Wundefwaffe

Двигатель Me 163

 

Работы по созданию ракетных двигателей сначала на твердом, а затем и на жидком топливе начались в Германии еще в 20-х годах XX века. Газовые турбины профессора Гель­мута Вальтера выпускались с 30-х годов на его заводе в Киле. С 35-го года Вальтер изучал двигатели с окислителем пере­кись водорода. Первоначально это должна была быть тур­бина для сухопутного транспорта, а позднее обнаружилась перспектива ставить такие двигатели на самолеты. В 1936 году DVL построил первый опытный двигатель, работавший на разложении перекиси водорода (T-Stoff) с помощью ка­тализатора («холодный» двигатель). Перекись водорода подавалась в камеру сгорания с помощью сжатого воздуха. Вы­рывающиеся газы давали в течении 45 секунд тягу около 135 кг. Этот двигатель испытали в полет в качестве ускорителя на Не 72. В 1937 году Вальтер модифицировал двигатель. Те­перь в качестве катализатора (Z-Stoff) выступал перманганат калия. С новым катализатором двигатель развил тягу 290 кг, но проработал всего 30 секунд. T-Stoff по прежнему по­давался с помощью сжатого воздуха. Этот двигатель был испытан на Fw 56.

В 1937 году появился новый двигатель - Walter R 1-203, работавший на двусоставном топливе: метанольная смесь (М-Stoff) и перекись водорода (T-Stoff). Тяга двигателя образо­вывалась за счет сгорания топлива. Это был так называемый «горячий» двигатель. Тягу двигателя можно было регулиро­вать, регулируя производительность насосов, подающих топ­ливо в камеру сгорания. Насосы отбирали мощность от газовой турбины. Двигатель развивал тягу 500 кг на протяжении 60 секунд. Этот двигатель стал основным на пер­вом немецком ракетном самолете Не 176, который поднялся в воздух 20 июня 1939 года.

Дальнейший вариант двигателя - R П-203 - также работал на двухсоставном топливе. Тяга двигателя регулиро­валась в пределах 150-750 кг. Этот дви­гатель ставили на Me 163А и на не­сколько (два?) прототипа Me 163B.

Двигатель R П-211 стал следую­щим шагом в эволюции двигателей Вальтера. Этот двигатель также рабо­тал на двухсоставном топливе: T-Stoff и C-Stoff. Сгорание топлива в рабочей камере проходило при заметно боль­шей температуре, почти в два раза большей, чем у предыдущего двигате­ля. Поэтому R П-211 также называли «горячим», сравнивая его на этот раз с R П-203. R П-211 пошел в серию под обозначением HWK 109-509A.

 

Серийные модификации двигателя Walter R II-211

 

HWK 109-509 А-0

Предсерийные экземпляры выпус­кались в 1943 году. Тяга 300-1500 кг. Масса двигателя около 168 кг.

HWK 109-509A-1

Серийные двигатели, устанавли­вавшиеся на Me 163D, DPS 228 и Ва 349. Тяга 100...1600 кг, масса двигате­ля 168 кг.

HWK 109-509A-2

Двигатель с двумя рабочими каме­рами (стартовой и маршевой), стоял на Me 163C. Тяга 200...1700 кг (маршевый 200 кг).

HWK 109-509B-1

Модификация на базе А-1 с тягой до 2000 кг. Стоял на Me 163B и DFS 345.

HWK 109-509C-1

Двухкамерный вариант на базе В-1 с тягой 400...2000 кг. Стоял на Ju 248 (Me 263). Всего выпустили около 500 экзем­пляров двигателей HWK 109-509 всех модификаций.

 

Принцип действия двигателя HWK 109-509

 

Двигатель работал на принципе выброса под большим давлением га­зов, образовывавшихся в результате сгорания двухкомпонентного топлива. Компонент T-Stoff представлял собой смесь из 80% перекиси водорода и при­садок в виде 8-гидроксихинолина (C9H7ON) и пирофосфата, а также ста­билизатора соды. Смесь представляла собой прозрачную жидкость. Компо­нент C-Stoff представлял собой смесь, состоявшую из 30% гидразина (N2H4H2O), 57-58% метанола (СН3ОН) и 12-13% воды, плюс медно-калиевый цианид (2,5 г/л). Опыты по­казали, что наиболее эффективна смесь из 10 весовых частей T-Stoff и 3,6 час­тей C-Stoff. Реагируя, топливо сгора­ло до азота (N2), двуокиси углерода (СО2) и воды (Н2О). Температура сго­рания достигала 1800°С, давление 19 атм. Скорость истечения продуктов сгорания из сопла 1700 м/с. При малой тяге газ был ярко-красного цвета, а при максимальной тяге - светло-желто-зе­леный, почти бесцветный.

Промежуточные насосы, подаю­щие компоненты в камеру сгорания, отбирали мощность у осевой турбины, работавшей на энергии разложения Т-Stoff (450-500°C, 15 атм при полной тяге). Для разложения T-Stoff использовался катализатор - смесь бихромата натрия, хромата натрия и 3% вод­ного раствора гидрата натрия. Эта смесь пропитывала основу из портландцемен­та. В камеру разложения (испаритель) Т-Stoff подавался под давлением.

Функционально двигатель можно разделить на отдел нагнетающих насо­сов, регулятор подачи топлива и рабо­чую камеру. Конструктивно двигатель разделялся на переднюю и заднюю часть.

Передняя часть состояла из двух сек­ций. В первой секции находились насо­сы с вращающей их турбиной, испари­тель, в котором образуется газ, вращаю­щий турбину, а также пусковой двига­тель, запускающий насосы и турбину. Вторая секция включала в себя регуля­тор подачи топлива. Задняя часть пред­ставляла собой рабочую камеру и сопло.

Насосное отделение включало в себя два насоса, подающие оба компо­нента топлива в рабочую камеру. На­сосы располагались по противополож­ным сторонам от вращающей их тур­бины. Насосы состояли из двухступен­чатых сферических выравнивателей и одноступенчатого 6-лопастного комп­рессора. Стартер представлял собой электродвигатель мощностью 0,75 кВт (позднее 1,0 кВт), соединенный сцеп­лением с насосом T-Stoff.

Испаритель служил для разложе­ния T-Stoff на воду и кислород с помо­щью катализатора. Образующиеся при этом газы вращали турбину.

Регуляторы подачи топлива позво­ляли регулировать объем топлива, по­ступающий в рабочую камеру. Кроме того, регуляторы выдерживали опти­мальную пропорцию между T-Stoff и C-Stoff. Излишки компонентов сбра­сывались обратно в топливные баки.

Запуск двигателя и регулировка тяги осуществлялась с помощью тяг, присоединенных к регуляторам. В кабине пилота тяга соединялась с ручкой газа, похожей на аналогичную у само­летов с поршневыми моторами. После того, как ручка переводилась в поло­жение «пуск», начинал работу стартер, вращающий насосы и турбину. Даль­нейшее движение ручки открывало кран T-Stoff и компонент начинал по­ступать в испаритель со скоростью 7 л/мин. Турбина начинала вращаться, приводя в действие помпы. При набо­ре турбиной более 6000 об./мин, дви­гатель уже не нуждался в стартере. Дальнейшее движение ручки газа от­крывало кран C-Stoff. Поток T-Stoff увеличивался, что в еще большей мере раскручивало турбину. Оба компонен­та топлива поступали в рабочую каме­ру, где между ними начиналась хими­ческая реакция с образованием раска­ленных газов. Газы вырывались из со­пла, разгоняя самолет.

При максимальной тяге расход Т-Stoff в испарителе достигал 21 л/мин. Подачу компонентов топлива в рабочую камеру осуществлялось через 12 форсу­нок, разделенных на три группы: 1-я группа из двух форсунок, 2-я группа из 4 форсунок и 3-я группа из шести форсу­нок. Положение ручки газа определяло число форсунок, через которые компо­ненты топлива подавались в рабочую камеру. В 1-м положении ручки работа­ли две форсунки. Во 2-м положении руч­ки к ним прибавлялись 4 следующие форсунки, и наконец, в 3-м положении к уже работающим шести форсункам при­соединялись шесть оставшихся.

Очень любопытно было организо­вано охлаждение рабочей камеры дви­гателя. Внутренняя часть камеры была двойной. Между внутренней и наруж­ной стенками протекал T-Stoff. Темпе­ратура компонента достигала 80°С. Чтобы избежать напряжений, вызван­ных неравномерным нагревом, обе трубы могли перемещаться вдоль оси двигателя. В месте соединения имелся асбестовый уплотнитель.