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-zal indult, még jóval a világháború előtt. A 600-as lökettérfogata 33,9 liter volt, a hengerek furata 150 mm lökethossza 160 mm volt.

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.

DB 601

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 volt. A DB 605 esetén a furatot megnövelték 150 mm-ről 154 mm-re, ami a lökettérfogatot 33,9 literről 35,7 literre növelte.

A lökettérfogat és a motor dimenzióinak a kapcsolata

Az egyik jellemző, ami növelheti egy belsőégésű motor teljesítményét, az a lökettérfogat növelése. Ugyan az nem biztos, hogy ez a legjobb fejlesztési politika, de elégtelen lökettérfogat esetén egy motorból nem lehet egy adott határnál nagyobb teljesítményt kihozni.

Itt az, amit látni kell, az az, hogy egy repülőgépmotornak a dimenziói nem biztos, hogy nagyobbak, hogyha a lökettérfogata nagyobb, mint a konkurens típusoknak.

A háború elején a 109-es motorja a DB 601 volt, aminek a lökettérfogata 33,9 liter, a hossza pedig 172,2 cm volt. A fő rivális az RR Merlin volt, aminek a lökettérfogata 27 liter volt, a hossza pedig 175 cm volt. Vagyis a német motornak úgy volt nagyobb a lökettérfogata, hogy mellette rövidebb volt.

1942-től kezdve a 109-es motorja a DB 605 volt, a Spitfire esetén pedig bevezették a Merlin 61-et. A DB 605 lökettérfogata 35,7 liter volt, a motor hossza pedig 230 cm. A Merlin 61 esetén a lökettérfogat 27 liter, a motor hossza pedig 225 cm volt. Vagyis ebben az esetben is az látható, hogy a német motor a nagyobb lökettérfogata ellenére a hosszát tekintve nem volt számottevően nagyobb.

Rolls-Royce Merlin

Hozzátesszük, hogy a motorok dimenziói nem csak a lökettérfogattól és a henger-elrendezéstől függtek. A motorok dimenziói ugyanis attól is függtek, hogy a blokk körül a motor segédberendezéseit hogyan illesztették a motorhoz illetve hogy a segédberendezések mekkorák voltak.

Erre jó példa a Rolss-Royce egyik motorfejlesztése, a Griffon. Míg a Merlin késői verzióinak a hossza 225 centiméter volt, addig a Griffon hossza 185 centiméter volt, annak ellenére, hogy 10 literrel nagyobb volt a lökettérfogata.

Rolls-Royce Griffon

Az egyik fejlesztés, ami megnövelte a Merlin hosszát, az a kétfokozatú feltöltés volt: a kétfokozatú feltöltés a Merlin hosszát nagyjából fél méterrel növelte.

Ezzel szemben a Daimler-Benz repülőgépmotorok mechanikus-feltöltőit (kompresszorait) nem a blokk végére, hanem a blokk oldalára helyezték, ami egy jóval kompaktabb elhelyezés volt.

Emellett a Daimler-Benz a lökettérfogatot több esetben a motorok felfúrásával érte el. Ez azt jelenti, hogy nem a blokk hossza nőtt, hanem a hengerek közötti falvastagság csökkent.

A lökettérfogat, a teljesítmény és a tömeg kapcsolata

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

Ennek az az oka, hogy egy belsőégésű motor esetében számos alkatrészt nem a lökettérfogatra, hanem a teljesítményre és a fordulatszámra kellett méretezni. Így a Messer motorjának a tömege a nagyobb lökettérfogat ellenére kisebb volt, mint a rivális típusok esetében, mivel az alacsonyabb fordulatszámmal könnyebbre lehetett méretezni az alkatrészeket.

Alacsonyabb literteljesítmény

Amennyiben a főbb német repülőgépmotorokat összehasonlítjuk a brit repülőgépmotorokkal, akkor az egyik megállapítható különbség az, hogy a német motoroknak alacsonyabb volt a literteljesítménye. A literteljesítmény alapvetően a teljesítmény (lóerő) és a lökettérfogat (liter) aránya.

Ezzel kapcsolatban az egyik megemlíthető technikai korlát, ami vonatkozik a belsőégésű motorokra az az, hogy a belsőégésű-motorok lökettérfogata és fordulatszáma fordítottan aránylik egymáshoz, aminek a technikai korlátok jelentik a hátterét. Vagyis nagyobb motorokkal alacsonyabb fordulatszámot lehet elérni. Mivel a német fejlesztők a nagyobb lökettérfogat – alacsonyabb fordulatszám kombinációt alkalmazták, ezért ez alacsonyabb literteljesítményt jelentett.

Ennek az egyik fő oka a dugattyú-középsebesség volt. A második világháborús repülőgépmotorok esetén a dugattyú-középsebesség praktikus határa 15-16 méter/szekundum volt. Ennél magasabb dugattyú-középsebesség alacsonyabb motorélettartammal járt együtt. Ennek következtében a lökettérfogat növelése nem váltódott át teljes mértékben teljesítmény-növekedéssé (feltéve, hogy a hengerek száma azonos maradt).

A cikkben szereplő repülőgépmotorok jelentősebb adatai

Egy másik, a teljesítménnyel kapcsolatos jellemző, ami miatt a nagyobb lökettérfogatú motoroknak kisebb volt a literteljesítménye, az a töltőnyomás és a hengerek dimenzióinak az összefüggése volt. Amennyiben egy hengernek megnövelték a dimenzióit, úgy alacsonyabb nyomással lehetett a levegő-benzin keveréket tölteni bele, mivel különben megnőtt volna a motor működése során a detonáció (öngyulladás, kopogás) veszélye.

Volt egy harmadik oka is annak, ami miatt a német repülőgépmotoroknak alacsonyabb volt a literteljesítménye, mint Rolls-Royce motoroknak: az alkalmazott üzemanyag minősége. A britek 1940-től kezdve 100 oktános üzemanyagot alkalmaztak a repülőgépmotorjaikhoz, míg a Daimler-Benz kénytelen volt 87 oktános üzemanyagra tervezni a motorjait. Ez ahhoz vezetett, hogy a DB-motorok az esetek jelentős részében nagyobb lökettérfogatból kisebb teljesítményt hoztak ki.

DB 605

Viszont az előbbiek nem jelentik azt, hogy a lökettérfogat növelési nem lenne célszerű. Például 1942-43 folyamán a britek lecserélték a Supermarine Spitfire 27 literes Merlin repülőgépmotorját a 37 literes Griffonra. Ezt annak ellenére tették, hogy ezzel visszaesett a literteljesítmény, mivel a Griffon fordulatszáma kisebb volt, mint a Merlinnek. A Merlin esetén az érték 3000/perc volt, míg a Griffon esetén 2750/perc. Viszont a britek az alacsonyabb literteljesítmény ellenére mégis a Griffon alkalmazása mellett döntöttek, mivel a kisebb lökettérfogatú Merlin korlátait már elérték, nem tudták tovább fejleszteni (bár ehhez még hozzáteszem, hogy ’44-től a britek elkezdték alkalmazni a még jobb minőségű, 150-es teljesítményszámú üzemanyagot).

Források:

• Victor Bingham: Major Piston Aero Engines of World War 2
• Jason R. Wisniewsky: Powering the Luftwaffe: German Aero Engines of World War 2
• http://powerplants.warbirdsresourcegroup.org/german_daimler-benz_DB_605_design.html
• http://powerplants.warbirdsresourcegroup.org/german_daimler-benz_DB_601-specifications.html
• http://kurfurst.org/Engine/DB60x/DB605_datasheets_A1.html
• http://kurfurst.org/Engine/DB60x/DB601_datasheets_Aa.html
• http://www.spitfireart.com/merlin_engines.html

Képek:

• http://kurfurst.org/Engine/DB601A_illustration.jpg
• http://www.spitfireart.com/merlin_engines.html
• http://www.wwiiaircraftperformance.org/Aircraft_Engines_of_the_World_Rolls-Royce_Griffon.pdf
• http://powerplants.warbirdsresourcegroup.org/images/db605-left_drawing.jpg