atraktivní, než se původně myslelo. V roce 1942 u Messerschmittu Bf 109 G měl tento kit omezenou platnost. Další vývoj byl spatřován spíše v přeplňování, výkonnějších, případně proudových motorech. Dle mého osobního názoru se tím prakticky vyplňovala výkonová mezera mezi dvěma typy (předchůdcem a nástupcem).

U průzkumného Ju 88T s motorem BMW 801 padl rekord, kdy výkon v 10 000 metrech z 1700k vzrostl o 880k. Je rozdíl mezi stíhačkou a bombardérem, kam se vejdou větší nádrže oxidu dusného, etc., či chcete-li krátkodobě zvýšit výkon ve výškách, nebo operujete v různých letových hladinách. Zásoba oxidu dusného byla u bombardéru 324 kg, což stačilo pouze na 27 minut (při spotřebě okysličovadla 100 g/s), popř. 45 minut při dodávce 60 g/s.

...nejsem jist, jestli lze GM-1 použít ve výškách 7 000 metrů, respektivě jestli jeho účinnost nebude zanedbatelná. Ta 152 ho zapíná o více jak 3 000 metrů výše a někde jsem četl, že pod 10 000 metrů to nemá smysl. Jen si nejsem jist, jestli obecně, nebo pouze u Ta 152 H. U Bf 109 se GM - 1 neosvědčil. Bylo tomu tak i u Fw 190 A 8?

Ano, do určité míry si odpovídáš sám Tohle by Ti vysvětlil lépe Hans, bylo to o kompromisech, na něco stačilo přeplňování kompresorem, než "boostovat GM". Němci přestavěli i Fw 190 A-8 s motorem BMW 801 D-2 na Göring Mischung. Letoun měl pomocnou nádrž za pilotem, která pojmula 30 galonů, zvýšila se celková hmotnost stíhačky na 10.724 liber, výkon až na 2.100 koní. Nicméně letadlo nebylo tak rychlé ve všech hladinách, jako předchozí verze, protože zvýšená hmotnost a modifikovaný drak udělal své, přestože papírově měl mít stejný výkon.

Němci ...celou válku bojovali ve všech letových hladinách. Je nutné si uvědomit, že i když americké nálety doslova pustili Luftwaffe žilou, tak probíhali třeba 1-6x měsíčně a zbytek dní v měsíci bojovala Luftwaffe i u země, kde zase Ačkové Fockewulfy nezaostávaly. A proč by do nich dávali GM-1, když měli D-9 pro tuto úlohu? Ono neexistuje letadlo, které by bylo perfektní v každé letové hladině. Každé letadlo se hodilo pro něco jiného.
Motory jsou na letadlech v podstatě to nejsložitější a s motorem roste a padá každý typ. Vyrobit a udržet takový motor nebyla až takové legrace. Nestačí si říct "Tak teď budeme vyrábět motory o 2400 koních a zase budeme na koni"...

Ano, s tím souhlasím. Lepší parametry měl přinést i Fw 190 A-9 s motorem BMW 801 F o výkonu 2400 k, ovšem těch byl nedostatek, resp. výrobu se nepodařilo už řádně rozjet. Výkonově brutální motor.
Dobrý, z pohledu výkon, vyladěnost x cena - byl motor Jumo 213 E o výkonu 1 725 k (vzletový výkon s použitím MW 50 byl 2 050 k), palivo 87 oktanů, množství injekce GM-1 odstupňováno 60, 100 a 150 g/s.
Výkonnější než konkurenční DB 601 E (1 350 k) a zhruba stejně výkonný jako větší Daimler-Benz DB 603.
V závislosti na množství vstřiku a typu motoru došlo ke zvýšení výkonu o 400 a více koní při použití 100 oktanového paliva.

---

Problematika ("štelování") přeplňování letadlových motorů

Odborná vsuvka o termínech, na které můžete v souvislosti s německými leteckými motory narazit ...

Erhöhte Notleistung (v překladu "Zvýšený nouzový výkon") spočívalo ve zvýšení maximálního plnicího tlaku v hladinách, kde kompresor letounu byl schopný dodávat dostatek vzduchu. V praxi se to týkalo hladin do 1500 m na první stupeň a od 2500 do 6500 m na druhý stupeň kompresoru... testována dvojice na sobě nezávislých, ale v důsledku i současně použitelných zařízení: Erhöhte Notleistung für Jäger a GM-1.

Fw 190 A-9 byly u země mírně výkonnější díky drobnému zvýšení plnicích tlaků (z 1,58 na 1,65 ATA; 2000 -> 2050 PS). Ve výškách to bylo díky silnějšímu kompresoru o chlup lepší, než u A-8 s tím rozdílem, že varianta A-9 používala jinou vrtuli s mírně odlišnými charakteristikami. V lednu 1945 se i verze A-9 dočkala opětovné instalace Erhöhte Notleistung, zvýšení plnicích tlaků a s tím spojeného nárůstu výkonů (2300 PS).

Erhöhte Notleistung - není MW 50, ale funguje podobně. Místo směsi co, zvýšení plnícího tlaku. Má souvislost s C3 (96 oktanové palivo)? (Mimo jiné měla říše na konci války nedostatek paliva C3.) Erhöhte Notleistung měl v červenci 1944 u Fw 190 A-8 přidat 250 PS.
Edit Lord: Zdroje uvádí, že Erhöhte Notleistung byly vybaveny nejdříve stíhací bombardéry Fw 190 na východní frontě. 1,65 ata v prvním kompresoru, později zvýšený plnící tlak 1.58/1.65 ATA pro obě zařízení. Dále na zahraničních diskusích píší: 1.65ata byl použit pouze pro varianty pozemního útoku. V tomto systému se palivo C3 používalo jako voda a aplikovalo do kompresoru. Za hodinu se teoreticky spotřebovalo cca 222 galonů. Erhöhte Notleistung se objevila od července 1944. Tady se prostě zvýšil impuls 1.42ata jako Start-und Notleistung a 1.58ata (1. stupeň) nebo 1.65ata (2. stupeň) jako Sondernotleistung (Focke Wulf termín)...

C3 Einspritzung - Erhöhte Notleistung für Jager nemá nic společného s C3 Einspritzung. C3 injekce stimulovala výkon ve druhém zařízení, a tak je BMW povolilo pro stíhače.

Dle reportu No. 16 of EKdo 25 z 16.prosince 1943, efekt byl měřitelný od 8000m. Povolen 20.ledna 1944, avšak omezen na 10 minut.

Německá stíhací letadla byla značně automatizována - jejich motory ve své podstatě pracovaly taktéž při konstantních otáčkách. V kabině byla pouze jedna společná páka, přes kterou se reguloval jak plnicí tlak, tak i otáčky. Prostředky nouzového výkonu: kdo ví Hlavním problémem při jejich použití byla obvykle rostoucí teplota, o celkovou životnost pilotovi moc nešlo, když mu hořela koudel u zadku. Zásadní otázkou tedy spíše bylo, za jak dlouho při použití nouzových režimů se motor přehřál na tolik, že se poškodil/oddělal.

Dokumenty (z Rechlinu z 27.ledna 1943) odkazují na 1,28 ata/2350rpm, max. otáčky 2450. Termín "leistung" byl použit v různých případech u více motorů, např. DB 605AM.

Existovaly nastavení Start- und Notleistung (2,450 U/min. @ 1.35 ata), Steig- und Kampfleistung (2,350 U/min. @ 1.28 ata) a Dauerleistung (2,250 U/min. @ 1.14 ata), u motoru BMW 801 D-2Q stíhačky Fw 190 A-6. Např. díky zvýšení plnícího tlaku bylo možné dosáhnout většího vzletového výkonu.

Četl jsem diskusi na jiném místě a zde Hans srozumitelně uvádí: Mechanický kompresor neustále od motoru odebíral nějaký výkon. Například na BMW 801 D-2 u Fw 190 A byl kompresor schopen dodávat přebytek vzduchu ve výšce zhruba 0 - 1500 m a pak ve výšce zhruba 3000 - 6000 m. Mezi a nad těmito hladinami následoval poměrně prudký pokles letových výkonů: rychlosti a stoupavosti.
Existovaly jen dva další dobré principy, jak ve výšce udržet výkony:
1) turbokompresor - odebírá se odpadní "výkon" v podobě tlaku výfukových plynů. Ideální řešení, pokud na to máš technologii (kterou Německo mělo) a materiál (který nemělo). Proto se chytří kluci v Říši uchýlili k druhému způsobu.
2) vozit si pro motor zásobu kyslíku. Sice to má velkou nevýhodu v tom, že vezeš poměrně dost "mrtvé hmotnosti", která tě nijak netěší ve výškách, kde nemá využití, ale ve velkých výškách to má své kouzlo - opět je ideálním příkladem výškový speciál Ta 152 H. Zařízení GM-1 zajišťovalo vstřikování oxidu dusného.



Doplnění či upřesnění režimů uvítám... Říká se objem motoru ničím nenahradíš, ale fricové zřejmě čarovali

---

MW 30 a MW 50

Focke-Wulf Ta 152H, který byl vyvinut jako speciální výškový stíhač, obdržel jak GM-1 systém, který poskytoval vynikající výkon ve vysokých nadmořských výškách, tak podporoval i MW 50 (zvyšování výkonu motorů vnitřním chlazením) pro nižší letové hladiny. Křídle byla nádrž pro MW 50, která měla objem 70 l (28 minut použití), což ale muselo stačit, protože Ta 152 H byl plánován jako výšková stíhačka. V trupu za pilotní kabinou byla umístěna nádrž systému GM-1 na "rajský plyn" s objemem 85 litrů.



(Pozn. systém MW 30 obsahoval 30% směs methanolu. MW 50 měl podíl této látky 50%, zbytek tvořila zejména voda. Výkon u Bf 109 šlo krátkodobě zvýšit o 300 koní.)

---

Příloha



Např. Bf 109 G-1/R2 s GM-1 měl přírustek rychlosti až 100 km/h v 12 000 metrech. Při testech v Rechlinu u Bf 109 F-4/Z Höhenjäger s ranou verzí GM-1 v 8 km plus 300 PS, viz. grafy stoupavosti a výkonu. Výkon motoru DB 601 E (červeně) bez GM-1.


Ohne Rüstsatz - bez přestavby, mit Rüstsatz - na křivce je prudká změna.

Roli hrála také váha letounu s přídavnou nádrží pro "rajský plyn". Do určité míry to byla z nouze ctnost. Verze Bf 109 G (Gustav) s motorem DB 605 A dosahovala stejné úrovně stoupavosti v 8 km i bez GM, který se zapínal až v 10 km. Rozdíl mezi DB 605 a jeho předchůdcem DB 601 spočíval hlavně v jeho zdvihovém objemu, maximálních otáčkách, vyšším kompresním poměru a výkonnějším kompresoru přeplňování.
Pozměněním časování ventilů dosáhli lepšího plnění válců, což umožnilo motoru vyšší max. otáčky (ze 2600 na 2800) a zvýšilo jeho výkon. Nárůst výkonu po těchto úpravách činil cca 120 hp, ovšem za cenu zvýšení váhy ze 700 na 756 Kg. Modernizován byl také kompresor, který byl automaticky ovládán hydromech. spojkou, v závislosti na atmosférickém tlaku, a motor tak lépe zvládal změny nadmořské výšky.
Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Daimler-Benz_DB_605