A Daimler-Benz motorgyár előre mutató fejlesztései a második világháború idején

Kövess minket -on és -en!

A második világháború egyik leghíresebb repülőgép-párbaja a brit Supermarine Spitfire és a német Bf 109-es között zajlott le. Ebben igen nagy része volt a hajtóművek teljesítményének.

Az alábbi cikkben azokat a fejlesztéseket mutatjuk be, ami lehetővé tette, hogy a DB-motoros 109-esek fel tudják venni a küzdelmet a brit vadászgépekkel az 1940-42 időszakban.
A Daimler-Benz repülőgépmotorok alapvető jellemzői.

A DB-motorok 12 hengeresek, fordított-V henger-elrendezésűek voltak az esetek túlnyomó többségében. A feltöltésüket mechanikus-feltöltő (kompresszor) biztosította a keverékképzést pedig közvetlen befecskendezés.
A világháborús DB-motorok fejlesztése a Daimler-Benz DB 600-al indult, még jóval a világháború előtt. A 600-as lökettérfogata 33,9 liter volt, a hengerek furata 150 mm, lökethossza 160 mm volt.

Történelem

Húszezer törököt vágott le Hunyadi serege a szebeni csatában

A következő típus a DB 601 volt, amivel a DB-motorokon megjelent a közvetlen-befecskendezés. Az 1940-ben alkalmazott DB 601 verzió, az Aa 1175 lóerőt tudott kifejteni felszálláskor.

A DB 601-en alapultak a következő generációs DB-motorok, amiket már a háború alatt kezdtek el gyártani. Ezek közül 1942-től a 109-es motorja DB 605 lett. A DB 605 esetén a furatot megnövelték 150 mm-ről 154 mm-re, ami a lökettérfogatot 33,9 literről 35,7 literre növelte.

Lökettérfogat és fordulatszám

A német repülőgépmotorokra a nagyobb lökettérfogat – alacsonyabb fordulatszám kombináció volt jellemző. Ezzel szemben a brit repülőgépmotorokra az alacsonyabb lökettérfogat – magasabb fordulatszám kombináció volt a jellemző.

A brit megközelítésnek egyértelmű volt az előnye, vagyis kisebbek voltak a motor dimenziói. A német gyakorlat viszont abból a szempontból volt előnyösebb, hogy jobb volt a motor volumetrikus-hatásfoka.
Ennek az volt az oka, hogy magasabb fordulatszám esetén a feltöltő-rendszernek nehezebb volt a motort feltöltenie, mivel a szelepek rövidebb ideig voltak nyitva. Ezért alacsonyabb fordulatszám mellett elvileg jobb volt a motor volumetrikus-hatásfoka.

Emellett szakértők szerint a DB 601 az alacsonyabb literteljesítményével műszaki megbízhatóságot nyert és ennek ellenére a teljesítménye még a háború középső szakaszában is összemérhető volt a rivális típusokéval.

Egy fejlesztés, ami részben ellensúlyozta a gyengébb minőségű német üzemanyagot: a közvetlen-befecskendezés

A németek a két világháború között rájöttek arra, hogy a rendelkezésre álló üzemanyag korlátozta a motorjaik teljesítményét. Ezt többek között azzal igyekeztek ellensúlyozni, hogy a karburátort lecserélték az injektorra.
Ez alapvetően azért volt lényeges fejlesztés, mivel az injektor pontosabban, egyenletesebben adagolja az üzemanyagot a motorba, mint a karburátor. Ez pedig lehetővé tette a teljesítmény növelését gyengébb minőségű üzemanyagokkal is, mivel csökkentette az üzemanyag öngyulladásának a kockázatát, ami lehetővé tette a töltőnyomás növelését.

Ennek az az oka, hogy az egyik jelenség, ami kiválthatja az öngyulladást, az az, hogyha egy hengerbe a töltetcsere során túl kevés üzemanyag kerül. Mivel a karburátor egyenetlenebbül adagolja az üzemanyagot a motorba, mint az injektor, ezért karburátorral nagyobb az öngyulladás valószínűsége.

Ez által a németek a 87 oktános B4 üzemanyagból is viszonylag jó teljesítményt tudtak kihozni. Amikor a háború előtt átálltak a karburátorról az injektorra, a német repülőgépmotorok teljesítménye nagyjából 10-15 százalékot nőtt.

Archívum

Krummlauf, avagy a „kanyarpuska”

A közvetlen-befecskendezés egyéb előnyei

Ez a fejlesztés a fő okon kívül más előnyökkel is járt. Például a német repülőgépmotorok teljesítményére nem hatott a repülőgép manőverezése. Ezzel szemben a brit repülőgépmotorok egyes üzemállapotokban kihagytak.
Emellett a karburátorokkal volt egy probléma, hogy repülés közben eljegesedhettek, ami akár a motor leállását is okozhatta. Ez elsősorban nagy repülési magasság esetén volt probléma. Injektoros motorok esetében ez a probléma nem állt fent.

Emellett az injektor egy másik fejlesztést is lehetővé tett, ami a világháború folyamán jelentősen növelte a Daimler-Benz repülőgépmotorok teljesítményét. Ez pedig a szelep-összenyitás volt.
Egy karburátoros motorral nem lehetett nagymértékű szelep-összenyitást megvalósítani, mivel annak az lett volna a következménye, hogy a motor üzemanyag fogyasztása nagyon megnőtt volna, mondhatni a levegő-benzin keverék munkavégzés nélkül áthaladt volna a hengereken.

Ezzel szemben az injektoros motorokon az üzemanyag a szelepek zárása után lett befecskendezve a hengerekbe, ami miatt injektoros motorokon a szelep-összenyitás nem rontotta a motor üzemanyag-fogyasztását.
A szelep-összenyitás pedig jelentősen növelte a DB 601 teljesítményét, jobb üzemanyag nélkül is. Ennek az volt az oka, hogy a nagy mértékű szelep-összenyitás révén kevesebb gáz maradt vissza a henger korábbi ciklusából, vagyis jobb lett a töltetcsere. Emellett a szelep-összenyitás hűtötte a hengereket is, ami szintén hozzájárult a teljesítmény növeléséhez.

A közvetlen-befecskendezésnek az előnyei mellett volt egy igen jelentős hátránya is: a komplexitás. Mivel egy injektoros motor jóval bonyolultabb volt, mint egy karburátoros, ezért a befecskendezés megduplázta a Daimler-Benz repülőgépmotorok alkatrészeinek a számát.

A lökettérfogat, a teljesítmény és a tömeg kapcsolata

Egy másik jellemző, ami jelentős adat volt a belsőégésű motorok esetében, az a motorok tömege volt. Ez jelentős mértékben befolyásolja azt, hogy a motort lehetett-e alkalmazni.

Amennyiben a Messer és a Spitfire motorjait összehasonlítjuk, abból az látszik, hogy a német DB-motorok száraz tömege nem feltétlenül volt nagyobb, mint a Rolls-Royce motorok esetében, a nagyobb lökettérfogat ellenére. Míg a DB 601 száraz tömege 590 kilogramm volt, addig a Merlin III esetében ugyanez az érték 623 kilogramm volt. Ez annak ellenére volt így, hogy a DB 601 lökettérfogata több mint 25 százalékkal nagyobb volt, mint a brit motor esetében.

Ennek volt az oka, hogy egy belsőégésű motor esetében számos alkatrészt nem a lökettérfogatra, hanem a teljesítményre és a fordulatszámra kellett méretezni. Ez által a DB 601 alkatrészeit könnyebbre lehetett méretezni, mivel a DB 601 alacsonyabb fordulatszámon dolgozott, mint a Merlin. Így a Messer motorjának a száraz tömege a nagyobb lökettérfogat ellenére kisebb volt, mint a rivális típusok esetében.

Archívum