ピルナ014

ピルナ014
1958 年 3 月の春のライプツィヒ見本市に展示されたピルナ 014 ジェット エンジン。
タイプ	ターボジェット
国籍	東ドイツ
メーカー	インダストリーヴェルケ ルートヴィヒスフェルデ
最初の実行	1956年10月12日
主な用途	バーデ 152
開発元	ユモ012

ピルナ014は、1950年代半ばから後半にかけて東ドイツ（旧東ドイツ）で、第二次世界大戦後にソ連で拘留された後、1954年に東ドイツに送還された元ユンカースの技術者によって設計 された軸流ターボジェットエンジンでした。^[1]

1953年12月、まだ本国に送還されていなかった残りのドイツ航空技術エンジニアのグループがモスクワ北部のサヴィエロボに集結した後、4基のジェットエンジンを搭載した民間航空機の開発計画が開始されました。エンジン研究開発の責任者はフェルディナント・ブランドナー（当時は工学士）に任命され、ブルーノルフ・バーデ（当時は工学士）がプロジェクト全体のリーダーに任命されました。

ブランドナーは、ソ連に9年間滞在することを余儀なくされた後、オーストリアの家族の元に帰る前に、副官（当時は工学博士）のルドルフ・シャイノストを選出し、仕事の継続とエンジン開発の指揮を執らせた。エンジンプロジェクト014は、以前のユモジェットエンジンの番号順の続きであり、この時点ではドヴィガテル014（reactivenyi dvigatel、文字通り「ジェット推進」から）と名付けられ、高い優先度が与えられた。

プロジェクト014で動力を得る予定だった旅客機は、バーデ152ジェット旅客機であり、 VEBドレスデン工業工場（工場803）で試作機として開発・製造される予定だった。 ^[2]後のVEBドレスデン航空機製造工場もその一部であった。

1954 年 7 月 5 日、主にエンジニアだが最終的には主要な技術リーダーや頭脳も加わった最後の 200 人のグループがザクセン州のピルナに到着しました。フェルディナント ブランドナーやギュンター ボックなど、数人だけがその後すぐにオーストリアや西ベルリンの最終目的地に向けて出発しましたが、大多数は東ドイツでエンジンと航空機の開発を続けることに熱心でした。ゾンネンシュタイン(文字通り太陽の石という意味で、北はエルベ川、西はゴットロイバ川の谷間の高原に位置する)と呼ばれる町の一部では、 152と014に関連する将来の事業計画や工場建設を中心とした作業がほぼ即座に開始されました。

最初は、エンジン開発工場の建設工事が 1955 年の夏に始まるまで、HV-18 (1951 年から 1952 年にかけて設立された Hauptverwaltung 18)の建物で作業が行われました。ドレスデンの801 工場にあったものとほぼ同じ新しい設計および管理棟が建設されました。2 つの大規模な組立および製造工場、いくつかのエンジン テスト スタンド (特徴的なタワー付き)、テスト運転用の大規模な地下タンク、その他のホールや社会施設、および労働者の住宅が完成しました。

VEB Entwicklungsbau Pirna (工場 802) ( 1961 年にVEB Gasturbinenbau und Energiemaschinenentwicklung Pirnaに改名、その後 1970 年にVEB Strömungsmaschinen Pirnaに改称) は、1955 年 5 月 1 日に正式に設立されました。 (後に東ドイツの航空産業を形成する他の開発事業および工場も同じ日に設立されました。東ドイツの航空産業の歴史を参照してください。) 関係するエンジニアがドイツに最終的に帰国する前にすでに開始されていたプロジェクト文書は、現在ピルナに拠点を置き、試作の準備をしている新しい拡大チームによって拡張されました。

1954 年の設立から 1957 年の新工場完成まで、ピルナの施設は基本的に東ドイツにおける航空関連の研究、開発、生産の精神的中心地として機能していました。それ以降、上級管理職はドレスデンの新しいオフィスに移転しました。

引用: Mewes 1997、p. 36-39。
これは、単軸、単流ターボジェットとして設計されました。基本的な概念は、Junkers Jumo 004およびJunkers Jumo 012 、 BMW 003およびBMW 018エンジンにすでに高い完成度で適用されている設計をさらに発展させたものでした。この設計では、コンプレッサー、燃焼室、タービンは、吸気口から直接取り込まれた空気によって軸方向に横断されます。

ソ連の技術管理部門が、前述のユンカースおよびBMWエンジンのさらなる開発、およびTW-2、NK-2 / NK-4（ユモ022開発のソ連プログラム名で、TV-022および2TV-2Fエンジンにつながる）や高出力ターボプロップ NK-12などのまったく新しい開発中に得た経験が、この新しいエンジンプロジェクトのコンポーネントの設計と構築の際に考慮されました。

この知識は、拡大したピルナ チームが既存のプロジェクト ドキュメントから、電力要件、簡単な操作、信頼性、メンテナンスの容易さに関する特定のニーズに応じて民間航空機に適した、最新式でシンプルかつ堅牢なジェット エンジンを開発するための基盤として機能しました。

コンプレッサー

12 段軸流圧縮機は、Jumo 012 と同様に、2 段タービンに直接連結されていました。これにより、ベアリング構造が比較的簡単になり、制御性が向上しました。

コンプレッサーハウジングは溶接鋼板構造で、2 つの部分に分かれています。上半分には燃料およびエンジン制御システムがあり、後には自動スターター制御と燃焼室の上部にある 2 つのイグナイター用の点火コイルも含まれるようになりました。

エンジン制御

エンジン制御は、実績のあるユンカース製の片手レバー操作式の全自動小型コマンドユニットによって行われました。飛行状態によって、燃料のスループットは大きく変化します。そのため、バーナー内の燃料インジェクターには 2 段階が設けられ、広い動作範囲にわたって優れた効率を実現しました。

燃焼室

燃焼室は環状缶型設計でした。ユンカースの缶型燃焼室 (Jumo 004) と BMW の環状缶型燃焼室 (BMW 003) の経験に基づき、この設計選択はソビエト時代にすでに適用され、成功を収めていました。12 個のバーナー缶と 60 個のエアポケット (内壁と外壁に統合) が使用され、さらにいくつかのエアチャネルが使用されました。この構造により、ベンチテスト中に燃焼室内のバーンアウト グレードが約 98% の効率であることが証明されました。

この構造により、チャンバー壁の周囲に冷却空気が流れるようになり、チャンバー内の炎領域で最高 3200 °C に達する高温からチャンバー壁が比較的保護されました。そのため、チャンバー壁とエアポケットの材料に対する熱要件は、当初はかなり低く設定されていました。エンジンの入口温度は、この時点では耐熱性の高い材料がなかったため、約 780 °C (1050K) と計算されました。

タービン

2 段反応タービンでは、燃焼室の下からシャフトに向かって内側に流れる気流を巧みに利用して、タービン ディスクの冷却効果を低く抑えました。タービン ブレードは冷却されませんでしたが、第 1 段のタービンのガイド ブレードは中空に作られました。

排気ガスの熱勾配の大部分は両タービン段に均等に分配され、残りは固定推力ノズルを使用して 3150kp の推力に変換されました。

スターター/ジェネレーター

両方のコンポーネントのアセンブリが変更され、エンジンの後ろにある別の機器キャリアを使用して取り付けられなくなりました。単一のコンポーネントに統合され、吸気口に挿入され、シャフト上で直接機能し、スターター用の別のトランスミッションアセンブリを使用してエンジンローターに結合されました。

オイルタンク

当初はエンジンの下に取り付けられる予定でしたが、環状のオイルタンクとして再設計されました。新しい取り付け場所は、空気取り入れ口の鋳物前のディフューザー領域になりました。

エアインテーク鋳造

この部品は軽金属鋳造設計で作られており、コンプレッサーローターに連結されたセパレータートランスミッションを使用して、燃料ポンプと制御圧力トランスミッターの上部に取り付けられた機器キャリアとオイルポンプブロックを駆動しました。

ブローオフシステム

当初は 4 つの長方形のブローオフ フラップ (バルブ) が取り付けられていましたが、後に 8 つの丸いフラップに変更されました。さらに、再設計プロセス中に、特にプロトタイプ エンジン V-07 以降では、この実装は、環状のブローオフ ベルトを含む、より制御しやすい別のシステムに変更されました。

引用: Mewes 1997、p. 39-42。V
-00 と名付けられたモックアップ エンジンは、コンポーネント、パイプ、継手の組み立てと位置のテストに使用されました。電気/パイプ接続の位置も、Klotzsche の機体製造担当者との調整後に決定され、調整されました。

並行して、 VEB Entwicklungsbau Pirnaで最初の試作エンジンが製造されました。これはエンジン V-01 で、この時点で初めて、町の名前と以前の名称の両方から派生した最終的なプログラム名称「Pirna 014」が採用されました。製造と組み立てに 2 年かかり、1956 年 10 月に最初の試作が可能になりました。

引用: Mewes 1997、p. 47-49。
改訂版 A-1 で導入された変更点は次のとおりです。

• 新たに計算されたコンプレッサーブレードプロファイル
• すでに述べたように、連続的に開閉する環状のブローオフベルト
• 最初のコンプレッサーステージと空気取り入れ口の鋳造物の上流に取り付けられた追加のコンプレッサーステージ
• 回転数と加速度に応じて自動的にブローオフするシステム制御がコマンドユニットに統合されている
• 吸気除氷システム（関連する追加の独立したパイプライン管理とタービンの上に設置された熱交換器付き）

コンプレッサーの試験中に、コンプレッサーの動作範囲が巡航高度 5000 メートルを超えるには狭すぎることが判明しました。そのため、ソ連ですでに考案されていた改訂版 A-0 のコンプレッサーを再設計する必要がありました。

コンプレッサーブレードとブローオフシステムに関連するこれらの変更により、ローターの動作がより静かでスムーズになり、ポンプの特性も向上しました。関連する臨界回転数は飛行に適した範囲になり、コンプレッサーの動作範囲が広がりました。

空気消費量は5.5 kg/s（52.0 kg/sから57.5 kg/s）増加し、推力は30.89キロニュートン（6,940 lb _f）から32.36キロニュートン（7,270 lb _f）に増加しました。

この改訂により、統合除氷システムを使用した吸気除氷が 1960 年の冬に実証されました。また、バードストライク試験でもエンジンの動作に支障はありませんでした。(特別試験のセクションを参照)

V-01エンジンは、1956年10月12日に62号棟のエンジン試験スタンド2で約2.5時間、低負荷で初めて運転されました。^[3]当時は、国内で入手できなかった非耐熱材料を使用していたため、エンジンを全負荷で運転することは不可能でした。

当初の目的は、エンジン テスト スタンドの正しい機能を証明するための空力測定と、完成したエンジンのオイル循環のテストを行うことだけでした。しかし、エンジンを自力で自由に動かすという決定が下されました。5 回の始動試行の後、点火が達成され、ジェットは慎重に 6200 rpm に到達しました。中断は記録されませんでした。

最初の事故は 1958 年 2 月 25 日に発生しました。エンジン テスト スタンド 1 での V-01 測定実行 50 中に、タービン ステージ 2 が故障し、燃焼室から先のエンジンが部分的に破壊されました。(Mewes 1997、p. 42)

V-02 から V-14 までのすべての試作エンジンは、基本的に実験と測定に使用されました。エンジンの耐空性認定を取得するには、このような試験と耐久試験が必要でした。5 年間の研究開発を経て、1959 年後半に V-017 エンジンが 150 時間の耐久試験を無事に完了し、型式認定を取得しました。こうして、飛行試験開始の重要な前提条件が満たされました。

最初の飛行試験は、1959年9月11日に、胴体の下部にエンジンを搭載した イリューシン Il-28Rを使用して実施されました。

2番目のバーデ 152 プロトタイプ 152/II V4 には 4 基の A-0 エンジンが使用されました。

ソ連の利益に関連した政治的決定により、当時東ドイツの航空機産業全体であったドレスデンのVEB航空機製造会社で開発中だったバーデ152計画およびその他のすべての航空機計画は1961年に中止された。わずかな残存物を除いて、東ドイツの航空機産業は解散した。ルートヴィヒスフェルデのVEB工業会社（工場807）^[4]で既に量産されていたピルナ014エンジン（リビジョンA0およびA1）は、非常用発電機などの他の用途に使用された。

• バーデ 152 – 主エンジン（4基）、各ゴンドラに2基
• 「ハイ」級対潜艦 - 改良型A2およびA3、ガスタービン推進装置を形成するために2基のガスタービン（各3677kW）を駆動するガスジェネレーターとして再利用するために改造された量産エンジン。この組み合わせはピルナ051/1と呼ばれ、同級の14隻のうち13隻に搭載されました。^[5]

• ピルナ 014-A0 – 試作版、1957 年
• ピルナ 014-A1 – 連続生産バージョン、1959 年
• ピルナ 014-A2 – 既存の量産エンジンを改造して海軍のガス発生器用に製造、1961年
• ピルナ 014-A3 – 既存の量産エンジンを改造して海軍のガス発生器用に製造、1961年
• ピルナ 014-A5 – ピーク負荷ガスタービンと組み合わせて使用​​するガス発電機 - ガスタービンプラント ピルナ E-1、1962 年
• ピルナ 014-C – プロジェクト、A-0 の派生型、1960 年

• ピルナ016 – プロジェクトは、新しく製造されたコンプレッサーを統合し、1958年の古い014を置き換えることを目的としていました。
• ピルナ 018 – プロジェクト、コンプレッサー試験用ターボプロップテストエンジン
• ピルナ 020 – プロジェクト、コンプレッサー試験用ツインフローターボジェットテストエンジン

レイアウト: V = 軸流圧縮機段、T = タービン段。(+ は追加段を示します)

Mewes、 Pirna 014からのデータ。Flugtriebwerke der DDR。

• タイプ: ターボジェット
• 長さ: 3,446 mm (135.7 インチ)
• 直径: 981 mm (38.6 インチ)
• 乾燥重量: 1,060 kg (2,340 ポンド)

• 圧縮機： 12段軸流
• 燃焼器： 筒状燃焼室、12缶
• タービン： 2段
• 燃料種別：灯油/ジェット燃料（仕様T-1）

• 最大推力: 8000rpmで3,150キロポンド(30,900 N; 6,900 lb _f )、アフターバーナーなし
• 総圧力比： 7:1
• 空気質量流量: 52.0kg/s
• タービン入口温度: 1050 K
• 燃料消費率： 0.85 kg/km/h
• 推力重量比: 2.97

ピルナ014

ピルナ014-C

ピルナ016

ピルナ018

ピルナ020

生存者が確認されている:

• ターボジェット機のピルナ014 A2（旧A0/V-16）は、ガスタービンプラントのピルナ051/1用のガス発生器に改造され、ドレスデン交通博物館の航空機セクションで（カットアウェイとして）展示されています。
• ミュンヘンのドイツ博物館では、ピルナ 014 A0/V-05 が航空機セクションで展示されています (これも断面図)。この機体は、教育用として使用されていたドレスデン工科大学の以前の場所から移送されました。
• ケムニッツ産業博物館にはA1ジェットの改良版が1機展示されている。^[6]この機体は1961年以降にスピードボートに使用され、中央部の油圧装置に施された改造がはっきりと見て取れる。また、そのため後端の排気ノズルは欠落している。
• メーヴェスによれば、ピルナ014 A5ガス発電機は、小型ガスタービンピルナ029と一緒に、Strömungsmaschinenbau Pirna GmbHの敷地内の食堂に設置されていた。 1990年の民営化後にVEB Strömungsmaschinen Pirnaの後継となったこの会社は、1995年にすでに支払い不能に陥り、2年後には最終的に倒産した。建物は2011年に民間投資家に売却された。^[7]エンジンの現在の場所はまだ特定されていない。
• もう 1 つのカットアウェイ モデルは、ゲルハルト ポットホフビルにあるドレスデン工科大学の交通科学学部の敷地内にまだ保管されている可能性があります。

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  ドレスデン交通博物館のピルナ 014 A0/V-16
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  ピルナ 014 A0/V-05 ミュンヘンドイツ博物館にて
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  ピルナ 014 A0/V-05、ドイツ博物館ミュンヘン - 正面図
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  ピルナ 014 A0/V-05 ミュンヘンドイツ博物館にて - 詳細図
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  ピルナ 014 A0/V-05 ミュンヘンドイツ博物館にて - 詳細図
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  ピルナ 014 A0/V-05 ミュンヘンドイツ博物館にて - 詳細図
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  ミュンヘンドイツ博物館のピルナ 014 A0/V-05 - コンプレッサー
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  ミュンヘンドイツ博物館のピルナ 014 A0/V-05 - コンプレッサー
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  ピルナ 014 A0/V-05、ドイツ博物館ミュンヘン - 側面図
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  ピルナ 014 A0/V-05、ドイツ博物館ミュンヘン - 背面図

• フェルディナンド・ブランドナー

関連開発

• ユンカース ユモ 012

同等のエンジン

• BMW 003
• BMW 018
• ユンカース ユモ 004

関連リスト

• 航空機エンジンの一覧

書籍

ミューズ、クラウス・ヘルマン (1997)。ピルナ 014。DDR の飛行場: Entwicklung、Erprobung、Bau von Strahltriebwerken、Propellerturbinen。 Aviatic-Verlag。 p. 159.ISBN​ 9783925505393。

引用

ウィキメディア・コモンズには、ピルナ 014に関連するメディアがあります。

• http://www.skybird-ev.de/152/152.htm 2015 年 3 月 19 日にWayback Machineにアーカイブされました(ほとんどがドイツ語のみ)
• 「タイプ014」1959年の飛行説明