El Pirna 014 fue un turborreactor axial diseñado en Alemania del Este (o RDA) a mediados y fines de la década de 1950 por ex ingenieros de Junkers , quienes fueron repatriados a Alemania del Este en 1954 después de estar detenidos en la Unión Soviética después de la Segunda Guerra Mundial . [1]
En diciembre de 1953 , después de que los grupos restantes de ingenieros de tecnología aeronáutica alemanes, aquellos que aún no estaban a punto de ser repatriados a casa, se concentraran en Sawjelowo, al norte de Moscú , comenzó la planificación del desarrollo de un avión comercial civil propulsado por cuatro motores a reacción. El papel de jefe de investigación y desarrollo de motores fue asignado a Ferdinand Brandner (entonces Dipl.-Ing.), mientras que Brunolf Baade (entonces Dipl.-Ing.) recibió la dirección general del proyecto.
Antes de que Brandner regresara finalmente a Austria con su familia , tras verse obligado a permanecer en la Unión Soviética durante nueve años, eligió a su adjunto (en aquel entonces doctor-ingeniero) Rudolf Scheinost para que continuara su trabajo y dirigiera el desarrollo del motor. El proyecto del motor 014 , una continuación de la secuencia de numeración de los motores a reacción Jumo anteriores, se denominó en ese momento Dwigatel 014 (de reactivnyi dvigatel , literalmente "motor a reacción") y se le dio alta prioridad.
En cuanto al avión de pasajeros que se pretendía impulsar en el proyecto 014 , se trataba del avión de pasajeros Baade 152 , que se desarrollaría y construiría como avión de preproducción en VEB Industriewerke Dresden (Fábrica 803), [2] parte de la cual sería la posterior VEB Flugzeugwerke Dresden .
El 5 de julio de 1954, el último grupo de 200 personas, principalmente ingenieros pero finalmente también los líderes y mentes técnicas clave, llegó a la ciudad sajona de Pirna . Mientras que solo algunas personas, por ejemplo Ferdinand Brandner o Günther Bock, partieron nuevamente poco después hacia sus destinos finales en Austria y Berlín Occidental , la mayoría estaban ansiosos por continuar con el desarrollo de motores y aviones en la RDA. En una parte de la ciudad llamada Sonnenstein (literalmente piedra del sol , que está situada en una meseta entre los valles de los ríos Elba en el norte y Gottleuba en el oeste), el trabajo centrado en la planificación de futuras operaciones / construcción de fábricas y relacionado con 152 y 014 comenzó casi de inmediato.
En un principio, se trabajó en los edificios de la HV-18 (Hauptverwaltung 18, fundada anteriormente, en 1951-1952), hasta que en el verano de 1955 comenzaron las obras de construcción de la planta de desarrollo de motores. Se construyó un nuevo edificio de diseño y administración, casi idéntico al de Dresde , situado en la fábrica 801. Se terminaron dos grandes plantas de montaje y fabricación, varios bancos de pruebas de motores (con sus características torres), grandes tanques subterráneos destinados a las pruebas, otras naves e instalaciones sociales, así como viviendas para los trabajadores.
El 1 de mayo de 1955 se fundó aquí oficialmente la VEB Entwicklungsbau Pirna (fábrica 802) ( en 1961 pasó a llamarse VEB Gasturbinenbau und Energiemaschinenentwicklung Pirna y, en 1970, se transformó en VEB Strömungsmaschinen Pirna ). (En esa misma fecha se fundaron otras obras de desarrollo y fábricas que más tarde formarían la industria aeronáutica de Alemania del Este. Véase Historia de la industria aeronáutica de Alemania del Este.) La documentación del proyecto, que ya se había iniciado antes del regreso definitivo de los ingenieros implicados a Alemania, fue ampliada por un nuevo equipo ampliado que ahora se encontraba en Pirna y se preparaba para la creación de prototipos.
Desde sus inicios en 1954 hasta la finalización de las nuevas fábricas en 1957, las instalaciones de Pirna funcionaron básicamente como centro espiritual de la investigación, el desarrollo y la producción relacionados con la aviación en la RDA. A partir de ese momento, la alta dirección se trasladó a las nuevas oficinas de Dresde.
Citas: Mewes 1997, p. 36-39.
Fue diseñado como un turborreactor de un solo eje y un solo flujo. El concepto básico fue un desarrollo posterior del diseño ya aplicado con gran perfección en los motores Junkers Jumo 004 y Junkers Jumo 012 , así como en los motores BMW 003 y BMW 018. En este diseño, el compresor, la cámara de combustión y la turbina son atravesados en dirección axial por el aire tomado directamente de la entrada.
Durante el diseño y la construcción de los componentes para este nuevo proyecto de motor se tuvieron en cuenta las experiencias adquiridas por la dirección técnica de la Unión Soviética durante el desarrollo posterior de los motores Junkers y BMW mencionados, así como de desarrollos completamente nuevos como TW-2, NK-2 / NK-4 (nombres de los programas soviéticos de los desarrollos Jumo 022, que dieron lugar a los motores TV-022 y 2TV-2F) junto con el turbohélice de alta potencia NK-12 .
Este conocimiento sirvió como base para que el equipo ampliado de Pirna desarrollara, a partir de la documentación de proyecto ya existente, un motor a reacción moderno, simple y robusto que fuera adecuado para un avión de pasajeros civil según las necesidades específicas en cuanto a requisitos de potencia, manejo simple, confiabilidad y bajo mantenimiento.
El compresor axial de doce etapas se acopló directamente a la turbina de dos etapas, al igual que en el Jumo 012. Esto dio como resultado una construcción de cojinetes relativamente sencilla y una capacidad de control ventajosa.
La carcasa del compresor era una estructura de chapa de acero soldada, dividida en dos partes. La mitad superior contenía los sistemas de control del combustible y del motor, más tarde también el control automático del arranque y las bobinas de encendido para dos encendedores ubicados en la zona superior de la cámara de combustión.
El control del motor lo realizaba una unidad de comando compacta y totalmente automática que utilizaba una palanca Junkers probada que se accionaba con una sola mano. En varios estados de vuelo, el caudal de combustible puede variar considerablemente. Por lo tanto, los inyectores de combustible ubicados en los quemadores se diseñaron en dos etapas, lo que dio como resultado una buena eficiencia en un amplio rango operativo.
La cámara tenía un diseño de cana-anular. Basándose en las experiencias con las cámaras de tipo cana de Junkers (Jumo 004) y las cámaras de tipo anular de BMW (BMW 003), esta opción de diseño se aplicó con éxito ya durante el período soviético. Se utilizaron 12 canastos de quemador y 60 bolsas de aire (integradas en la pared interior y exterior), junto con varios canales de aire más. Esta construcción demostró una eficiencia de aproximadamente el 98% de grado de quemado dentro de la cámara de combustión durante las pruebas de banco.
Esta construcción permitió que el aire de refrigeración circulara por todas las paredes de la cámara, de modo que estas estuvieran relativamente protegidas de las altas temperaturas en el interior de la cámara, que alcanzaban hasta 3200 °C en la zona de la llama. Por tanto, al principio se determinó que los requisitos térmicos para los materiales de las paredes de la cámara y de las bolsas de aire eran considerablemente inferiores. Se calculó que la temperatura de entrada del motor rondaba los 780 °C (1050 K), ya que en ese momento no se disponía de materiales resistentes a temperaturas más altas.
En el caso de la turbina de reacción de dos etapas, se logró un efecto de enfriamiento reducido de los discos de la turbina mediante un flujo de aire hábil, que se desvió desde debajo de la cámara de combustión y se dirigió hacia el interior, hacia el eje. Los álabes de la turbina no se enfriaron, pero los álabes guía de la primera etapa de la turbina se fabricaron huecos.
La mayor parte del gradiente térmico de los gases de escape se distribuyó de manera uniforme entre ambas etapas de la turbina; el resto se convirtió en un empuje de 3.150 kp, utilizando una tobera de empuje fija.
El montaje de ambos componentes ha cambiado, ya no se unían mediante un portaequipos independiente detrás del motor, sino que se integraban en un único componente y se insertaban en la bala de admisión, trabajaban directamente sobre el eje, donde se acoplaban con el rotor del motor mediante un conjunto de transmisión independiente para el arranque.
Originalmente, estaba previsto que se montara debajo del motor, pero se rediseñó como un depósito de aceite anular. El nuevo lugar de montaje ahora estaba en el área del difusor, frente a la carcasa de la entrada de aire.
Este componente se fabricó a partir de un diseño de fundición de metal ligero. Mediante una transmisión de separador acoplada al rotor del compresor, se accionaron el soporte de equipo montado en la parte superior para la bomba de combustible y el transmisor de presión de control, así como el bloque de la bomba de aceite.
Inicialmente se instalaron 4 válvulas de descarga rectangulares, que luego se cambiaron por 8 válvulas redondas. Más adelante, durante el proceso de rediseño, específicamente a partir del motor prototipo V-07, se cambió esta implementación por un sistema diferente y más controlable que incluía una correa de descarga anular.
Citas: Mewes 1997, p. 39-42.
Se utilizó un motor de prueba denominado V-00 para probar el montaje y la posición de los componentes, las tuberías y los accesorios. También se determinaron y combinaron las posiciones de las conexiones eléctricas y de las tuberías después de coordinarlas con las personas responsables de la construcción del fuselaje en Klotzsche.
Al mismo tiempo, en la empresa VEB Entwicklungsbau Pirna se construyó un primer motor de prueba , el motor V-01, que sólo en ese momento adoptó la denominación definitiva del programa "Pirna 014", que se derivaba tanto del nombre de la ciudad como de la denominación anterior. La construcción y el montaje duraron dos años, por lo que en octubre de 1956 fue posible realizar una primera prueba.
Citas: Mewes 1997, págs. 47-49.
Los cambios introducidos para la revisión A-1 fueron:
Durante las pruebas del compresor se descubrió que el rango operativo del mismo era demasiado estrecho para altitudes de crucero superiores a los 5000 m. Por lo tanto, el compresor de la revisión A-0, que ya había sido concebido en la Unión Soviética, tuvo que ser rediseñado.
Los cambios relacionados con los álabes del compresor y el sistema de descarga dieron como resultado un comportamiento más silencioso y suave del rotor, así como mejores características de la bomba. Las revoluciones críticas asociadas ahora estaban en un rango más adecuado para el vuelo, lo que dio como resultado un rango operativo más amplio del compresor.
El consumo de aire se incrementó en 5,5 kg/s (52,0 kg/s a 57,5 kg/s), lo que resultó en un aumento del empuje de 30,89 kilonewtons (6.940 lb f ) a 32,36 kilonewtons (7.270 lb f ).
Con esta revisión se comprobó la descongelación de la entrada de aire mediante un sistema de descongelación integrado en los meses de invierno de 1960. Además, los ensayos de impacto de aves no afectaron al funcionamiento del motor (véase la sección de ensayos especiales ) .
El motor V-01 se puso en funcionamiento por primera vez el 12 de octubre de 1956 en el banco de pruebas de motores 2 del complejo de edificios 62 con carga reducida durante aproximadamente 2,5 horas. [3] En ese momento no era posible impulsar el motor a plena carga, debido a que se utilizaron materiales no resistentes al calor, ya que no estaban disponibles en el país.
La intención original era simplemente realizar mediciones aerodinámicas para comprobar el correcto funcionamiento del motor en el banco de pruebas, así como comprobar la circulación del aceite en un motor completo. Sin embargo, se tomó la decisión de dejar que el motor funcionara libremente con su propia potencia. Después de cinco intentos de arranque, se logró el encendido y el motor alcanzó con cuidado las 6200 rpm. No se registraron interrupciones.
El primer accidente se produjo el 25 de febrero de 1958. Durante la prueba de motores V-01 número 50, en el banco de pruebas 1, falló la etapa 2 de la turbina, lo que provocó la destrucción parcial del motor desde la cámara de combustión en adelante (Mewes 1997, pág. 42) .
Todos los prototipos de motores, desde el V-02 hasta el V-14, se utilizaron principalmente para ensayos y mediciones. Estos ensayos, así como las pruebas de resistencia, eran necesarios para obtener la certificación de aeronavegabilidad del motor. Después de cinco años de investigación y desarrollo, en la segunda mitad de 1959 se logró la certificación de tipo después de que el motor V-017 superara con éxito una prueba de resistencia de 150 horas. De este modo, se cumplió un requisito importante para el inicio de las pruebas de vuelo.
La primera prueba de vuelo se realizó el 11 de septiembre de 1959, utilizando un Ilyushin Il-28R con el motor montado en la parte inferior del fuselaje.
Se utilizaron cuatro motores A-0 en el segundo prototipo Baade 152, el 152/II V4.
En 1961 , debido a decisiones políticas relacionadas con los intereses soviéticos, el programa Baade 152 y todos los demás programas aeronáuticos que se estaban desarrollando en la VEB Flugzeugwerke Dresden , que en aquel momento constituía toda la industria aeronáutica de la RDA, se paralizaron. A excepción de algunos restos menores, la industria aeronáutica de la RDA se disolvió. Los motores Pirna 014 que ya se fabricaban en serie (revisiones A0 y A1) en la VEB Industriewerke Ludwigsfelde (Fábrica 807) [4] se utilizaron para otros fines, entre ellos, como generadores de energía de emergencia.
Disposición: V=etapas de compresor de flujo axial, T=etapas de turbina. (+ indica etapa adicional)
Datos de Mewes, Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR.
Pirna 014
Pirna 014-C
Pirna 016
Pirna 018
Pirna 020
Se sabe que existen sobrevivientes:
Desarrollo relacionado
Motores comparables
Listas relacionadas
Mewes, Klaus-Hermann (1997). Pirna 014. Flugtriebwerke der DDR: Entwicklung, Erprobung und Bau von Strahltriebwerken und Propellerturbinen . Aviatic-Verlag. pag. 159.ISBN 9783925505393.
